張金彪，周碧青

（福建農(nóng)林大學(xué) 分析測試中心，福建 福州 350002）

高校分析測試中心自成立至今，已在教學(xué)、科研和人才培養(yǎng)中發(fā)揮了重要作用[1-2]。由于各高校分析測試中心在其功能、規(guī)模及管理制度上發(fā)生了不同程度的變化，其發(fā)展過程也不是一帆風(fēng)順的[3-4]。如何在原有的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)分析測試中心的建設(shè)，更有效地發(fā)揮其作用，是新時(shí)期高校發(fā)展中須認(rèn)真考慮和探索的問題[5-6]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校分析測試中心功能的重要部分，如何在其建設(shè)過程中，充分發(fā)揮其作用，也是人們關(guān)注的話題?，F(xiàn)以我校分析測試中心為例，介紹高校分析測試中心功能的變遷以及在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用，同時(shí)提出今后的發(fā)展思路。

1 分析測試中心作用的變遷

自20 世紀(jì)80 年代起，借助世界銀行貸款，我國部分高校成立了分析測試中心，購買了當(dāng)時(shí)比較先進(jìn)的精密分析儀器設(shè)備。分析測試中心的成立以及這些儀器設(shè)備的購置在高校的教學(xué)和科研中發(fā)揮了巨大的作用[1,7]。以我校為例，分析測試中心（以下簡稱“中心”）成立于1980 年，在世界銀行貸款等項(xiàng)目的支持下，先后擁有原子吸收光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等大型精密分析測試儀器及相應(yīng)的輔助、配套設(shè)備。在中心成立后的近20 年間，其主要承擔(dān)測試和科研服務(wù)工作，每年為我校研究生畢業(yè)論文和教師科研工作提供數(shù)千個(gè)分析數(shù)據(jù)。例如 “菌草香菇的培育” 和 “851 口服液的開發(fā)” 是我校當(dāng)時(shí)的兩大重要科研課題，中心直接參與其中，并為其提供了非常有價(jià)值的分析數(shù)據(jù)。然而，隨著國力的增強(qiáng)，國家對科技及相關(guān)儀器設(shè)備的投入逐年增加，有些重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、重點(diǎn)學(xué)科或課題組自己都有足夠的經(jīng)費(fèi)購買儀器設(shè)備，其中包括大型分析儀器。與此同時(shí)，學(xué)校對中心的投入則相對減少，加上儀器設(shè)備老化等原因，中心在我校測試和科研中的作用也逐漸減弱。在此情況下，我校中心開始開設(shè)“現(xiàn)代儀器分析” 理論課及相關(guān)的 “現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn)” 課。中心主要任務(wù)的轉(zhuǎn)型基于兩個(gè)方面的考慮：其一，中心的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員具有多年從事分析測試的經(jīng)驗(yàn)，有能力上好這門課程，也正好發(fā)揮他們的優(yōu)勢；其二，雖然之前購買的有些儀器設(shè)備已較為陳舊，但用于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是很適合的，正好可充分利用這些儀器設(shè)備，發(fā)揮在人才培養(yǎng)方面的作用。為此，我校從20 世紀(jì)90 年代后期開始，將中心的部分任務(wù)轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作上來，直至如今。

2 分析測試中心開設(shè)的課程

（1）本科課程。中心共開設(shè)了 “現(xiàn)代儀器分析”和 “現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn)” 兩門針對本科生的課程，分為A、B、C 三個(gè)不同的層次。這些課程面向我校生物科學(xué)、生物工程、生物信息、食品安全、食品科學(xué)與工程、植物檢疫、環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)資源、應(yīng)用化學(xué)等共13 個(gè)專業(yè)的本科生。學(xué)生通過以上課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握常用儀器分析方法的基本原理、特點(diǎn)及簡單應(yīng)用，熟悉幾種常見分析儀器的基本構(gòu)造和使用方法，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，也為學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)及將來的工作提供必備的專項(xiàng)技能。

（2）碩士課程。利用中心的條件，為全校的碩士研究生開設(shè)了 “儀器分析”“色譜分析”“生物電子顯微技術(shù)”“電鏡技術(shù)” 等4 門課程。其中實(shí)驗(yàn)課占了較大的比重，有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，為學(xué)生碩士論文的開展打下比較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因而受到相關(guān)專業(yè)研究生的充分肯定。

