許衛(wèi)兵 ，李貴琛，龍海濤，蒲陸梅

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730070）

新農(nóng)科有效融合了信息技術(shù)、生物技術(shù)、工程技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，在確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在新農(nóng)科背景下，要充分發(fā)揮大型科研儀器在大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)中的作用，從而培養(yǎng)高層次、高水平、與國(guó)際接軌的創(chuàng)新型人才，解決由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型過(guò)程中遇到的“卡脖子”問(wèn)題。應(yīng)用化學(xué)作為一門(mén)應(yīng)用學(xué)科，十分注重對(duì)大學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)踐能力的培養(yǎng)，特別是科學(xué)合理地利用各種科研儀器開(kāi)展工作，將最新的成果應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、醫(yī)藥等領(lǐng)域[1]?？蒲袃x器是開(kāi)展科研工作的基礎(chǔ)，在提升大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。盡管越來(lái)越多的高校購(gòu)置了昂貴的科研儀器，但在實(shí)際教學(xué)中所發(fā)揮的作用往往是不充分的，直接影響了大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提升?；诖?，對(duì)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，同時(shí)提出了有效利用科研儀器來(lái)提升大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的建議，期待對(duì)提升應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提供一定的參考。

1 大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題及解決對(duì)策

1.1 重理論輕實(shí)踐

應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，這使得大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)至關(guān)重要。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)理論指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)在實(shí)踐的過(guò)程中使得學(xué)生加深對(duì)理論的理解。從目前來(lái)看，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)在有機(jī)化學(xué)和儀器分析課程中都對(duì)核磁共振波譜儀的原理和應(yīng)用分配了專(zhuān)門(mén)的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，然而由于核磁共振儀器屬于貴重的大型科研儀器，不能像普通的無(wú)機(jī)制備和有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)?zāi)菢影才艑W(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此多年來(lái)都未能給學(xué)生安排核磁共振實(shí)踐實(shí)驗(yàn)，這也是其他學(xué)校關(guān)于大型科研設(shè)備面臨的共同難題。因此這部分知識(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重的理論脫離實(shí)踐的情況。以此依托本校新購(gòu)買(mǎi)的核磁共振儀，讓學(xué)生切實(shí)參與核磁共振對(duì)樣品的測(cè)試，并能夠準(zhǔn)確分辨“液體核磁”“固體核磁”和“成像核磁”的區(qū)別與實(shí)際應(yīng)用。再比如，應(yīng)用核磁共振波譜儀分析鑒定小分子的空間結(jié)構(gòu)是藥物化學(xué)中的重要知識(shí)點(diǎn)，在科研實(shí)踐中利用核磁共振波譜儀檢測(cè)小分子化合物的三維結(jié)構(gòu)更有利于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)有機(jī)化合物立體結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力，熟練掌握各類(lèi)實(shí)驗(yàn)儀器的操作，能進(jìn)一步提升學(xué)生的科研實(shí)踐水平[2]。

1.2 實(shí)踐教學(xué)與學(xué)生研究方向匹配度低

實(shí)踐教學(xué)與學(xué)生研究方向不匹配是大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)存在的突出問(wèn)題，這使得大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量不能達(dá)到預(yù)期的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)。目前，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是面向低年級(jí)學(xué)生，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的大型科研儀器操作能力比較差。大型科研儀器操作復(fù)雜，課堂教學(xué)時(shí)間有限，學(xué)生上機(jī)時(shí)數(shù)少，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)樣品單一，與學(xué)生的研究方向匹配度低，致使學(xué)生不積極主動(dòng)。操作設(shè)備經(jīng)驗(yàn)不足使得學(xué)生分析和動(dòng)手能力無(wú)法充分提高，學(xué)生科研能力的培養(yǎng)和學(xué)術(shù)水平都受到了較大影響。為此，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)借助線上科研儀器共享平臺(tái)錄制了核磁共振波譜儀的原理講座和實(shí)操講解課程，同時(shí)共享平臺(tái)依托的干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也定期組織科研講座和科研設(shè)備應(yīng)用講座。這些課程和講座豐富了學(xué)生的知識(shí)來(lái)源，加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生學(xué)術(shù)能力的培養(yǎng)。此外，通過(guò)對(duì)儀器的普及和講座，應(yīng)允許學(xué)生在開(kāi)設(shè)的綜合實(shí)驗(yàn)課中，自主選擇與自己的研究方向相關(guān)的，或是自己感興趣的實(shí)踐教學(xué)課題，并在指導(dǎo)教師和儀器管理教師的幫助下合理安排教學(xué)內(nèi)容，而不僅限于核磁自帶的標(biāo)準(zhǔn)樣品，或教師指導(dǎo)學(xué)生合成或提取的化合物。同時(shí)鍛煉學(xué)生學(xué)會(huì)制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，實(shí)事求是地記錄實(shí)驗(yàn)流程和結(jié)果，以論文寫(xiě)作模式撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和寫(xiě)作能力。有效運(yùn)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)作環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)術(shù)能力提升，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合與統(tǒng)一，培養(yǎng)科學(xué)論文的寫(xiě)作思路和方法，積累撰寫(xiě)期刊論文或?qū)W位論文寫(xiě)作經(jīng)驗(yàn)。

