高校分析测试中心的发展及其在实验教学中的作用

张金彪，周碧青

（福建农林大学 分析测试中心，福建 福州 350002）

高校分析测试中心自成立至今，已在教学、科研和人才培养中发挥了重要作用[1-2]。由于各高校分析测试中心在其功能、规模及管理制度上发生了不同程度的变化，其发展过程也不是一帆风顺的[3-4]。如何在原有的基础上，加强分析测试中心的建设，更有效地发挥其作用，是新时期高校发展中须认真考虑和探索的问题[5-6]。实验教学是高校分析测试中心功能的重要部分，如何在其建设过程中，充分发挥其作用，也是人们关注的话题。现以我校分析测试中心为例，介绍高校分析测试中心功能的变迁以及在实验教学中的作用，同时提出今后的发展思路。

1 分析测试中心作用的变迁

自20 世纪80 年代起，借助世界银行贷款，我国部分高校成立了分析测试中心，购买了当时比较先进的精密分析仪器设备。分析测试中心的成立以及这些仪器设备的购置在高校的教学和科研中发挥了巨大的作用[1,7]。以我校为例，分析测试中心（以下简称“中心”）成立于1980 年，在世界银行贷款等项目的支持下，先后拥有原子吸收光谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等大型精密分析测试仪器及相应的辅助、配套设备。在中心成立后的近20 年间，其主要承担测试和科研服务工作，每年为我校研究生毕业论文和教师科研工作提供数千个分析数据。例如 “菌草香菇的培育” 和 “851 口服液的开发” 是我校当时的两大重要科研课题，中心直接参与其中，并为其提供了非常有价值的分析数据。然而，随着国力的增强，国家对科技及相关仪器设备的投入逐年增加，有些重点实验室、重点学科或课题组自己都有足够的经费购买仪器设备，其中包括大型分析仪器。与此同时，学校对中心的投入则相对减少，加上仪器设备老化等原因，中心在我校测试和科研中的作用也逐渐减弱。在此情况下，我校中心开始开设“现代仪器分析” 理论课及相关的 “现代仪器分析实验” 课。中心主要任务的转型基于两个方面的考虑：其一，中心的实验室技术人员具有多年从事分析测试的经验，有能力上好这门课程，也正好发挥他们的优势；其二，虽然之前购买的有些仪器设备已较为陈旧，但用于学生的实验教学还是很适合的，正好可充分利用这些仪器设备，发挥在人才培养方面的作用。为此，我校从20 世纪90 年代后期开始，将中心的部分任务转移至实验教学工作上来，直至如今。

2 分析测试中心开设的课程

（1）本科课程。中心共开设了 “现代仪器分析”和 “现代仪器分析实验” 两门针对本科生的课程，分为A、B、C 三个不同的层次。这些课程面向我校生物科学、生物工程、生物信息、食品安全、食品科学与工程、植物检疫、环境工程、农业资源、应用化学等共13 个专业的本科生。学生通过以上课程的学习，能够掌握常用仪器分析方法的基本原理、特点及简单应用，熟悉几种常见分析仪器的基本构造和使用方法，为学生后续专业基础课和专业课的学习奠定基础，也为学生的生产实习、毕业实习及将来的工作提供必备的专项技能。

（2）硕士课程。利用中心的条件，为全校的硕士研究生开设了 “仪器分析”“色谱分析”“生物电子显微技术”“电镜技术” 等4 门课程。其中实验课占了较大的比重，有很强的实用价值，为学生硕士论文的开展打下比较坚实的基础，因而受到相关专业研究生的充分肯定。

（3）公选课程。公选课程一直是高校近年来非常重视的一种课程类型，是提高大学生综合素质的重要举措[8]。我校规定理工科类学生必须选修一定学分的人文社科类公选课程，而文科类学生也必须修满一定的自然科学类公选课程的学分，这对学生扩展知识面是很有益的。因此，公选课程往往与学生所学专业有较大的差距，实验课的安排就显得更为重要。为此，中心开设了 “现代检测技术及其在农业上的应用” 和“电镜下的奇妙微观世界” 等两门公选课程，着重介绍各种现代分析仪器在农、林、水及人们日常生活中的实际应用，让更多的学生了解这门技术的原理及其在实际应用中的重要性。这两门课的开设以及相关的实验教学，既开拓了学生的创新思维能力，也提高了学生的实践能力。

3 分析测试中心的发展思路

3.1 引入 “慕课” 的教学方式

“慕课” 是大学教育中出现的新事物，近几年来发展迅猛，正在成为高校教学中重要的补充[9-12]。“慕课” 是大规模开放在线课程，是由加拿大学者Dave Cormier 和Bryan Alexander 于2008 年首次提出的[13]。“慕课” 的应用，使学生能够突破地域、时间的限制，更自由、更方便地开展学习，而且更具有自主性和趣味性。中心的实验教学结合这一教学手段开展线上视频教学。线上视频课程包括对实验仪器的主要原理和流程介绍，使视频和音频有效结合，达到良好的教学效果。在实际实验前，学生可借助线上视频进行预习，对实验内容有个初步的认识，再通过实验室有目的地进行学习和实际操作，达到实验教学的要求。课后，学生可再次观看视频，进行复习巩固。采用 “慕课”还可以把仪器内部的结构和运行过程以适当的方式在线上展现出来，这一效果在现场讲解是无法做到的，因为一般精密分析仪器内部是不宜或不能打开的。所以，在实验教学中引入 “慕课” 教学方式，可有效提高实验课的教学效果。

