任夢(mèng)嬌 郭 偉 李 霄 李 健 馬向榮

榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院 陜西榆林 719000

科教興國(guó)是我國(guó)強(qiáng)國(guó)的基本戰(zhàn)略,高等教育是科教興國(guó)的主陣地,而大型科學(xué)儀器設(shè)備無(wú)疑是印證、傳授科學(xué)的必不可少的硬件條件,也是高校人才培養(yǎng)及創(chuàng)新性高質(zhì)量成果產(chǎn)出的重要保障[1-2]。本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新精神以及實(shí)踐創(chuàng)新能力的提高都具有非常重要的意義[3]。這些儀器不僅在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以幫助學(xué)生更好地理解分析檢測(cè)儀器的基本原理和操作方法,同時(shí)提高操作技能和數(shù)據(jù)分析能力。我校是一所以工科為主,工、管、文、理、農(nóng)、法等多個(gè)專(zhuān)業(yè)共同發(fā)展的省屬重點(diǎn)本科學(xué)院[4]。近些年,能源化工產(chǎn)業(yè)在榆林迅猛發(fā)展,大幅度帶動(dòng)了當(dāng)?shù)啬酥林苓厖^(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。榆林作為陜甘寧蒙晉能源化工重點(diǎn)核心區(qū),打造一批服務(wù)地方特色經(jīng)濟(jì)的能源化工類(lèi)人才隊(duì)伍尤為重要。我校創(chuàng)建于2011年的分析測(cè)試研究中心,目前占地約1200平方米,共有實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備一百多臺(tái)套,設(shè)有20個(gè)分室,包括掃描電鏡實(shí)驗(yàn)室、氣相色譜實(shí)驗(yàn)室、液相色譜實(shí)驗(yàn)室、氣/質(zhì)聯(lián)用實(shí)驗(yàn)室、原子吸收光譜實(shí)驗(yàn)室、紫外可見(jiàn)光譜實(shí)驗(yàn)室、紅外光譜實(shí)驗(yàn)室、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、全自動(dòng)旋光計(jì)實(shí)驗(yàn)室、比表面吸附儀實(shí)驗(yàn)室、煤化工產(chǎn)品分析檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室等。2017年利用院校網(wǎng)站開(kāi)通“大型儀器開(kāi)放共享服務(wù)平臺(tái)”,平臺(tái)預(yù)約操作界面如下圖。至此學(xué)校教師、學(xué)生均可憑用戶信息登錄平臺(tái)網(wǎng)站,儀器中心的大部分儀器都實(shí)現(xiàn)了科研、教學(xué)及對(duì)外服務(wù)功能,提升了儀器使用效率及在本科教學(xué)中的參與度。后臺(tái)則會(huì)有專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)和管理的人員,定期進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng),包括定期檢查和清潔、更換易損零件等,以確保儀器的精度和穩(wěn)定性。

圖1 共享平臺(tái)大型儀器設(shè)備預(yù)約界面

1 大型分析儀器在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的現(xiàn)狀

綜合近三年來(lái)全國(guó)高校普遍情況及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看,雖然各高校分析測(cè)試中心的大型分析儀器使用都很頻繁,產(chǎn)出科研成果也較多,但作為本科生認(rèn)識(shí)、掌握儀器設(shè)備技術(shù)的主要途徑來(lái)說(shuō),也只能提供簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)課程,如“無(wú)機(jī)化學(xué)測(cè)試”“分析化學(xué)”等課程,所使用的儀器設(shè)備也都是較為基本和普通的中小型裝備[5-7],且是以教師示范使用、講解介紹為主,學(xué)生在一旁觀摩,人數(shù)多課時(shí)少。有時(shí)會(huì)采取分組實(shí)踐的方式,但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一人作為代表操作儀器,其他組員僅作為輔助及記錄,上手使用的時(shí)間也很少。對(duì)于高達(dá)幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)的儀器,本科生根本沒(méi)有機(jī)會(huì)親手操作使用。即使是畢業(yè)設(shè)計(jì),很多也都是將實(shí)驗(yàn)檢測(cè)部分“托付”給指導(dǎo)老師的研究生或老師親自操作,這使很多本科生學(xué)習(xí)科技前沿知識(shí)技能的途徑受限。這主要是擔(dān)心本科生缺乏經(jīng)驗(yàn),會(huì)因?yàn)椴僮鞑划?dāng)發(fā)生儀器損壞,而大型分析儀器造價(jià)高,調(diào)試維修需要廠家派專(zhuān)人進(jìn)行,耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高,又會(huì)耽誤正常進(jìn)行的科研工作,使得在安排本科生教學(xué)時(shí),不得不把時(shí)間和金錢(qián)的成本問(wèn)題考慮在內(nèi)。因此高校有些大型分析儀器即便使用率很低,也不愿投入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去[8]。如何建立一種合理的本科生教學(xué)模式是許多高校面臨的實(shí)際問(wèn)題。