（3）公選課程。公選課程一直是高校近年來非常重視的一種課程類型，是提高大學(xué)生綜合素質(zhì)的重要舉措[8]。我校規(guī)定理工科類學(xué)生必須選修一定學(xué)分的人文社科類公選課程，而文科類學(xué)生也必須修滿一定的自然科學(xué)類公選課程的學(xué)分，這對學(xué)生擴(kuò)展知識面是很有益的。因此，公選課程往往與學(xué)生所學(xué)專業(yè)有較大的差距，實(shí)驗(yàn)課的安排就顯得更為重要。為此，中心開設(shè)了 “現(xiàn)代檢測技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用” 和“電鏡下的奇妙微觀世界” 等兩門公選課程，著重介紹各種現(xiàn)代分析儀器在農(nóng)、林、水及人們?nèi)粘Ｉ钪械膶?shí)際應(yīng)用，讓更多的學(xué)生了解這門技術(shù)的原理及其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。這兩門課的開設(shè)以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既開拓了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，也提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

3 分析測試中心的發(fā)展思路

3.1 引入 “慕課” 的教學(xué)方式

“慕課” 是大學(xué)教育中出現(xiàn)的新事物，近幾年來發(fā)展迅猛，正在成為高校教學(xué)中重要的補(bǔ)充[9-12]?！澳秸n” 是大規(guī)模開放在線課程，是由加拿大學(xué)者Dave Cormier 和Bryan Alexander 于2008 年首次提出的[13]?！澳秸n” 的應(yīng)用，使學(xué)生能夠突破地域、時(shí)間的限制，更自由、更方便地開展學(xué)習(xí)，而且更具有自主性和趣味性。中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合這一教學(xué)手段開展線上視頻教學(xué)。線上視頻課程包括對實(shí)驗(yàn)儀器的主要原理和流程介紹，使視頻和音頻有效結(jié)合，達(dá)到良好的教學(xué)效果。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生可借助線上視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有個(gè)初步的認(rèn)識，再通過實(shí)驗(yàn)室有目的地進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)際操作，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。課后，學(xué)生可再次觀看視頻，進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固。采用 “慕課”還可以把儀器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行過程以適當(dāng)?shù)姆绞皆诰€上展現(xiàn)出來，這一效果在現(xiàn)場講解是無法做到的，因?yàn)橐话憔芊治鰞x器內(nèi)部是不宜或不能打開的。所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入 “慕課” 教學(xué)方式，可有效提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果。

3.2 引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬仿真技術(shù)是目前重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法之一，已在眾多高校得到了廣泛應(yīng)用[14-15]。虛擬仿真技術(shù)又稱模擬技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，用一個(gè)虛擬系統(tǒng)去模仿一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)，也是擁有高端人機(jī)接口的一種新型技術(shù)[16]。中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)所涉及的往往是高度精密復(fù)雜的儀器，且運(yùn)行時(shí)對實(shí)驗(yàn)條件有很高的要求。因此，學(xué)生要對實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行反復(fù)操作練習(xí)是不現(xiàn)實(shí)的。如果引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就可以有效解決這一問題。通過虛擬仿真軟件，學(xué)生可以對各種儀器的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)的學(xué)習(xí)，還可以反復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)過程，且不受時(shí)間和空間的限制。此外，在以往儀器分析的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生常常抱怨動手操作儀器的機(jī)會太少，無法有效掌握實(shí)際操作流程。引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)后一定程度上解決了這一問題，使學(xué)生能夠了解從儀器開機(jī)到關(guān)機(jī)的整個(gè)操作流程，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。當(dāng)然，建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，需要一定的人力資源和經(jīng)費(fèi)，高校及政府教育部門應(yīng)對此給予大力扶持，增加相關(guān)虛擬仿真軟硬件的開發(fā)投入。

3.3 結(jié)合大視屏教學(xué)，提高線下實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果

目前，幾乎所有的實(shí)驗(yàn)儀器都配有以計(jì)算機(jī)屏幕顯示為主的工作站，然而，即使在每組12 人左右的小班課上，在講解儀器結(jié)構(gòu)原理和操作時(shí)，計(jì)算機(jī)屏幕也顯得太小，學(xué)生看得不太清楚。因此，在實(shí)驗(yàn)室引入大尺寸電視屏幕，與計(jì)算機(jī)連接，將計(jì)算機(jī)上顯示的內(nèi)容實(shí)時(shí)顯示在電視屏幕上。這樣在教師演示參數(shù)選擇、樣品測定、操作程序時(shí)，整個(gè)過程包括相關(guān)細(xì)節(jié)、重要數(shù)據(jù)等都能夠清晰地顯示在電視屏幕上，起到很好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。此外，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)開始前，教師還可借助這個(gè)屏幕，通過PPT 講解整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的、原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和注意事項(xiàng)，讓學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程有更系統(tǒng)的認(rèn)識。

