大型仪器面向本科生开放过程存在的问题与解决对策

汤海峰，王德利，孟 威，孟庆繁，滕利荣

（吉林大学生命科学学院，吉林长春 130012）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》指出:“学生适应社会和就业创业能力不强，创新型、实用型、复合型人才紧缺”。因此，高校要想方设法加强对本科生的实践能力、创新能力和社会竞争能力的培养。但是，认为“本科实验教学应以基础为主，没有必要上大型仪器设备”［1］的旧教学观念还不同程度存在着。这种教育思维严重阻碍了大型仪器面向本科生开放的进程。随着国家对教育的投入逐步增加，高校将购置更多的大型仪器设备。如果这些仪器设备不能在高级人才培养中发挥应有作用，将是教育资源的巨大浪费。所以推动大型仪器面向本科生开放，深化实践教学改革势在必行。

1 大型仪器在本科生实验教学中的作用

要提高实验教学的水平和质量，必须增加实验教学仪器设备投入，改善硬件和软件条件，促使教学内容、实验项目不断更新［2］。大型仪器是培养学生创新意识和创新能力，提高学生综合素质的基础条件。

首先，大型仪器一般是物理、电子、化学、数学、计算机等多学科高度综合的产物，所承载的实验项目往往涉及到多个学科的知识。学生在操作大型仪器时，可以综合运用各学科知识。这个过程既能培养他们对知识的综合运用能力，也能培养他们的实践能力和创新能力。

其次，随着科学技术的快速发展，仪器分析已广泛应用于工业、农业、国防和科学技术各个领域，已成为重要的研究手段和不可或缺的工具。很多高新技术产品都是通过大型仪器产生的，谁掌握了先进的仪器和方法，谁就搭上了发展的快车，谁就有可能成为相关研究领域的佼佼者［3－4］。参加过大型仪器操作训练的学生，由于掌握了仪器的基本操作技能，在未来的就业竞争中将有一定的优势［5］。

2 大型仪器面向本科生开放的主要问题

从2000年开始，我国高校实验室的仪器设备大量增加。高校利用世界银行贷款、“211 工程”、“985 工程”、中央高校修购项目以及国家和地方共建经费等项目的支持，购入了数量众多的大型仪器设备。这些仪器设备使高校的教学装备水平有了大幅提高［6］。很多高校已经注意到了大型仪器在人才培养中的重要作用，已经开始尝试将大型仪器用于本科生实验教学。但由于受各种因素影响，大型仪器的开放水平还较低。

2.1 台套数少，达不到规模实验教学要求

由于大型仪器价格昂贵，多数高校不能实现大规模采购。学校仅有的几台（套）仪器，甚至是单台（套）仪器，很难满足实验教学的开课要求。学生在上含有大型仪器的实验课时，往往排队的时间要比实际操作的时间还要长，使教师很难组织实验教学，导致实验教学效率低下，不但不能满足学生对操作大型仪器的渴求，漫长的等待时间还会降低学生的积极性。

2.2 实验项目周期长，缺少实验学时支持

大型仪器的操作复杂，实验周期较长。很多利用大型仪器进行的实验项目都需要连续几天的时间才能完成。如此长的实验周期不但增加了实验教师的教学负担，而且很难在教学计划中获得支持。所以很多高校采取大组教学的方式，把一个班，甚至几个班编为一组进行实验，结果使这类对本科生实践能力培养至关重要的实验项目演变为观摩实验或演示实验，失去了大型仪器在本科生创新能力培养过程中的优势。

2.3 运行与维修费用昂贵，缺少教学经费支持

高校的大型仪器多为“高精尖”设备，其中也不乏高价进口仪器，对高校的科研工作至关重要。如果在本科教学中损坏了这些仪器，就可能影响到科研工作的进展，而有的科研工作是不允许中断的［7］。所以高校教师普遍认为大型仪器应该以为科研服务为主。在一些高校，即使研究生使用大型仪器也需要层层审批、反复培训；而本科生能够观看别人操作大型仪器就已属幸运，更何谈亲自操作。造成这种情况的原因，除了有传统教育思想的束缚外，主要是由于大型仪器的运行与维护费用过高［8－9］，超出了教学经费的承担能力。特别是一些进口仪器，损坏后甚至需要返厂检测维修，更增加了高校维修经费负担。

