高校大型儀器設(shè)備融入本科實驗教學(xué)體系的探索與實踐

吳甲，葛志明

（南通大學(xué)國有資產(chǎn)管理處，江蘇 南通 226019）

目前，產(chǎn)業(yè)變革和科技革命競爭日益激烈，《加快推進教育現(xiàn)代化實施方案（2018-2022年）》指出，要推進高等教育內(nèi)涵發(fā)展，提升高等學(xué)校科學(xué)研究與創(chuàng)新服務(wù)能力。因此，高校要整合教育資源，建立以科研和創(chuàng)新為核心的人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、服務(wù)社會架構(gòu)體系。大型儀器作為高校開展科學(xué)研究重要工具，在高質(zhì)量人才培養(yǎng)過程中，應(yīng)當發(fā)揮更加重要的作用，高校學(xué)生如果能夠接受專業(yè)儀器體驗和熏陶，對建立和培養(yǎng)自學(xué)和再學(xué)習(xí)的能力，提升發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的水平，培養(yǎng)具有理論問題分析和實踐探索求解能力的人才至關(guān)重要。

1 大型儀器設(shè)備對本科人才培養(yǎng)的重要意義

1.1 大型儀器設(shè)備潛能挖掘需要

大型儀器設(shè)備是開展科學(xué)研究的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)科技部和國家市場監(jiān)督管理總局數(shù)據(jù)，截至2021年，全國50萬以上大型科研儀器設(shè)備的保有量已經(jīng)超過10萬臺套，但是，大型儀器設(shè)備的高投入沒有形成相應(yīng)的效益，目前還存在運轉(zhuǎn)效率不高、有效機時偏低、服務(wù)形式簡單、功能利用和開發(fā)不充分等問題。高校作為大型儀器設(shè)備主要分布單位之一，在機制健全、平臺建立、隊伍建設(shè)、統(tǒng)籌管理等方面做了一系列開放共享探索，如果從人才培養(yǎng)角度對大型儀器使用方向進行二次規(guī)劃，將有利于進一步充分挖掘儀器全生命周期內(nèi)的價值潛力。

1.2 高校人才培養(yǎng)模式變革需要

《關(guān)于加強基礎(chǔ)學(xué)科人才培養(yǎng)的意見》指出，要發(fā)揮高校培養(yǎng)基礎(chǔ)研究人才主力軍作用，為國家創(chuàng)新發(fā)展培養(yǎng)基礎(chǔ)研究人才。為了戰(zhàn)略目標實現(xiàn)，高校不僅要注重理論知識的傳授，更需要重視創(chuàng)造力的培養(yǎng)?？茖W(xué)研究是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的最有效方式，在本科教育階段，保證一定量的科研時間投入，讓學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的同時，在研究實踐中學(xué)以致用，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣繼而發(fā)展成學(xué)術(shù)志趣，讓學(xué)生在本科階段獲得一定的學(xué)術(shù)經(jīng)驗和成果，主動地思索未來學(xué)科研究方向，對其今后的研究生學(xué)習(xí)以及進一步深造有很大的幫助作用。

2 高校大型儀器面向本科生開放面臨的困難和問題

2.1 大型儀器得不到集中

按照委托-代理理論，學(xué)校是大型儀器設(shè)備所有權(quán)者，二級學(xué)院行使大型儀器設(shè)備的管理權(quán)和使用權(quán)。目前，雖然多所學(xué)校紛紛建立了大型儀器設(shè)備開放共享虛擬平臺，但是，由于受限于經(jīng)費管理模式分散以及二級學(xué)院未建立共享實體平臺等因素，二級學(xué)院的高精尖的儀器設(shè)備使用權(quán)大多數(shù)分散在各課題組，二級學(xué)院對其缺乏有效的管理和使用約束，青年教師甚至實驗中心工作人員也無權(quán)使用。課題組在完成課題研究后，儀器將不再發(fā)揮作用，整體利用率不高甚至處于半閑置狀態(tài)，也造成了大型儀器設(shè)備資源的浪費。

