本科实验教学中大型仪器设备的应用实践

李旭凯，郭杏妹，朱锡淼，邓达义，李来胜

(华南师范大学 化学与环境学院，广州 510006)

本科实验教学中大型仪器设备的应用实践

李旭凯，郭杏妹，朱锡淼，邓达义，李来胜

(华南师范大学 化学与环境学院，广州 510006)

如何充分发挥大型仪器设备在本科实验教学中的作用是高校本科实验教学工作的重要研究课题。结合华南师范大学环境科学与工程实验教学示范中心近年来的探索与实践，从提高大型仪器设备的教学比重、强化仪器操作培训、募集大型仪器设备的购置及维修资金和提高实验技术人员的综合素质等几个方面对提高大型仪器设备在本科实验教学中的应用进行了阐述。

本科实验教学； 大型仪器设备； 环境科学与工程

0 引 言

仪器设备在教学、科研工作中起着技术支撑的作用，而大型仪器设备更是仪器设备的重要组成部分[1]。近年来，高校大型仪器设备的数量和质量都有了极大提高，大型仪器设备有力地改善了高校的办学条件,对实验教学环节的良好运行和学生实践能力的培养发挥了巨大作用[2]。但在大型仪器设备的使用上却普遍存在重科研、轻教学的问题，如何充分发挥大型仪器设备在实验教学中的作用是高校本科实验教学工作的重要研究课题。环境科学与工程实验教学示范中心成立于2002年，经过10多年的建设，实验教学示范中心目前拥有价值约568万元的仪器设备，其中大型仪器设备11台，总价值约299万元；实验教学示范中心现承担着环境监测、现代环境监测技术、环境化学等10多门实验教学课程。本文分析了大型仪器设备难以应用于本科实验教学的原因，结合环境科学、环境工程专业实验教学的实际情况，探索本科实验教学中大型仪器设备的应用。

1 大型仪器设备难以应用于本科实验教学的原因

随着环境监测技术的提高，大型仪器分析测定越来越受广大环境分析者们的青睐。然而，在环境科学与工程实验教学中本科生能接触到的大型仪器设备的机会并不多，真正能独立操作大型仪器设备的本科生数量十分有限，主要的原因在于本科生大多缺乏专业的操作培训，上机操作容易增加大型仪器设备损坏的概率，提高了大型仪器设备的维修成本[3]。其次，大型仪器设备大多定位为服务于科学研究，服务于实验教学的比重较低。提高大型仪器设备实验教学的比重往往会挤占用于科学研究的时间，而且一旦仪器出现故障，会延误科研教师的课题研究。此外，大型仪器设备的实验技术人员的综合素质、大型仪器设备较高的的运行成本等也会影响大型仪器设备在本科实验教学的应用[4]。

2 提高大型仪器设备在实验教学中应用的举措

(1) 找准切入点，提高大型仪器设备的教学比重。本科生如果能在实验教学中接触到大型仪器设备，有助于其了解前沿性的知识，从侧面激发学生对自己专业方向的认知度；而且在协调好教学与科研用时的情况下，有助于提高大型仪器设备的使用率[5]。此外，大型仪器教学还能使本科生的专业技能得到提高，本科论文的选题多元化[4]。显然提高大型仪器设备在本科教学中应用能取得明显的教学效果，而其中找准切入点是关键。单纯的给样测定显得枯燥无味，因此在多门实验课程、综合设计性实验和大学生创新实验中开展大型仪器设备的教学极其重要。环境科学、环境工程本科专业的实验教学示范中心现有的11台大型仪器涉及3门实验课程、综合设计性实验和大学生创新实验项目(见表1)。综合设计性实验和大学生创新实验中穿插大型仪器教学，有助于提高学生的创新思维能力和团队协作能力。

大型仪器设备大多承担繁重的科研任务，如果科研、教学并举，安排起来有较大难度[4]，合理分配大型仪器设备教学和科研的比重尤其重要。实验教学示范中心对热门的仪器增加设备台数(如总有机碳分析仪、高效液相色谱仪)，新型、自动进样的大型仪器设备用于科研，旧版、手动进样的大型仪器设备用于实验教学，并在实验教学过程中讲解新型、旧版大型仪器设备的区别；其他科研任务相对较轻的大型仪器设备可提前安排某一固定的教学时间(如开设实验课程的当天)，保证大型仪器设备实验教学的比重。

(2) 理论课和实验课中强化仪器操作培训。本科生大多缺乏专业的操作培训，上机操作容易增加大型仪器设备损坏的概率[3]，对本科生进行操作培训是大型仪器设备运行的重要保证[6]。大型仪器设备的教学可分两阶段进行，第一阶段为理论课中学习大型仪器设备的相关知识，辅以视频教学可提高教学效率；第二阶段在实验课中强化操作培训。理论课中讲述大型仪器设备的使用，使学生对大型仪器设备的原理、结构、功能和用途具有基本的认识和了解[7]。视频教学可向学生展示和讲解样品的前处理、仪器的操作和维护，提高实验教学的效率[8]。在实验课中强化操作培训是学生自主上机操作的前提。样品的前处理由学生独立完成，而上机操作前先由大型仪器设备的实验技术人员边演示操作步骤边讲解每一步骤必需注意的细节，学生上机操作时实验技术人员(管理员)给以监督，必要时给以指导。大学生创新实验项目具有周期较长，时间不定的特点，因此可采取持证上岗的制度，即使用的大型仪器设备的大创项目成员经过培训、考核合格后才能上机操作。