1.3 科研儀器開(kāi)放管理不科學(xué)

科研儀器開(kāi)放管理不科學(xué)使得科研儀器的作用不能夠得到充分發(fā)揮，許多高價(jià)購(gòu)買(mǎi)的儀器成為了擺設(shè)。在進(jìn)行科研儀器的實(shí)踐教學(xué)之后，大學(xué)生往往只能進(jìn)行基本的操作，而不能達(dá)到熟練操作儀器的目標(biāo)。由于大型科研儀器價(jià)格昂貴，維護(hù)成本比較高，同時(shí)在實(shí)際操作過(guò)程中錯(cuò)誤的操作會(huì)造成設(shè)備故障，甚至損壞，這使得科研儀器的開(kāi)放管理形同虛設(shè)，許多大學(xué)生依舊不能夠自主操作。學(xué)生一般只能在儀器管理員工作時(shí)間才能預(yù)約檢測(cè)，導(dǎo)致部分儀器使用效率低。對(duì)此，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)科研儀器共享平臺(tái)已基本普及送樣的學(xué)生“會(huì)上樣”，各個(gè)課題組至少有一個(gè)學(xué)生“會(huì)操作”，有效避免了學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)教師工作時(shí)間內(nèi)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。同時(shí)為了避免高年級(jí)學(xué)生帶教低年級(jí)，導(dǎo)致儀器使用的熟練程度與技能的下降，學(xué)校正在考慮借鑒其他高校，采取操作資格有效期限制度，進(jìn)一步提高儀器設(shè)備的利用效率[3]。

2 大學(xué)生學(xué)術(shù)能力培養(yǎng)建議

新農(nóng)科背景下，高校要抓住機(jī)遇，在開(kāi)展大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的過(guò)程中充分利用大型科研儀器，從而達(dá)到持續(xù)提升大學(xué)生學(xué)術(shù)能力的目標(biāo)。高等教育是人才培養(yǎng)的重要一環(huán)，涉及本科生教育和研究生教育。高校在人才培養(yǎng)的過(guò)程中要強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)來(lái)樹(shù)立大學(xué)生的解決問(wèn)題意識(shí)。同時(shí)通過(guò)大學(xué)生學(xué)術(shù)能力的提升來(lái)不斷解決生活和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所遇到的各種問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)高校為社會(huì)源源不斷輸送優(yōu)秀人才的目標(biāo)[4]。以應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)為例，對(duì)大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題，提出培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)術(shù)能力的建議。

2.1 將科研儀器應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)

利用具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在學(xué)術(shù)研究過(guò)程中注重學(xué)生學(xué)術(shù)創(chuàng)新素養(yǎng)和意識(shí)的培養(yǎng)和提高。基本研究技能是開(kāi)展學(xué)術(shù)研究的基本能力，在研究技能中，熟練使用科研儀器尤為重要。科研儀器作為工具，可將學(xué)術(shù)思想付諸實(shí)踐[5]。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn)獲得理論知識(shí)的積累，提出假設(shè)，綜合分析歸類(lèi)篩選出符合實(shí)際的可行的參考實(shí)驗(yàn)方案，繪制科研思路框架，確定實(shí)驗(yàn)手段并驗(yàn)證假設(shè)。大學(xué)生是我國(guó)科技進(jìn)步和科技創(chuàng)新的重要后備力量，其培養(yǎng)質(zhì)量不可忽視。在培養(yǎng)過(guò)程中注重與培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合，及時(shí)檢驗(yàn)和反饋培養(yǎng)過(guò)程[6]。要發(fā)表高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文，不僅在觀點(diǎn)上要?jiǎng)?chuàng)新，也要在方法上有創(chuàng)新。長(zhǎng)期以來(lái)借助核磁共振波譜儀，有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，同時(shí)推進(jìn)了醫(yī)學(xué)影像學(xué)的快速發(fā)展。比如，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)中草藥栽培團(tuán)隊(duì)利用核磁共振波譜儀，打破常規(guī)中草藥有效成分鑒定方式，建立針對(duì)甘肅產(chǎn)中草藥特點(diǎn)的定量核磁檢測(cè)手段，將中草藥栽培和有效成分提取結(jié)合在一起，突出核磁共振波譜儀既定性又定量的特色[7]。將科研儀器應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)有利于提高學(xué)生的學(xué)術(shù)能力，拓展學(xué)生的學(xué)術(shù)思想，為打造新型農(nóng)業(yè)學(xué)術(shù)人才提供了思路。