3.4 成為本科生校內(nèi)教學(xué)實(shí)踐基地

教學(xué)實(shí)踐基地建設(shè)是大學(xué)本科教育的重要組成部分。實(shí)踐教學(xué)是鞏固理論知識和加深對理論理解的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)專門人才的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動手能力的重要平臺[17]。中心不僅擁有大型精密儀器設(shè)備，而且還有包括樣品前處理系統(tǒng)在內(nèi)的各種配套設(shè)備，是具有化學(xué)基礎(chǔ)或與化學(xué)專業(yè)相關(guān)的學(xué)生的理想實(shí)習(xí)基地。作為分析測試實(shí)驗(yàn)的延續(xù)，學(xué)生在這里可以有更多的時(shí)間學(xué)到各種試劑的配制和樣品的前處理方法，熟悉精密儀器的操作技術(shù)，增強(qiáng)實(shí)踐動手能力，同時(shí)也能提高學(xué)生從事科研工作的興趣。通過實(shí)際樣品分析測試，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施，還能培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

3.5 強(qiáng)化研究生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/h3>

有條件的分析測試中心，還可以讓少數(shù)研究生在實(shí)驗(yàn)室人員的帶領(lǐng)下，有目的地開展與其畢業(yè)論文相關(guān)的分析測試，充分利用分析測試中心的現(xiàn)有設(shè)備，完成他們的畢業(yè)論文。研究生可在教師的指導(dǎo)下，通過查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)測試，以及實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理。還可讓修完儀器分析實(shí)驗(yàn)課的研究生參與本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，成為碩士研究生培養(yǎng)計(jì)劃中教學(xué)實(shí)踐的一部分。通過這些實(shí)踐過程，研究生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰赏玫竭M(jìn)一步的強(qiáng)化和提升。

3.6 分析測試中心其他功能的同步發(fā)展

除了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，分析測試中心也應(yīng)加強(qiáng)其在分析測試和科研中的作用。分析測試是測試中心的原有任務(wù)，可以對外承擔(dān)相關(guān)的測試工作。這樣既可有一定的經(jīng)濟(jì)效益，又可提高儀器的使用效率。目前，一方面需進(jìn)一步完善儀器共享平臺，包括校內(nèi)和校外的共享平臺，盡量提高分析測試中心儀器的使用效率，校內(nèi)的儀器共享平臺應(yīng)以分析測試中心為依托，學(xué)院設(shè)立分中心；另一方面需要在人員、管理以及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的更新上得到學(xué)校的支持，以便不斷提高其測試服務(wù)的質(zhì)量和水平。這是保證分析測試中心能夠可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

分析數(shù)據(jù)對理工科領(lǐng)域的科學(xué)研究來講，是特別重要的。分析測試中心正是產(chǎn)生分析數(shù)據(jù)的重要場所，應(yīng)鼓勵(lì)分析測試中心人員主持或參與相關(guān)的科學(xué)研究。一方面，分析測試中心人員可以根據(jù)高校的實(shí)際科研需要，在測試方法上進(jìn)行深入的探討，提高測試服務(wù)的廣度和深度。如農(nóng)林院校更關(guān)注各種營養(yǎng)物質(zhì)在植物體中的運(yùn)轉(zhuǎn)，一般只能做離體檢測，如果能開展活體檢測的話，就可獲得更理想的科研數(shù)據(jù)；另一方面，分析測試人員可以利用自己的專業(yè)優(yōu)勢，參與相關(guān)課題的研究，在現(xiàn)代科研工作中，更需要多學(xué)科的協(xié)作攻關(guān)，共同完成某項(xiàng)科研任務(wù)。

4 結(jié)語

總之，分析測試中心具有實(shí)驗(yàn)設(shè)備集中、實(shí)驗(yàn)條件完備、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)勢，可以進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。就分析測試中心的總體任務(wù)而言，一般可兼有教學(xué)、科研、分析測試等三大不同的功能，但不同高校不盡相同、差別較大，或各有所側(cè)重[18]。就我校來說，分析測試中心成立之初的定位為科研和分析測試，但后來則變遷為以教學(xué)為主，今后的發(fā)展趨勢還是應(yīng)以實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究和分析測試并重，并使其相輔相成。目前，許多高校正在往這個(gè)綜合性的方向發(fā)展，我校也在擬訂這方面的計(jì)劃。筆者認(rèn)為只有這樣，才能最大限度地發(fā)揮高校分析測試中心的作用，成為高校學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)的重要基地。