3.2 引入虚拟仿真实验教学

虚拟仿真技术是目前重要的实验教学方法之一，已在众多高校得到了广泛应用[14-15]。虚拟仿真技术又称模拟技术，是利用计算机技术，用一个虚拟系统去模仿一个真实的系统，也是拥有高端人机接口的一种新型技术[16]。中心的实验教学所涉及的往往是高度精密复杂的仪器，且运行时对实验条件有很高的要求。因此，学生要对实验仪器进行反复操作练习是不现实的。如果引入虚拟仿真实验教学，就可以有效解决这一问题。通过虚拟仿真软件，学生可以对各种仪器的外观、内部结构进行反复的学习，还可以反复模拟实验过程，且不受时间和空间的限制。此外，在以往仪器分析的实验教学过程中，学生常常抱怨动手操作仪器的机会太少，无法有效掌握实际操作流程。引入虚拟仿真实验教学后一定程度上解决了这一问题，使学生能够了解从仪器开机到关机的整个操作流程，提高了实验教学效果。当然，建立虚拟仿真实验教学项目，需要一定的人力资源和经费，高校及政府教育部门应对此给予大力扶持，增加相关虚拟仿真软硬件的开发投入。

3.3 结合大视屏教学，提高线下实验课的教学效果

目前，几乎所有的实验仪器都配有以计算机屏幕显示为主的工作站，然而，即使在每组12 人左右的小班课上，在讲解仪器结构原理和操作时，计算机屏幕也显得太小，学生看得不太清楚。因此，在实验室引入大尺寸电视屏幕，与计算机连接，将计算机上显示的内容实时显示在电视屏幕上。这样在教师演示参数选择、样品测定、操作程序时，整个过程包括相关细节、重要数据等都能够清晰地显示在电视屏幕上，起到很好的实验教学效果。此外，在每个实验开始前，教师还可借助这个屏幕，通过PPT 讲解整个实验项目的目的、原理、实验内容和注意事项，让学生对整个实验流程有更系统的认识。

3.4 成为本科生校内教学实践基地

教学实践基地建设是大学本科教育的重要组成部分。实践教学是巩固理论知识和加深对理论理解的有效途径，是培养具有创新意识的高素质专门人才的重要环节，是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台[17]。中心不仅拥有大型精密仪器设备，而且还有包括样品前处理系统在内的各种配套设备，是具有化学基础或与化学专业相关的学生的理想实习基地。作为分析测试实验的延续，学生在这里可以有更多的时间学到各种试剂的配制和样品的前处理方法，熟悉精密仪器的操作技术，增强实践动手能力，同时也能提高学生从事科研工作的兴趣。通过实际样品分析测试，以及实验设计和实施，还能培养学生分析问题和解决问题的能力。

3.5 强化研究生实验能力

有条件的分析测试中心，还可以让少数研究生在实验室人员的带领下，有目的地开展与其毕业论文相关的分析测试，充分利用分析测试中心的现有设备，完成他们的毕业论文。研究生可在教师的指导下，通过查阅文献、设计实验方案，独立完成实验测试，以及实验后的数据处理。还可让修完仪器分析实验课的研究生参与本科生的实验教学，成为硕士研究生培养计划中教学实践的一部分。通过这些实践过程，研究生的实验能力可望得到进一步的强化和提升。

3.6 分析测试中心其他功能的同步发展

除了实验教学，分析测试中心也应加强其在分析测试和科研中的作用。分析测试是测试中心的原有任务，可以对外承担相关的测试工作。这样既可有一定的经济效益，又可提高仪器的使用效率。目前，一方面需进一步完善仪器共享平台，包括校内和校外的共享平台，尽量提高分析测试中心仪器的使用效率，校内的仪器共享平台应以分析测试中心为依托，学院设立分中心；另一方面需要在人员、管理以及实验仪器设备的更新上得到学校的支持，以便不断提高其测试服务的质量和水平。这是保证分析测试中心能够可持续发展的重要措施。

分析数据对理工科领域的科学研究来讲，是特别重要的。分析测试中心正是产生分析数据的重要场所，应鼓励分析测试中心人员主持或参与相关的科学研究。一方面，分析测试中心人员可以根据高校的实际科研需要，在测试方法上进行深入的探讨，提高测试服务的广度和深度。如农林院校更关注各种营养物质在植物体中的运转，一般只能做离体检测，如果能开展活体检测的话，就可获得更理想的科研数据；另一方面，分析测试人员可以利用自己的专业优势，参与相关课题的研究，在现代科研工作中，更需要多学科的协作攻关，共同完成某项科研任务。

4 结语

总之，分析测试中心具有实验设备集中、实验条件完备、实验技术人员经验丰富等优势，可以进一步在实验教学中发挥其应有的作用。就分析测试中心的总体任务而言，一般可兼有教学、科研、分析测试等三大不同的功能，但不同高校不尽相同、差别较大，或各有所侧重[18]。就我校来说，分析测试中心成立之初的定位为科研和分析测试，但后来则变迁为以教学为主，今后的发展趋势还是应以实验教学、科学研究和分析测试并重，并使其相辅相成。目前，许多高校正在往这个综合性的方向发展，我校也在拟订这方面的计划。笔者认为只有这样，才能最大限度地发挥高校分析测试中心的作用，成为高校学科建设和人才培养的重要基地。