2.2 工作量得不到認可

雖然大多數(shù)高校沿用《高等學(xué)校貴重儀器設(shè)備年度效益評價表》考核主體框架，將人才培養(yǎng)納入考核指標范疇，但是，各個高校對人才培養(yǎng)工作量認定和使用標準各不相同，如果學(xué)校方面未打通管理體制機制，人才培養(yǎng)則不計入教學(xué)工作量，在績效分配、職稱評定等情況下均不予認可，對機組人員將大型儀器設(shè)備用于人才培養(yǎng)的積極性造成影響。因此，在目前以機時、收入和成果考核為導(dǎo)向的考核體系下，機組人員往往更傾向于利用大型儀器設(shè)備開展科研課題合作、樣品檢測等共享服務(wù)，以至于留給大型儀器設(shè)備服務(wù)教學(xué)的空間非常有限。

2.3 課程得不到建設(shè)

大型儀器設(shè)備一般屬于精密貴重儀器，要求操作者不僅嚴格遵守實驗室安全要求，保證儀器運行的水路、電路、氣路、磁場、震動等環(huán)境要求，還要求操作者經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)，熟練掌握儀器的操作規(guī)程。對于本科生來講，由于其知識結(jié)構(gòu)和水平還達不到大型儀器設(shè)備操作要求，而且由于大型儀器設(shè)備單價高、臺套數(shù)少的特性，使不少課程建設(shè)者都望而卻步。在實際開展大型儀器設(shè)備教學(xué)時，一般以短期的現(xiàn)場觀摩演示為主，沒有適用于本科生的循序漸進課程教學(xué)體系，也沒有統(tǒng)一的大型儀器設(shè)備實驗教學(xué)目標、計劃和課程建設(shè)標準。

2.4 經(jīng)費得不到保障

大型儀器設(shè)備運行費用包括耗材費用、維修費用、人工費用、折舊費用等。如果學(xué)校沒有單獨開辟大型儀器設(shè)備教學(xué)運行費用，將使得大型儀器設(shè)備的使用和維修等情況無法保障，甚至如果操作不當，損壞后維修價格高昂、維修周期長。由于目前大型儀器設(shè)備本科教學(xué)工作量，無法轉(zhuǎn)化為學(xué)校認可的機時和成果，所以無法獲得維修費資助和相關(guān)補貼保障，這些運行費用只能從教師自己的課題運行經(jīng)費支出，因此嚴重影響了開展大型儀器設(shè)備實驗教學(xué)的主動性和積極性。

3 “3+X”大型儀器設(shè)備服務(wù)教學(xué)的方法

為了發(fā)揮大型儀器設(shè)備在人才培養(yǎng)方面的價值，南通大學(xué)依托現(xiàn)有大型儀器設(shè)備，開展儀器服務(wù)教學(xué)的探索和實踐，建立“制度+平臺+經(jīng)費”的大型儀器設(shè)備本科教學(xué)體系，開設(shè)針對不同專業(yè)的大型儀器設(shè)備教學(xué)方案X，從而實現(xiàn)大型儀器設(shè)備主動地、系統(tǒng)地、精準地服務(wù)于本科實驗教學(xué)的目的。

3.1 建立協(xié)同制度體系

要進一步發(fā)揮大型儀器設(shè)備在本科教學(xué)中的作用，就要從大型儀器設(shè)備全生命周期管理角度，在購置、使用、共享、考核、處置等環(huán)節(jié)對儀器服務(wù)于教學(xué)做出明確規(guī)定。

學(xué)校大型儀器設(shè)備購置論證管理辦法規(guī)定，要根據(jù)儀器的屬性，在購置論證階段就規(guī)劃每年用于人才培養(yǎng)的機時數(shù)；學(xué)校大型儀器設(shè)備維修管理辦法規(guī)定，根據(jù)儀器設(shè)備服務(wù)于本科教學(xué)的機時數(shù)，維修論證時給予資助經(jīng)費傾斜；學(xué)校大型儀器設(shè)備開放基金政策規(guī)定，每年必須設(shè)置一定比例的學(xué)生項目，用于支持本科生使用共享儀器開展實踐創(chuàng)新研究；學(xué)校大型儀器設(shè)備考核管理辦法規(guī)定，人才培養(yǎng)機時應(yīng)不低于購置論證規(guī)劃的機時數(shù)量，對于性能指標下降的儀器，可免于參加考核，但是，須在人才培養(yǎng)領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮作用。此外，學(xué)校實驗教學(xué)文件規(guī)定，大型儀器設(shè)備教學(xué)課程所取得的學(xué)分可以加入實驗教學(xué)總學(xué)分；學(xué)校職稱評定辦法規(guī)定，實驗技術(shù)人員從事的大型儀器設(shè)備教學(xué)工作量可以納入對教學(xué)工作量要求范疇。