2.2 利用科研儀器開(kāi)展學(xué)術(shù)創(chuàng)新

學(xué)術(shù)創(chuàng)新是研究者利用科學(xué)的方法發(fā)掘問(wèn)題、提出假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)的一種系統(tǒng)性創(chuàng)新能力?？茖W(xué)創(chuàng)新是推動(dòng)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力提升的保障[8]。在當(dāng)下學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中，創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足日益突出。比如課題選題時(shí)，學(xué)生過(guò)度依賴導(dǎo)師，按照導(dǎo)師思路開(kāi)展研究，自我思考少；課題執(zhí)行過(guò)程中，模仿前人研究方法和研究步驟，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)掘不充分；科研資源利用不充分[8]。核磁共振儀自從引入到學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)中來(lái)以來(lái)，為學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)提供了有力支持，保質(zhì)保量培養(yǎng)優(yōu)秀的新農(nóng)科建設(shè)人才。此外，要實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)創(chuàng)新的多樣性，就要培養(yǎng)學(xué)生科研敏銳性。扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生科研敏銳性的基礎(chǔ)，通過(guò)科研儀器實(shí)踐能將學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行有效鞏固，進(jìn)一步夯實(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，為學(xué)術(shù)創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生科研敏銳性需要積極開(kāi)展交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)，擴(kuò)充自身的思維容量。許多科研儀器都可應(yīng)用于不同學(xué)科的科研實(shí)踐，如質(zhì)譜儀能用于化學(xué)、生物、農(nóng)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，學(xué)生通過(guò)對(duì)科研儀器不同使用方式的掌握，能進(jìn)一步拓寬思維方式，借鑒其他學(xué)科科研方法，讓學(xué)術(shù)思維得到啟發(fā)，實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)創(chuàng)新的多樣性。

2.3 借助科研儀器培養(yǎng)學(xué)生學(xué)術(shù)思維

學(xué)術(shù)思維作為學(xué)術(shù)能力的重要組成之一，包含了創(chuàng)新思維、批判性思維和跨學(xué)科思維。創(chuàng)新是學(xué)術(shù)思維的靈魂，是學(xué)生培養(yǎng)的核心指標(biāo)之一[9]。批判性思維已被學(xué)界公認(rèn)為是社會(huì)創(chuàng)新力和國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的核心，是社會(huì)進(jìn)步程度的標(biāo)志之一。打破學(xué)術(shù)壁壘，深入學(xué)科間交叉已然是當(dāng)下學(xué)術(shù)研究的方向之一。在土壤生態(tài)環(huán)境研究中，有機(jī)磷含量的測(cè)定一直以來(lái)都依靠總磷含量減去無(wú)機(jī)磷含量的方式來(lái)確定，利用核磁波譜儀開(kāi)展土壤中有機(jī)磷，特別是亞磷酸鹽、焦磷酸鹽、膦酸鹽、磷酸單酯和磷酸二酯等化合物的含量分析，對(duì)輪作后土壤中有機(jī)磷成分分析勢(shì)必為興農(nóng)助農(nóng)提供有力的科學(xué)保障和參考[10]。

此外，任何科學(xué)研究往往都是在前人的研究基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的靈感，為此做好科研工作，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，需要學(xué)習(xí)各類(lèi)相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解各類(lèi)科研儀器的發(fā)展和使用狀態(tài)，學(xué)習(xí)科研儀器的使用原理和維護(hù)保養(yǎng)方法。通過(guò)詳細(xì)掌握各類(lèi)科研儀器的操作原理，才能更加熟練掌握各類(lèi)科研實(shí)驗(yàn)的方法，使科研研究結(jié)果更具創(chuàng)新意義，學(xué)生學(xué)術(shù)思維進(jìn)一步增強(qiáng)。如掃描電子顯微鏡儀、透射電鏡儀等大型精密科研儀器，Abaqus、Ansys、Matlab等專(zhuān)業(yè)軟件的操作應(yīng)用，必須在熟練掌握操作原理的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，使實(shí)驗(yàn)操作更加有效，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生學(xué)術(shù)思維的養(yǎng)成。

3 結(jié)語(yǔ)

大學(xué)生作為國(guó)家未來(lái)的重要科技力量，將承擔(dān)國(guó)家科技創(chuàng)新的使命，這就要求大學(xué)生應(yīng)具有扎實(shí)的實(shí)踐功底和較強(qiáng)的學(xué)術(shù)能力。結(jié)合不同專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況開(kāi)展大型科研儀器的實(shí)踐教學(xué)必不可少。與此同時(shí)，大型科研儀器作為實(shí)踐教學(xué)的載體，是實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)假設(shè)、驗(yàn)證學(xué)術(shù)思維的最佳工具。將二者有機(jī)結(jié)合，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程拓展學(xué)術(shù)視野，通過(guò)科研儀器共享平臺(tái)認(rèn)識(shí)了解大型科研儀器的應(yīng)用，從理論出發(fā)，通過(guò)實(shí)踐學(xué)習(xí)領(lǐng)悟，再到升華理論，每一步都是學(xué)術(shù)能力的提升，也是實(shí)踐技能的充實(shí)過(guò)程，以此達(dá)到全面育人的培養(yǎng)目標(biāo)，不斷為國(guó)家培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才。