分析测试中心服务于本科教学的问题与思考

段辉平 宋洪海 杜 鹃

北京航空航天大学 北京 100191

分析测试中心服务于本科教学的问题与思考

段辉平 宋洪海 杜 鹃

北京航空航天大学 北京 100191

如何利用有限的大型分析测试设备服务于本科实验教学一直是困扰教育和实验管理部门的难题。通过调查问卷的方式，总结了分析测试中心在服务于本科实验教学中存在的问题，并对存在的问题进行了分析，提出了解决问题的方法和途径。

大型设备；本科教学；服务途径

国内高校材料学专业基本采取了宽口径的大专业培养模式,材料现代测试方法已成为材料专业学生必须掌握的基本技能,但囿于各单位测试设备资源有限,大学本科的分析测试方法主要依附于理论课程,很少甚至没有相应的实验来支撑学生的理论学习；即使开设实验,也多半以验证性实验或参观演示性实验为主。本科学生基本没有机会接触到相应的设备,更不用说亲自动手上机实验,因此对设备没有基本的感性认识。

目前许多高校购置了大量先进的分析测试设备,逐步形成了系统完善的分析测试平台,但目前这些大型设备都主要用于教师、研究生的课题研究,对本科生教学的作用不够理想。因此大型设备如何为本科生提供更多的接触和使用机会引起了大家的关注,如何协调大型分析测试设备服务于科学研究与本科生教育之间的关系仍然是困扰教育部门和实验管理人员的难题。为此一些单位也进行了探讨和研究,提出了一些方法和建议。如屈树新教授从开设实验课、选修课以及为本科生毕业设计服务等方面进行了积极的探索；饶薇薇老师从实验室管理、实验室运行机制、实验教学内容和教学方法等方面,探讨对本科生开放大中型仪器的具体措施。

为了解学生对大型分析测试设备的学习兴趣和分析测试中心在本科教学中存在的问题,我们对正在学习分析测试方法课程的大二学生进行了问卷调查,旨在探讨分析测试中心对学生掌握现代分析测试设备基本技能的方法和途径,探索大型公共分析测试设备在本科教学中的作用和方法。本次调查共发放问卷90份,收回87份。

1 调查结果与分析

通过对调查问卷的统计和分析,可以发现学生对分析测试中心及设备的功能知之甚少,但绝大部分学生都有强烈学习的愿望。笔者对几个典型的调查问题进行了归纳和总结。

问题1：你对分析测试中心的分析测试设备是否了解？通过什么途径了解？虽然分析测试中心与材料学院同在一栋教学楼里,学生每天上课都必须经过分析测试中心,但令人惊讶的是只有一名同学通过学校网络了解分析测试中心的所有设备,其余同学对分析测试中心竟然一无所知,甚至不知道有这样一个机构存在。

问题2：你认为分析测试中心可以通过何种途径、方式、方法为本科课堂教学服务？有43名同学不清楚,这与大部分同学不了解分析测试中心有关。有同学建议要让学生了解分析测试中心的职能和现状,采取的方式可以包括组织参观、对学生开放、加强宣传等。为本科教学服务的方式和途径包括开设实验课、现场讲解、自主实验、演示实验、学生动手实验、创新实验以及进行网络教学、提供设备图片、实验数据、设备模型和演示仪器设备、为学生提供实验平台等。

问题3：通过课堂学习,你对设备的构造、工作原理、基本功能是否了解？虽然同学已经历了大半个学期的课堂学习,但有多达64名同学对设备的构造、工作原理和基本功能不了解,仅有20人有一定程度的了解,其余未回答。这可以看出大型分析测试设备的实验教学与课堂教学严重脱节。

问题4：为激发学生学习兴趣,固化课堂学习效果,分析测试中心透射电子显微镜实验室拟开设一些实验,你是否有兴趣参加,有何建议？有多达68名同学表示有强烈兴趣参加实验教学,但也有19名同学无兴趣参加。提出的建议包括：实验设备对有兴趣的学生开放、让他们有机会多动手亲自实验、由教师现场指导结合实际操作及现象进行深入浅出的讲解、开设一些创新、趣味和基础并重的实验并纳入学习成绩考核等。

2 存在的问题

从学生对分析测试中心的了解程度来看,可以说分析测试中心与本科教学严重脱节,这种缺失已经对学生发展和深造带来了严重的影响。通过笔者对部分毕业设计的本科生以及研究生的接触和了解,尽管他们学习了现代测试分析方法课程,但对设备，特别是一些尖端分析测试设备,如透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、电子探针等的认知几乎为零,对设备的基本操作和基本功能知之甚少,进行实验时,甚至不清楚可以从实验中得到什么,更不用说对实验结果的正确分析,因此在如何利用分析测试设备时非常茫然。

导致这种结果的主要原因大致有如下2点：(1)大型分析测试设备属于高端精密仪器,设备价格昂贵,维修价格高且周期长,为保证科研所需,由于担心学生损坏设备,几乎不向本科生开放；(2)大型分析测试设备台套数少,资源有限,而每台大型精密设备每次实验能容纳的学生数很少,同时掌握大型分析设备的基本操作需要较长时间的训练,所需课时投入相对较大。由于大型设备都要承担大量的科研任务,根本无法留出时间承担本科教学任务。