2.4 专业技术人员缺少，不能满足教学要求

大型仪器的运行和操作有自身的特点，要求仪器的管理人员和操作人员对其原理、性能和使用方法有非常详细和透彻的了解；而普通实验教师如果没有与大型仪器相关的专业基础，很难达到这种技术水平，甚至有些实验教师对进口大型仪器的说明书都不能完全理解。如果要求缺乏大型仪器使用技能的实验教师开设大型仪器相关实验课程，其难度可想而知。

3 加强大型仪器面向本科生开放的措施

拥有先进实验设备和良好实验环境的高水平综合实验中心或实验室，对大学生实践能力、业务素质和创新能力的培养起着至关重要的作用［10］。但是，如果这些价值不菲的大型仪器都成为“展览馆中的展品”，不能在本科生创新能力培养中发挥应有的作用，将是巨大的资源浪费。实行大型仪器面向本科生开放是充分发挥教育资源效益的有效途径。

3.1 通过改进实验项目，将大型仪器用于实验教学

大型仪器面向本科生开放不能采取单一的形式。要将大型仪器操作训练与各层次的实验教学环节有机结合，为学生搭建基本实验技能培养与综合创新能力训练相统一的实践教学平台。

3.1.1 认知实习

将大型仪器融入本科生实验教学应从低年级开始，并贯穿于高校人才培养的始终。新入学的本科生对先进仪器、仪器操作软件以及相关领域前沿的实验手段有着浓厚的兴趣，学校要及时把握这个有利时机，在大学新生中开展大型仪器使用训练。开设大型仪器实验课时，应注意实验课程的层次和难度，遵循循序渐进的方法［11］。可以从认知实习开始，让新生亲自进入实验室，与仪器零距离接触。指导教师在仪器面前为学生讲解大型仪器的基础知识，使学生对仪器有一个全面的了解，培养他们的科学研究和原始创新意识。

3.1.2 多层次实验课程

认知实习只能引导学生对大型仪器和科学实验产生浓厚的兴趣。要想真正培养他们的实践能力，还应该为他们创造更多操作大型仪器的机会。通过改造传统实验项目和设计综合性实验项目，将需要使用大型仪器的实验方法引入实验项目中，使学生在课堂上不但可以深入学习相关大型仪器的原理、功能、操作方法和数据处理方法等，还可以亲自操作仪器并获得相关数据，在教师的指导下进行数据分析处理。

通过把大型仪器融入多层次实验课程，不但使学生在大学期间可以在实验课程中亲自操作大型仪器，逐步培养动手能力和实践能力，还满足了学生的好奇心和求知欲，增强了他们进行科学探索的热情。

3.1.3 实训实验

受实验室容量和学时限制，能够引入实验课程的大型仪器数量和种类有限。对于不能引入实验课程的大型仪器，可以通过实训实验为学生创造学习机会。

实训实验以大型仪器为主，设置系统的实训工艺路线，每个工艺路线只需引入相关大型仪器3～5 台（套）即可。实训过程中可以把5～6名学生编为一个小组，每个小组配备一名指导教师，利用3～4天的时间针对一个工艺路线进行实训。为了节省学时，提高实训教学效率，有条件的高校可以采取“轮训”的形式进行大型仪器实训。轮训时，可将6个工艺路线设为一轮，将一个教学班分成6个小组，每个小组5～6人，各个小组分别在6个工艺路线上同时进行实训实验。每个学年就可以完成7～9个教学班18～30台（套）大型仪器的实训教学。如果能够在大学二、三年级（4个学期）均开设大型仪器的实训实验，本科生在2学年的时间里就可以掌握12个工艺路线和36～60台（套）大型仪器的操作。

