虚实结合扩大大型仪器设备对本科实验教学开放

王秀萍，张 方

（1.华中科技大学 环境科学与工程学院，湖北 武汉 430074；2.华中科技大学 实验室与设备管理处，湖北 武汉 430074）

仪器设备是高校实验室的主要技术装备，是高校实验教学、科学研究得以顺利进行的重要保障，是科学发展的重要依托，也是高校办学水平和综合实力的重要标志［1］。截至2012年底，华中科技大学拥有10万元以上的大型仪器设备3 036台，价值约15亿元，其中价值10～40万元的仪器设备有2 236台，价值46 194万元。大型仪器设备不但用于科研和研究生教学，也可以投入到本科实验教学中，让本科生学会使用这些先进的科研仪器设备，为他们日后走上工作岗位提供实际锻炼的机会。但是，目前大型仪器设备真正用于本科教学的并不多，只有化学、环境等少数专业为本科学生开设了大型仪器设备分析实验课。如何提高大型仪器设备使用效益，充分利用它们为本科实验教学服务，是实验中心面临的重要问题。

1 大型仪器设备不能对本科开放的原因

当前，社会对环境污染问题的关注热度不减，比如水的污染问题、空气质量问题、食品安全问题等都涉及环境的综合治理与监测［2］。环境科学是一门应用科学，它的实践性很强。随着环境监测技术的提高，人们逐渐摒弃了传统手工分析方法，更多地选择使用大型仪器进行分析。但是由于大型仪器设备价值不菲，能申请购买到很不容易，设备管理者往往担心大型仪器设备对本科生开放后，会造成仪器设备损坏概率的增加，提高大型仪器设备的维修成本［3］。设备一旦出故障，就会延误教师的课题研究，所以能亲自动手操作大型仪器设备的本科生少之又少。

在高等院校专门从事实验教学的人员中，大型仪器设备维护与管理的定岗人员非常有限，一般一人要分管多台设备，设备管理者就不可能对每一台设备很精通，更谈不上维修仪器设备，仪器设备任何一点小问题都要等待设备代理商前来维修。仪器设备运行不畅，也影响着大型仪器设备对本科生的开放［4－5］。

有些学院对本科生开设了大型仪器设备分析课，但因大型仪器设备运行的耗材花费较大，而设备都只有1～2台，在实验课上就不可能做到1～2人一组操作和使用设备，学生亲自动手操作的机会非常有限。实际上，学生在实验课上的分析对象、实验方法及程序等关键要素都是预先指定的，只需按步操作就行。这样虽然保证了实验的成功率，但在实验过程中没有探索性的学习。因此学生很难对仪器分析过程的复杂性、样品前处理要求的特殊性和分析试样的选择性有全面的认识［6］，开设仪器分析课的效果也就大打折扣，就更谈不上利用大型仪器设备进行创新性实验、写出高水平论文了。

2 多渠道扩大大型仪器设备对本科生的开放

（1）从2009年开始，我校环境科学与工程学院面向环境工程、给排水专业的本科生开设了环境综合实验Ⅱ（主要是仪器分析）选修课，对感兴趣的学生开设了有一定难度和深度的大型仪器分析实验。在辅导教师缺少的情况下，吸收能熟练掌握仪器分析的研究生助管参加实验教学工作，做到能够对本科生免费开放的仪器设备尽量开放，提高大型仪器设备在本科教学上的使用率。

（2）环境科学与工程学院利用学校实验技术研究项目的申请经费，制作了多个有关大型仪器分析的多媒体课件，例如“离子色谱分析操作规范及常见故障的排除”、具有动漫效果的“大型仪器分析样品的前处理方法”、“环境典型样品的液相分析案例”。对于价值在百万元以上的高端设备，可以开发虚拟仿真实验，让本科生能够了解昂贵的大型仪器设备。这种寓教于悦的方法极大地提高了本科生对大型仪器分析课的兴趣。“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”高校应努力培养学生用大型仪器设备进行科学研究的兴趣。

（3）在本科生的创新实践、第二课堂实践中，引导已掌握仪器设备操作的本科生将仪器设备操作过程制作成ppt，将不当操作导致大型仪器设备损坏的情况拍成照片、制作成动画，辅助学生初学仪器分析，减少了大型仪器设备的损坏。本科生很容易接受这种生动的学习形式，因为它比教师在课堂上的枯燥讲解有更好的效果。

（4）我院将大型仪器设备按用途分到水质污染控制工程实验平台、大气污染控制工程实验平台、固废污染控制与资源化实验平台等3个综合实验平台，利用现有的环境检测仪器设备组建1个环境监测和分析中心，重点建设设计性、综合性、创新性实验项目，改变原来本科生很难使用大型仪器设备的情况，使大型仪器设备的开放平台成为环境学科综合创新人才的培养基地［7］。