表1 环境科学、环境工程本科专业实验教学中大型仪器设备的应用

(3) 多渠道募集大型仪器设备的购置及维修资金。对于大型仪器设备的购置和维修，众多高校都提出了建立开放使用基金和维修基金的做法[1,9-11]。当大型仪器设备开发了本科实验教学功能后，开放使用基金和维修基金仍然是仪器购置和维修资金来源的主体，而资金来源的渠道更加多样。如实验教学示范中心的某台具有教学功能的大型仪器设备出现了故障需安排工程师上门维修时，资金渠道可选择学院的开放基金、学院的维修基金、校资产管理处和教务处的维修基金、实验教学示范中心的建设资金等。有了大型仪器设备的购置及维修资金的保证，大型仪器设备得到及时的购置和维修，确保大型仪器设备长期高效稳定运行。

(4) 强化实验技术人员的综合素质。高素质的师资力量是保证实验教学高水准的关键[12-14]。与普通仪器相比，大型仪器设备的操作、维护、维修对专业知识和专业技能的要求更高，因此更需要有高素质的人才队伍为大型仪器设备应用创造良好的软环境[15]。制定合理的继续培训计划，安排仪器技术人员参加大型仪器设备培训至关重要。大型仪器设备在购置时一般有两轮培训，在完成安装调试后，技术工程师对相关实验技术人员、操作人员进行第一轮培训，主要内容是测试方法、常见故障排除及维护保养等；第二轮培训为仪器购置后的一年内，厂家定期安排的免费技术培训。两轮培训都有利于提高实验技术人员的专业知识和技能，大型仪器设备用于本科实验教学的实验内容较多涉及仪器使用、操作，因此相应的实验指导教师应更注重厂家的第一轮培训。此外，安排仪器技术人员参加大型仪器设备展销会、高水平的学术研讨和厂家举行的技术交流活动，都有助于提高实验技术人员的工作能力[2]。另外，以广东省高水平大学建设为契机，2015年实验教学示范中心所在学院举办了一期仪器采购论证会，邀请同一款大型仪器设备的多家厂家进行仪器的推介，相关实验技术人员参与论证，这一做法调动和增长了实验技术人员的积极性和见识。

3 结 语

提高大型仪器设备在本科教学中应用能取得明显的教学效果，环境科学与工程实验教学示范中心在提高大型仪器设备的教学比重、强化仪器操作培训、募集大型仪器设备的购置及维修资金和提高实验技术人员的综合素质等方面实践中取得了明显的成效。大型仪器设备在本科实验教学中的应用是一项长期的、全面的工作，因此，后期需保持大型仪器设备在本科实验教学中长期稳定运行、拓宽应用的范围，这样才能保证大型仪器设备更好地为教学、科研服务。

[1] 闻星火,梁国华,黄 乐.大型仪器开放服务的实践与思考[J].实验技术与管理,2007,24(6):1-5,9.

[2] 朱立才,孙 峰,胡小刚,等.采取有力举措 提高大型仪器设备的使用率与效益[J].实验室研究与探索,2010,29(7):176-179.

[3] 王秀萍,张 方.虚实结合扩大大型仪器设备对本科实验教学开放[J].实验技术与管理,2014,31(4):237-239.

[4] 王晓岗,郝志显,樊雅娟.大型仪器教学功能的研究与探索[J].实验室科学,2012,15(5):188-190.

[5] 朱耕宇,陈雪萍,浦 群,等.大型精密仪器用于本科教学实验的探索[J].实验室研究与探索,2007,26(8):134-135.

[6] 卞宁生,徐 铮,李 翔,等.教学型大型仪器实验室资源共享平台的构建与管理[J].实验室研究与探索,2009,28(3):288-290.

[7] 汤云晖,刘丽月,陈南春,等.推广大型仪器实验教学,培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2015,34(12):164-167.

[8] 张 爽,郑宗平,何志勇,等.探索高校大型仪器研究生实验课程的研究与应用[J].科技创新导报,2015(15):122,125.

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[11] 黄 乐,闻星火,梁国华,等.清华大学实验室开放基金管理系统的建立与运行[J].实验技术与管理,2005,22(12):6-9.

[12] 李 莉,金春华,张 犁.实验教学中心师资队伍的专业化建设[J].实验技术与管理,2009,26(3):253-254,262.

[13] 符晓四.实验技术队伍现状分析与建议对策[J].实验室研究与探索,2012,31(4):355-356,367.

[14] 温 武,黄立胜,郭旭鸣,等.以能力培养为主线 建设实验教学示范中心[J].实验室研究与探索,2011,33(3):100-102,116.

[15] 黄 凯,周勇义,张新祥.大型仪器应用技术培训对其使用效益发挥的促进作用[J].实验技术与管理,2009,26(2):166-167,177.

Practice and Exploration of Application of Large-scale Instruments in Undergraduates’ Experimental Teaching

LIXukai,GUOXingmei,ZHUXimiao,DENGDayi,LILaisheng

(School of Chemistry & Environment,South China Normal University,Guangzhou 510006,China)

How to make large-scale instruments work at full capacity for undergraduates’ experimental teaching in universities is an important project.Combining with the exploration and practice of the Environmental Science & Engineering Experimental Teaching Demonstration Center,South China Normal University,effective measures were presented to improve the application of large-scale instruments,including enhancing the proportion of large-scale instruments teaching,enhancing operation of training,raising funds for the purchase and maintenance,improving quality of laboratory technicians,etc.

undergraduate experimental teaching； large-scale instruments； environmental science & engineering

2016-11-15

李旭凯(1984-)，男，广东揭阳人，硕士，实验师，主要从事实验室管理和实验教学。E-mail：lixukai2006@163.com

G 482.0

：A

1006-7167(2017)07-0296-03