3 方法探讨

考虑到大部分同学今后发展和工作需求,他们只要掌握设备的用途和分析方法,掌握如何利用分析测试设备为自己的学习和研究服务即可,要求本科生掌握这些设备的具体操作和使用是不切实际也完全没有必要的。分析测试中心为本科教学服务的重点应该是如何利用设备优势来激发学生的学习兴趣和提高他们的分析测试技巧和方法。那么分析测试中心该如何发挥自己的作用,服务于本科教学呢？由于本科高年级的综合实验和毕业设计的实验教学环节,已经纳入教学计划,笔者不多做讨论。这里要讨论的是新生入学参观、材料现代分析方法实验教学以及服务于日常教学方面等问题。

(1)对于新生入学参观,传统做法是在新生刚入学时进行。由于新生没有相关专业知识的储备,对材料科学一无所知,此时参观根本达不到互动的效果。调查问卷的结果说明了一切,这种走马观花式的参观不会给同学留下深刻印象。基于调查结果,2010年一年级新生入学时,我们没有安排他们参观分析测试中心,而是把参观安排在该学期中期。参观过程中,由设备管理人员为学生讲解设备的基础知识,包括工作原理、功能和发展趋势等,并回答学生提出的各种具体问题。通过参观可以发现学生对现代分析测试设备充满了好奇,对高端设备具有浓厚的神秘感。更可喜的是由于学生经过半年多的专业学习,已经对材料科学有了一些基本的认识和理解,因此在整个参观过程中,学生会不断地提出许多相关问题,达到了互动的效果。

(2)目前分析测试方法的学习仍然以课堂讲授为主,如何利用分析测试中心的设备资源配合课堂教学仍然是一个非常棘手的难题,特别是对于那些台套数少、投入高、操作复杂并且每次实验容纳人数少的设备,如电子显微分析设备等,几乎不为本科生开设实验,而电子显微分析又是现代分析测试方法中非常重要的内容。为此我们以透射电子显微镜为例,探讨了电子显微分析设备服务于本科教学的方式和作用。具体做法是从被调查的学生中随机选择了4组共16名同学,每组实验时间为8小时,从实验过程和后续的学习效果来看,结果非常理想。因此笔者认为对于稀缺的大型分析测试设备,可以通过分组限制选修的办法来缓解目前的矛盾。以透射电子显微镜、扫描探针显微镜、电子探针等显微结构分析设备为例,可以根据设备类型分成4组独立的实验。每名学生根据自己的兴趣只允许选择其中的1组实验。这种分组限制选修的方法虽然不能让学生接触大量的大型设备,但可以极大地激发和保持学生对分析测试方法的学习兴趣。即使只通过1组实验的训练,学生也可以对某一种设备的基本操作、功能、结构和工作原理有一个大概的认识和了解,并能加深对课堂理论学习的理解；当然,对于那些对设备操作表现出极大兴趣的学生,可选择1～2名同学进行日常培训,为培养熟练掌握设备操作、具有开发设备功能能力的高端实验人员储备人才。

(3)对于本科的日常教学,分析测试中心可以采用两种途径服务于本科教学。一是平时对本科生开放,允许学生观摩实验过程,实验室教师为学生解答学习过程中遇到的关于设备的问题；二是结合本学院学科特点和优势科研方向,为课堂教学提供实验数据、实验照片和设备图片,让学生结合所学的理论知识去分析和解释,提高学生的学习兴趣。

高等学校肩负为社会培养高级人才的使命,应该把如何提高学生的综合素质和能力作为学校工作的核心内容,分析测试中心同样肩负服务于本科教学和人才培养的责任。但由于设备台套数、设备管理等问题,限制了其为本科教学服务的作用。要改变目前这种状况,除了继续增加设备投入外,也需要相关领导高度重视,制定相应的政策,特别是在考核设备的绩效或安排大型分析测试设备的工作时,把为本科生教学服务内容放在重要地位,从制度上保证大型分析测试设备能积极参与到为本科教学服务上来。当然,分析测试中心的管理人员也要开动脑筋,树立为本科教学服务的理念,积极拓展新途径,在现有条件下创造条件,提供更多的机会为本科教学服务。

[1] 周仲荣,张文桂,朱昊,等.重点实验室参与本科教学实践的启示[J].高等工程教育研究,2003,5：22

[2] 屈树新,沈如,姜崇喜,等.探索大型分析设备在本科教学中的应用[J].实验技术与管理,2005,22(10)：30

[3] 饶薇薇,包新华,张沁,等.对本科生开放大中型仪器的实践与探索[J].化工高等教育,2008,3：49

Problem and consideration on the serving approach of analysis and research center to undergraduate teaching

Duan Huiping, Song Honghai, Du Juan
Beijing university of aeronautics and astronautics, Beijing, 100191, China

It is always a great puzzle for the education department and laboratory arrangement division to employ the limited large analysis and testing equipments to serve for the undergraduate experimental teaching. The existing problems for the serving approach of large analysis and testing instruments to undergraduate teaching have been summarized by the way of census and analyzed. Moreover, the key and approach to the problems have also been proposed in this paper.

large analytical instrument; undergraduate teaching; serving approach

2011-04-18 稿件编号：1104090

段辉平，博士，副教授，常务副主任。

北京航空航天大学教改项目“公共分析测试平台在本科实验教学中的应用探索”。