高校大型仪器平台面向实验教学开放的思考与研究

刘 芙 陈立新 吴勇军 应 窕 王艳华

浙江大学材料科学与工程学院材料科学与工程实验教学中心 浙江杭州 310027

实验教学是高等教育教学中不可或缺的部分，是高等院校教学工作的重要组成，是培养学生实践能力和创新精神、提高学生综合素质的重要教学环节。对工科院校学生来说，实验既是一种主要的学习方式，更是一种重要的学习过程，也是实施素质教育的有效手段。高校的实验教学工作相对于理论教学更具有直观性、实践性、综合性与创新性[1-3]。实验教学离不开各种仪器设备，尤其是大型仪器设备。大型仪器设备是高校教学、科研的重要保障条件，也是衡量一所学校教学水平、实验条件和科研环节的重要标志，雄厚的重要物质条件和技术基础对提升教学质量及发挥科研水平起着十分重要的作用。大型仪器平台建设则是引进人才和技术、争取国家地方和企业尽可能多地投资、提高生源质量的重要手段[4,5]。由于大型仪器设备对提高高校在教学、科研及社会服务中所起的关键作用日益凸显，各高校对大型仪器设备以及相应平台建设非常重视。本文将针对大型仪器平台面向实验教学开放的作用和举措做初步探讨。

1　大型仪器平台建设

1.1　高校大型仪器平台建设现状

随着我国高等教育事业的迅猛发展，高校学科建设日益增强，科研力量不断壮大，国家对高校财政支持的力度也逐年增加，各高等院校大型仪器设备数量急剧膨胀。近年来，高校通过“211”工程和“985”工程加大了教学、科研仪器设备的购置，特别是增大了大型仪器设备的购置力度，大型仪器设备的数量和质量有了明显提高。教育部发布的《2013年全国教育事业发展统计公报》表明，全国高等学校教学科研仪器设备总值已近3 310亿元，自2009年以来每年的年增幅12.8%。这其中大型仪器的增幅更为突出，据统计，自2008年以来，大部分高等院校的大型仪器设备的年增幅都在14%以上[6]。不同于早期各高等院校所购置的大型仪器设备都集中在学校层面上的校级分析测试中心，近年来这些仪器设备中有很多是高校各学院、学科等购置的，高校下属各学科、团队、专业等在多种学科建设经费和科研经费的支持下，购置了多种大型仪器和设备，其数量和质量都不输于校级分析测试中心等平台。

1.2　大型仪器在实验教学中所起的作用

由于大型仪器的操作相对来说非常精密和复杂，许多仪器的应用包含十分精深的科学原理，只有既掌握了理论知识，又掌握了操作规范，才能正确使用大型仪器，获得科学数据及正确结果。如果设计得当，大型仪器应用于实验教学将会带来非常良好的教学效果，学生在大型仪器的相关实验中，既必须掌握扎实的理论知识，又必须具有较好的实验技能，既要动手操作仪器设备，完整实施实验方案，又要动脑对实验过程中的现象进行分析、思考从而得出相应结论，同时还要对现象结论进行交流、讨论。在这一学习过程中可以充分发挥每个学生的特长，展示各自的强项，对学生个性的发展具有不可替代的作用。学生在这样的实验活动中亲身经历，从中体会到知识的产生和发展过程；亲手操作，从中培养出娴熟的实验技能；在独立思考中反思领悟，从而培养和发展了学生的独立自主个性。当然大型仪器用于实验教学也会存在一定的风险，有可能对精密贵重仪器的损坏带来威胁[7,8]。

2　大型仪器平台面向实验教学开放

2.1　理念和思路

首先必须改变过去国内高校，尤其是“985”“211”之类的研究型大学过于注重科研平台的建设及学科发展，而相对轻视实验教学的错误理念，强化大型仪器及其平台的教学功能，将大型仪器用于实验教学，尤其是本科生的实验教学，通过对大型仪器理论的学习和实践操作激发学生对科学研究的兴趣，培养学生的实验动手能力和科研创新思维[9-12]。一般来说，校级大型仪器及分析测试平台以对外服务分析测试为主，那么院级、学科级、专业级的大型仪器平台更适合进行实验教学，一方面本学科的仪器比较具有针对性，同时也更了解和掌握本学科的研究动向和研究热点，容易有的放矢地设计相应的实验内容；另一方面，院级、学科级、专业级大型仪器平台的仪器使用率可能不及校级平台，可以有更多时间用于实验教学。浙江大学材料学院为了强化大型仪器在实验教学中的作用，在“211”和“985”高校的学科建设经费中专门拨出一部分购买了扫描电镜和X射线衍射仪等通用性的大型仪器设备，在材料科学基础实验中开设了相应的实验项目，使得每个学生都能得到上机培训和操作的机会。更高层次的探究性实验，如在学院开始的必修实验课程先进材料实验中，开放大型仪器预约时间，让学生组成不同的研究小组，对他们感兴趣的某一实验方案进行探索。进一步获得使用仪器的机会，并学会分析自己特制的功能材料样品，从而更深层次地理解材料制备、结构与性能之间的关系，了解材料科学与工程研究的基本过程和方法，为他们的进一步深造和研究打下基础。通过这些举措，学生普遍反映以前只有在教科书上才见过的仪器，现在可以自己操作使用，这使得他们对于理论课上学到的知识有了更深入的了解，同时也激发了他们的实验兴趣，锻炼了实验技能，提高了实验水平。

2.2　机制与管理

学校出台了相应政策，构建大型仪器开放共享平台，以学院内部共享为基础，面向全校及校外开放。鼓励教学科研人员开展实验教学研究和教学改革，开设创新性实验，把最新的科学进展引入实验教学中。建立具有自身特色的大型仪器管理系统，利用信息化手段促进大型仪器开放共享，提高大型仪器使用效率。制订规章制度，规范工作流程，完善考核办法，提升平台管理水平和实验教学水平。集中仪器资源和技术队伍，制订相应的奖励政策和激励机制，加强监督与管理，利益合理分配，充分调动仪器管理人员、实验指导人员以及学生的积极性。鼓励仪器管理人员进行深造、进修以及专业培训，拓宽视野，提升业务水平和综合能力。强化大型仪器的培训工作，对有需要的本科生及研究生，结合相应的教学环节，开展仪器培训工作，在取得上岗资格后，学生可以独立操作仪器，利用大型仪器完成毕业论文及科研工作，提高科研创新能力，同时也减轻仪器管理人员的负担，降低了仪器损坏的风险。设立大型仪器维修基金补贴，对使用率高、参与教学活动多的大型仪器给予比较高的维修补贴，推动大型仪器面向实验教学开放[13-15]。

3　结语

大型仪器平台面向实验教学开放，利用现代精密仪器提高实验教学水平及质量，培养创新型人才，是当前实验教学改革的有效途径。通过建立有效的管理机制，更新实验内容，促进平台开放共享，将为高校人才培养、科研创新提供有力的支撑条件和技术保障。

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