（5）充分利用现代化网络交流平台，提高大型仪器设备的利用率。在学院网上开辟实验中心，对外开放仪器设备信息。学生上网就可以查到仪器设备的型号、规格、购入时间、放置地点、管理者、测试范围等相关信息，大大提高了仪器设备开放共享的宣传力度［8］。

3 大型仪器设备开放对本科生学习的影响

多年的实践说明，大型仪器设备对本科生开放，对学生深造和就业有很大的帮助。由于大型仪器设备多与学科发展的前沿技术研究有关，因此大型仪器设备面向本科生开放，往往可以使学生触及学科发展的前沿技术［9］。

通过仪器分析实验教学环节，激励学生将大型仪器设备用于当今环境等问题的研究和探索中，学生探究未知问题的兴趣大为提高。例如2010级本科生王达乐等几位学生探索利用大型仪器分析雾霾天气的污染物成分。现在，选修“仪器分析”课的本科生人数已由2009年的7～8人增加到每年50～60人，还不包括申请到“本科创新基金”的学生。

2010年，我院环境工程专业通过了全国工程教育专业认证。借助专业认证这个契机，专业课的教师积极引导学生对环境污染治理这一社会的热点、难点问题进行研究、实验。在研究的过程中自然就会使用到大型仪器设备，学生对前沿科学问题的认识和兴趣也有了前所未有的提高。近几年，本科生在Chemosphere等SCI期刊上发表多篇论文［10］。2012年环境工程本科生朱乃若、栾宏伟的论文获湖北省大学生科技成果一等奖。这些成功的案例说明，将大型仪器设备用于高校本科实验教学中是对传统教学的提升，很有必要。

作为大学本科学生，在校期间有过大型仪器设备操作和参与创新活动的经历，就业机会将大大增加。现在很多环境科学与工程类的企事业单位都摒弃了传统的手工分析方法，更多地使用了大型精密仪器设备。这些单位在招收新员工的时候，都希望招收到的新员工有思想、锐意进取，并且具有较强的实践动手能力。由于环境样品分析都要用到大型仪器，一些过去不太愿意招收女生的单位现在也更愿意招聘女生，因为女生工作细致的特点使她们完全能胜任大型仪器设备的操作工作。

4 结束语

经过近几年的改革和创新，华中科技大学环境科学与工程学院的大型仪器设备管理更加科学化、规范化和信息化。学院的科研经费由原来的一年四五十万元快速增加到现在的一年近2 000万元；本科学生申请学校“实践创新基金”的人数也一年比一年多。对于这一切成果的取得，大型仪器设备的开放使用功不可没。大型仪器设备对本科生开放工作还要不断完善，还有许多地方需要改进。只有进一步加大仪器设备的开放力度，才能使学生学习有更大的自主性，才能保证大型仪器设备更好地为教学、科研服务［11－12］。

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［1］吴冰，张勇.浅谈提高大型仪器设备使用效益的措施［J］.仪器分析2011（2）：92－94.

［2］黄忠臣.环境监测实验教材建设的思考［J］.实验室研究与探索，2010，29（2）：126－128.

［3］陈玉霞，林峰，陈文，等.建设大型仪器设备平台 提高创新人才培养质量［J］.实验技术与管理，2012，29（4）：219－222.

［4］孙晓权，邹丽英.实验室开放的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2005，24（4）：107－109.

［5］王小趁.试论高校大型仪器设备使用效率的提高［J］.实验室研究与探索，2009，28（4）：280－282.

［6］黄滨，王丽.高端仪器向本科生开放实验教学浅谈［J］.宁夏大学学报，2007，28（5）：314－315.

［7］王秀萍，胡平放.以评促建、以评促改、深化实验中心平台建设［J］.实验技术与管理，2007，24（10）：155－156.

［8］尹红梅，李峰，汪宏，等.论高校仪器设备管理的改革和创新［J］.实验科学与技术，2013（1）：158－160.

［9］刘淑珍，李钒，张丽娟，等.高校大型仪器对本科生的开放应用［J］.中国现代教育装备，2011（23）：50－52.

［10］夏建潮.实验·管理·创新［M］.武汉：中国地质大学出版社，2013.

［11］王秀萍，彭小平.教学仪器设备的开放与有偿使用方案的探讨［J］.高教探索，2008（增刊）：286－287.

［12］王秀萍，杨家宽，周永莉.搭建创新人才培养的桥梁：省级环境实验教学示范中心建设［J］教育教学论坛.2012（10）：223－225.