3.2 搭建統(tǒng)一軟硬件平臺

為了實現(xiàn)對學(xué)科的集中管理，促進學(xué)科資源的互通融合，南通大學(xué)實施了學(xué)部管理體系，通過建立工學(xué)部、醫(yī)學(xué)部、理學(xué)部等方式，并建設(shè)相應(yīng)學(xué)部大樓，將同一學(xué)部通用的大型儀器設(shè)備集中存放在公共實驗場地，實驗中心主任負責(zé)平臺運行，并且配備一定的專兼職機組人員，實現(xiàn)大型儀器設(shè)備科學(xué)管理、集中共用，不僅為科研測試提供了良好的平臺便利，也為大型儀器設(shè)備實踐教學(xué)深入開展提供了硬件支撐，極大地提升了儀器服務(wù)教學(xué)的能力。

信息化平臺方面，學(xué)校搭建了大型儀器設(shè)備線上共享服務(wù)平臺。早期的平臺主要專注于服務(wù)科研所需儀器資源的預(yù)約使用、自動計費、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等方面。升級后，平臺將儀器教學(xué)培訓(xùn)也納入服務(wù)范疇，提供在線儀器課程、發(fā)布教學(xué)培訓(xùn)公告、設(shè)立實驗項目庫。平臺對儀器服務(wù)于實驗教學(xué)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一收集和利用，為平臺大型儀器設(shè)備申購、維修、考核論證做決策參考。此外，為了向?qū)W生提供更加便利的服務(wù)，平臺同時提供電腦端和移動端應(yīng)用，在預(yù)約前一天，平臺自動向移動端發(fā)送消息，提醒按時參加預(yù)約的培訓(xùn)課程。

3.3 提供運行保障經(jīng)費

學(xué)校通過設(shè)置專項經(jīng)費加大對儀器教學(xué)活動的資助力度，提高大型儀器設(shè)備機組和學(xué)院主動承擔(dān)實驗教學(xué)的主動性和積極性。學(xué)校在開放基金中設(shè)立“學(xué)生創(chuàng)新專項基金”，用于鼓勵師生圍繞大型儀器設(shè)備開展教學(xué)和創(chuàng)新活動，讓對儀器科研和創(chuàng)新有興趣、有能力的學(xué)生脫穎而出；設(shè)立大型儀器設(shè)備教學(xué)研究項目，用于鼓勵教師主動對日常教學(xué)活動中，融入、用好大型儀器設(shè)備，提供更多的解決方案。

在大型儀器設(shè)備運行經(jīng)費方面，進一步加強經(jīng)費使用時對大型儀器設(shè)備教學(xué)活動的傾斜力度。例如，維修經(jīng)費為負責(zé)教學(xué)活動的大型儀器設(shè)備全額資助維修費用，減少大型儀器設(shè)備機組人員對大型儀器設(shè)備投入教學(xué)后產(chǎn)生損壞的后顧之憂；二級學(xué)院擬購置用于本科實驗教學(xué)活動的大型儀器設(shè)備，則通過專業(yè)建設(shè)經(jīng)費予以購置經(jīng)費資助，論證時納入優(yōu)先購置級別；大型儀器設(shè)備收入分配時，學(xué)校會根據(jù)開放共享程度和承擔(dān)實驗教學(xué)情況，對共享大型儀器設(shè)備機組予以耗材、勞務(wù)等額外的補助和支持。