2 提高大型分析儀器在本科教學(xué)中應(yīng)用的措施

2.1 結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行大型儀器培訓(xùn)教學(xué)

大型分析儀器自身構(gòu)造復(fù)雜、使用過(guò)程煩瑣。我校通過(guò)在大型儀器網(wǎng)站上傳相關(guān)大型儀器設(shè)備的知識(shí)和使用過(guò)程錄像,使本科生可以基于興趣隨時(shí)了解儀器設(shè)備的作用機(jī)理和應(yīng)用方式等基礎(chǔ)知識(shí)。另外,不定期舉辦線下儀器的培訓(xùn)教學(xué),學(xué)生可自愿報(bào)名參加,由指導(dǎo)老師系統(tǒng)講解指導(dǎo)儀器的使用及測(cè)試過(guò)程,講解注意事項(xiàng),學(xué)生學(xué)習(xí)并經(jīng)考核合格后可按照嚴(yán)格的操作規(guī)范和注意事項(xiàng)親自上手實(shí)踐儀器的操作,需要在專(zhuān)業(yè)儀器管理人員的指導(dǎo)下進(jìn)行。以此鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,使其更好地學(xué)習(xí)有關(guān)儀器的使用。

2.2 開(kāi)設(shè)課程并建立合理的教學(xué)模式

設(shè)置大型分析儀器的選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,由教師提供一些目前儀器設(shè)備所能進(jìn)行的檢測(cè)課題,每個(gè)課題可由培訓(xùn)考核通過(guò)的學(xué)生自愿組成4～6人的學(xué)習(xí)小組。學(xué)生根據(jù)老師提供的題目及要求查找文獻(xiàn)資料,進(jìn)一步熟悉儀器的原理、操作及樣品制備、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)分析……提出一份測(cè)試計(jì)劃給老師,由老師審定計(jì)劃,學(xué)生完成測(cè)試。在實(shí)踐活動(dòng)中,老師能夠根據(jù)各組的計(jì)劃有針對(duì)性地給他們實(shí)施指導(dǎo),突破了教師操作、學(xué)生參與的常規(guī)教學(xué)方法,使整個(gè)測(cè)試流程學(xué)生都參與其中,從備樣、預(yù)處理、測(cè)試操作、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、儀器維護(hù)、數(shù)據(jù)處理等每一個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生都有所思考、有所實(shí)踐。又考慮到地方院校中,可能由于經(jīng)費(fèi)和場(chǎng)地等問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間和頻率受到限制。為了讓學(xué)生有更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)進(jìn)行操作和實(shí)踐,可適當(dāng)在課余時(shí)間增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和頻次。利用這些創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)他們自主研究和解決問(wèn)題的能力,并且在親身實(shí)施的活動(dòng)中加深他們對(duì)測(cè)試儀器設(shè)備的理解,對(duì)于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新素養(yǎng)和探索能力及實(shí)際創(chuàng)新能力有著很大幫助。