以轮训的形式进行实训实验，可以解决学时对大型仪器用于本科生实验教学的限制，并能使本科生对大型仪器及其工艺路线有更全面、更系统的理解。

3.2 完善大型仪器管理制度

仪器管理制度是仪器使用者和管理者应共同遵守的规程与准则，是管好、用好大型仪器的保障。只有制度健全，才能保证大型仪器的正常使用与运行，充分发挥大型仪器在实验教学中的重要作用［12］。

（1）制定标准操作规范。制定标准操作规范（SOP）是减少大型仪器损坏的有效措施。标准操作规范内容应简单明了，并随仪器摆放，使学生可以随时查阅该仪器的操作方法，避免在使用仪器的过程中因忘记操作方法或出现异常情况，造成仪器损坏。为了保证标准操作规范的可靠性，可以在仪器购置时与安装工程师共同制定。

（2）基本操作技术提前培训。为了避免由于操作错误造成大型仪器的损坏，可以在每门实验课程开始前，专门安排时间对学生进行系统的大型仪器操作技术训练，为每名学生创造操作大型仪器的机会，使学生不但可以熟练使用仪器，而且能够排除大型仪器使用过程中常见的故障。基本操作技术提前培训还可以节省实验学时，提高教学效率。

（3）仪器操作全程指导。为了避免因操作不当造成的大型仪器损坏，在实验课上，专业技术人员应该对仪器使用进行全程指导，对学生操作过程中可能出现的错误进行及时纠正，对出现频率较高的共性错误进行先行提示，指导学生正确使用大型仪器。大型仪器操作全程指导可以及时指出学生操作中的错误，提高学生操作仪器的技能，提高教学效果。

（4）落实管理责任制。为了保证大型仪器的完好率，必须落实仪器管理和使用责任制，严格要求学生填写“仪器使用记录”。要求仪器管理人员根据大型仪器的使用机时数对仪器进行定期保养，保证大型仪器性能、延长仪器使用寿命，使大型仪器发挥出最大的效益。

3.3 加强对专业技术人员的培训

严格的管理制度和精湛的操作技能是延长大型仪器使用寿命和发挥其最大效益的前提。这就要求仪器的管理人员和操作人员不但要有高超的操作仪器的技能，还应该有维修方面的专业技能。目前许多高校还缺少高水平的管理技术团队，实验技术人员的培训、再学习制度也不完善［13］。

为了提升大型仪器的管理水平和扩大对本科生开放，必须加强对教师和专业技术人员的培训:（1）支持教师和专业技术人员参加仪器生产厂家举办的培训班和研修班，使他们接受专业的仪器使用与维护技能训练；（2）聘请仪器生产厂家或代理商的专业工程师对大型仪器进行使用技能的指导与培训；（3）举办学校内部大型仪器管理人员的经验交流会，促进大型仪器使用经验的交流。通过以上措施，可以不断提高大型仪器管理和使用人员的操作技能。

将大型仪器用于实验教学、完善大型仪器管理制度和加强对专业技术人员的培训等措施，是提高大型仪器面向本科生开放水平的一套“组合拳”。在此基础上，还可以探索大型教学仪器面向科研与社会有偿开放，以筹集实验教学资金，改善本科生实验教学经费不足的局面，实现大型仪器面向本科生开放可持续进行。

4 结束语

创新源于实践［14］。搭建一个可以满足本科生创新能力培养的实践教学平台是当代大学教学的重要任务，大型仪器正是这个平台不可或缺的组成部分。在平台中，大型仪器的数量虽然不多，但是所承载的实验项目却是丰富的、综合的、先进的，在创新人才培养中发挥的作用是显著的。大型仪器面向本科生开放应贯穿于人才培养的始终。要创造更多的机会，使学生应用和熟悉大型仪器，使学生的实践能力和创新能力得到不断加强。

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［3］韩志萍，王瑞斌，薛成虎.仪器分析综合及设计性实验研究与实践［J］.榆林学院学报，2008，18（6）:102－104.

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