3.4 建設(shè)專業(yè)化教學(xué)方案

（1）建立教學(xué)微課程，實施精準化教學(xué)。大型儀器設(shè)備人才培養(yǎng)模式的改革，要以優(yōu)質(zhì)的、豐富的課程資源作為教學(xué)載體和基本條件。為此，學(xué)校鼓勵建立大型儀器設(shè)備線上微課程視頻庫，課程內(nèi)容涵蓋儀器基本原理、操作規(guī)程、日常維護等內(nèi)容。

微課程視頻教學(xué)不僅可以彌補大型儀器設(shè)備資源和師資力量的不足，讓大型儀器設(shè)備優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容得以廣泛傳播，還有助于學(xué)生在實際操作前，熟悉和掌握儀器的基本知識和操作規(guī)程，使學(xué)生的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力在線上學(xué)習(xí)、線下實踐的交替中得到提升。為了提高微課程的針對性和專業(yè)性，學(xué)校還鼓勵教師開辟對某一專業(yè)的大型儀器設(shè)備教學(xué)計劃，通過精準安排教學(xué)實踐內(nèi)容，為學(xué)生專業(yè)理論知識的鞏固、驗證、應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。

（2）定期組織微培訓(xùn)，豐富儀器教學(xué)文化。為了增加學(xué)生與大型儀器設(shè)備近距離互動體驗的機會，學(xué)校平臺定期組織儀器微培訓(xùn)活動。通過發(fā)布微培訓(xùn)公告，鼓勵學(xué)生參加體驗式培訓(xùn)，通過微培訓(xùn)后的考核，可取得初級操作資格證書，具備開展基礎(chǔ)操作的資質(zhì)，學(xué)生后期還可以繼續(xù)參加學(xué)習(xí)提升操作級別。通過微培訓(xùn)，將學(xué)校大型儀器設(shè)備向本科生開放，改變了大型儀器設(shè)備主要用于科研的現(xiàn)狀，不僅為各專業(yè)學(xué)生提供儀器基本知識、操作技術(shù)指導(dǎo)的基礎(chǔ)培訓(xùn)，而且擴展了本科生的視野，提高了他們分析問題、解決問題和實踐操作能力，這種靈活的模式是強化不同專業(yè)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)、構(gòu)建交叉融合知識體系的重要方式，有效地將學(xué)校科研儀器優(yōu)勢資源轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`教學(xué)優(yōu)勢資源。

（3）開展導(dǎo)師實驗項目，提供創(chuàng)新實踐平臺。大型儀器設(shè)備知識和技能的培訓(xùn)目的不僅是技能的簡單重復(fù)，也是后期開展具體研究工作的基礎(chǔ)，只有基于“知識+技能+行為”三個維度的培訓(xùn)，方能舉一反三，真正具備和掌握大儀分析能力。

為了能夠讓學(xué)生所學(xué)的大型儀器設(shè)備知識學(xué)以致用，強化學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的效果，學(xué)校通過組織導(dǎo)師實驗項目的方式，引導(dǎo)學(xué)生深度參與相關(guān)實驗的方案設(shè)計、過程實施和結(jié)果分析，將所學(xué)的大型儀器設(shè)備基礎(chǔ)理論知識和實際操作技能，轉(zhuǎn)化為利用大型儀器設(shè)備解決實際問題的能力。學(xué)校大型儀器設(shè)備還深度服務(wù)于大學(xué)生創(chuàng)新課題研究和各類學(xué)生競賽，為學(xué)校本科生的培養(yǎng)提供了有力保障。

4 結(jié)語

大型儀器設(shè)備在教學(xué)方面的探索，促進了教學(xué)資源、教學(xué)過程和教學(xué)體驗的陣地轉(zhuǎn)型，有助于進一步豐富和完善本科生實驗教學(xué)體系，在開拓學(xué)生專業(yè)視野，保證技術(shù)型、創(chuàng)新型高質(zhì)量本科人才的培養(yǎng)的同時，也解決了學(xué)校大型儀器特色資源使用不充分、不均衡的問題，從而實現(xiàn)了人才培養(yǎng)效益和儀器利用效率的“雙提升”。