2.3 實(shí)行雙軌制度并聘用本科生輔助管理員

重大精密儀器的操作或者維修不僅需要大量資金作為后備支撐,更需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)作為保障。為確保大型儀器的本科實(shí)踐教學(xué)運(yùn)行以及研究科研工作的順利完成,采取付費(fèi)與無(wú)償相結(jié)合的雙軌模式。在研究測(cè)試業(yè)務(wù)中,根據(jù)校內(nèi)規(guī)定的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行網(wǎng)上預(yù)約付費(fèi),并采取有償提供的制度。在提供給本科生創(chuàng)新培養(yǎng)的教學(xué)業(yè)務(wù)中,則采取無(wú)償制度,只需每學(xué)期按照開(kāi)設(shè)計(jì)劃與儀器管理人員預(yù)約協(xié)調(diào)好時(shí)間,就可使用。一方面采用有償?shù)姆椒ㄙY金可用作儀器設(shè)備維修基金,以進(jìn)行儀器設(shè)備的日常運(yùn)行、維護(hù)與保養(yǎng),從而解決了經(jīng)費(fèi)不足的矛盾,為儀器設(shè)備長(zhǎng)期平穩(wěn)健康運(yùn)轉(zhuǎn)的良性循環(huán)提供了保證。另一方面,以科研促教學(xué)的方式可以使得大型儀器在本科生教學(xué)中發(fā)揮更大的作用。管理團(tuán)隊(duì)方面,實(shí)行專(zhuān)業(yè)專(zhuān)職的教師管理團(tuán)隊(duì)和聘用學(xué)生管理員的輔助管理團(tuán)隊(duì)相結(jié)合的模式,教師管理團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的常規(guī)規(guī)范化管理、學(xué)生的培訓(xùn)指導(dǎo)、儀器設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)維修及實(shí)驗(yàn)室建設(shè),學(xué)生輔助管理員由操作成績(jī)優(yōu)秀的本科生及研究生組成,主要負(fù)責(zé)運(yùn)行網(wǎng)站的維護(hù)、儀器預(yù)約信息的統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室正常測(cè)試秩序的維持及解決測(cè)試中遇到的一些小的技術(shù)性問(wèn)題。通過(guò)專(zhuān)輔相結(jié)合的模式,一方面鍛煉了一批學(xué)生管理員的實(shí)踐操作能力、組織協(xié)調(diào)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力,另一方面解決了專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員短缺的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

3 大型分析儀器對(duì)本科創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

3.1 創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

運(yùn)用知識(shí)處理現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的過(guò)程叫做實(shí)踐,該過(guò)程對(duì)學(xué)習(xí)者的思考方法可產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[9-10]。大型的分析儀器,常常是一個(gè)集物理、化學(xué)、電子工程和數(shù)學(xué)等多種學(xué)科高度綜合的成果產(chǎn)品[11]。如在本科生教育環(huán)節(jié)中適當(dāng)采用大型精密儀器,他們將能夠在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)完成科研實(shí)驗(yàn),較快了解更高級(jí)和更先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),增加他們對(duì)新事物的接受程度,開(kāi)發(fā)他們的創(chuàng)新性思想,在以后的研究和探索方面將會(huì)比較科學(xué)和完整,并具有創(chuàng)新性。

3.2 綜合能力的培養(yǎng)

通過(guò)在本科生課堂教學(xué)活動(dòng)中合理運(yùn)用大型分析儀器,能夠使學(xué)生按照興趣自主挑選、設(shè)置和進(jìn)行系統(tǒng)的創(chuàng)新性實(shí)踐,不但能夠親自運(yùn)用大型儀器設(shè)備,增進(jìn)學(xué)生對(duì)大型分析儀器設(shè)備的應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的了解,培養(yǎng)他們的動(dòng)手技能,同時(shí)能夠提高他們分析、思考問(wèn)題的能力,培養(yǎng)他們認(rèn)知現(xiàn)象、擴(kuò)展分析和解決問(wèn)題的維度,使他們的整體素質(zhì)得以提高。

3.3 對(duì)本科生就業(yè)的影響

隨著現(xiàn)代工業(yè)的急速發(fā)展,對(duì)本科畢業(yè)生的個(gè)人技能和綜合素質(zhì)要求都非常高[12],學(xué)生不僅需要掌握大量的理論知識(shí),更要有超強(qiáng)的實(shí)踐操作能力,這就要求它們?cè)诖罅繉?shí)踐課程中鍛煉自己,特別是能源化工專(zhuān)業(yè)對(duì)大型分析儀器的使用,將所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中,具有大型分析儀器的使用操作技能,將直接促進(jìn)本科生就業(yè)并實(shí)現(xiàn)服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)

地方院校大型分析儀器在本科教學(xué)中的應(yīng)用,不僅可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科研能力,也可以促進(jìn)教師的專(zhuān)業(yè)能力和學(xué)校的科研水平?，F(xiàn)代社會(huì)需要過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)技能和實(shí)踐能力超強(qiáng)的高素質(zhì)學(xué)生,高校在培養(yǎng)學(xué)生過(guò)程中需要不斷改進(jìn)教學(xué)模式和教學(xué)手段,提高大型儀器設(shè)備在本科生教學(xué)中的參與度。然而,地方院校在大型分析儀器運(yùn)轉(zhuǎn)中仍存在一些問(wèn)題和不足,還需從加強(qiáng)教師的培訓(xùn)、加強(qiáng)儀器的維護(hù)保養(yǎng)、增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間頻次以及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)合理配置儀器等方面不斷努力,讓大型分析儀器不僅為科研服務(wù),更為人才培養(yǎng)服務(wù)。