虛實結合擴大大型儀器設備對本科實驗教學開放

王秀萍，張 方

（1.華中科技大學 環境科學與工程學院，湖北 武漢 430074；2.華中科技大學 實驗室與設備管理處，湖北 武漢 430074）

儀器設備是高校實驗室的主要技術裝備，是高校實驗教學、科學研究得以順利進行的重要保障，是科學發展的重要依托，也是高校辦學水平和綜合實力的重要標志［1］。截至2012年底，華中科技大學擁有10萬元以上的大型儀器設備3 036臺，價值約15億元，其中價值10～40萬元的儀器設備有2 236臺，價值46 194萬元。大型儀器設備不但用于科研和研究生教學，也可以投入到本科實驗教學中，讓本科生學會使用這些先進的科研儀器設備，為他們日后走上工作崗位提供實際鍛煉的機會。但是，目前大型儀器設備真正用于本科教學的并不多，只有化學、環境等少數專業為本科學生開設了大型儀器設備分析實驗課。如何提高大型儀器設備使用效益，充分利用它們為本科實驗教學服務，是實驗中心面臨的重要問題。

1 大型儀器設備不能對本科開放的原因

當前，社會對環境污染問題的關注熱度不減，比如水的污染問題、空氣質量問題、食品安全問題等都涉及環境的綜合治理與監測［2］。環境科學是一門應用科學，它的實踐性很強。隨著環境監測技術的提高，人們逐漸摒棄了傳統手工分析方法，更多地選擇使用大型儀器進行分析。但是由于大型儀器設備價值不菲，能申請購買到很不容易，設備管理者往往擔心大型儀器設備對本科生開放后，會造成儀器設備損壞概率的增加，提高大型儀器設備的維修成本［3］。設備一旦出故障，就會延誤教師的課題研究，所以能親自動手操作大型儀器設備的本科生少之又少。

在高等院校專門從事實驗教學的人員中，大型儀器設備維護與管理的定崗人員非常有限，一般一人要分管多臺設備，設備管理者就不可能對每一臺設備很精通，更談不上維修儀器設備，儀器設備任何一點小問題都要等待設備代理商前來維修。儀器設備運行不暢，也影響著大型儀器設備對本科生的開放［4－5］。

有些學院對本科生開設了大型儀器設備分析課，但因大型儀器設備運行的耗材花費較大，而設備都只有1～2臺，在實驗課上就不可能做到1～2人一組操作和使用設備，學生親自動手操作的機會非常有限。實際上，學生在實驗課上的分析對象、實驗方法及程序等關鍵要素都是預先指定的，只需按步操作就行。這樣雖然保證了實驗的成功率，但在實驗過程中沒有探索性的學習。因此學生很難對儀器分析過程的復雜性、樣品前處理要求的特殊性和分析試樣的選擇性有全面的認識［6］，開設儀器分析課的效果也就大打折扣，就更談不上利用大型儀器設備進行創新性實驗、寫出高水平論文了。

2 多渠道擴大大型儀器設備對本科生的開放

（1）從2009年開始，我校環境科學與工程學院面向環境工程、給排水專業的本科生開設了環境綜合實驗Ⅱ（主要是儀器分析）選修課，對感興趣的學生開設了有一定難度和深度的大型儀器分析實驗。在輔導教師缺少的情況下，吸收能熟練掌握儀器分析的研究生助管參加實驗教學工作，做到能夠對本科生免費開放的儀器設備盡量開放，提高大型儀器設備在本科教學上的使用率。

（2）環境科學與工程學院利用學校實驗技術研究項目的申請經費，制作了多個有關大型儀器分析的多媒體課件，例如“離子色譜分析操作規范及常見故障的排除”、具有動漫效果的“大型儀器分析樣品的前處理方法”、“環境典型樣品的液相分析案例”。對于價值在百萬元以上的高端設備，可以開發虛擬仿真實驗，讓本科生能夠了解昂貴的大型儀器設備。這種寓教于悅的方法極大地提高了本科生對大型儀器分析課的興趣?！爸卟蝗绾弥?，好之者不如樂之者?！备咝ε囵B學生用大型儀器設備進行科學研究的興趣。

（3）在本科生的創新實踐、第二課堂實踐中，引導已掌握儀器設備操作的本科生將儀器設備操作過程制作成ppt，將不當操作導致大型儀器設備損壞的情況拍成照片、制作成動畫，輔助學生初學儀器分析，減少了大型儀器設備的損壞。本科生很容易接受這種生動的學習形式，因為它比教師在課堂上的枯燥講解有更好的效果。

（4）我院將大型儀器設備按用途分到水質污染控制工程實驗平臺、大氣污染控制工程實驗平臺、固廢污染控制與資源化實驗平臺等3個綜合實驗平臺，利用現有的環境檢測儀器設備組建1個環境監測和分析中心，重點建設設計性、綜合性、創新性實驗項目，改變原來本科生很難使用大型儀器設備的情況，使大型儀器設備的開放平臺成為環境學科綜合創新人才的培養基地［7］。

（5）充分利用現代化網絡交流平臺，提高大型儀器設備的利用率。在學院網上開辟實驗中心，對外開放儀器設備信息。學生上網就可以查到儀器設備的型號、規格、購入時間、放置地點、管理者、測試范圍等相關信息，大大提高了儀器設備開放共享的宣傳力度［8］。

3 大型儀器設備開放對本科生學習的影響

多年的實踐說明，大型儀器設備對本科生開放，對學生深造和就業有很大的幫助。由于大型儀器設備多與學科發展的前沿技術研究有關，因此大型儀器設備面向本科生開放，往往可以使學生觸及學科發展的前沿技術［9］。

通過儀器分析實驗教學環節，激勵學生將大型儀器設備用于當今環境等問題的研究和探索中，學生探究未知問題的興趣大為提高。例如2010級本科生王達樂等幾位學生探索利用大型儀器分析霧霾天氣的污染物成分。現在，選修“儀器分析”課的本科生人數已由2009年的7～8人增加到每年50～60人，還不包括申請到“本科創新基金”的學生。

2010年，我院環境工程專業通過了全國工程教育專業認證。借助專業認證這個契機，專業課的教師積極引導學生對環境污染治理這一社會的熱點、難點問題進行研究、實驗。在研究的過程中自然就會使用到大型儀器設備，學生對前沿科學問題的認識和興趣也有了前所未有的提高。近幾年，本科生在Chemosphere等SCI期刊上發表多篇論文［10］。2012年環境工程本科生朱乃若、欒宏偉的論文獲湖北省大學生科技成果一等獎。這些成功的案例說明，將大型儀器設備用于高校本科實驗教學中是對傳統教學的提升，很有必要。

作為大學本科學生，在校期間有過大型儀器設備操作和參與創新活動的經歷，就業機會將大大增加?，F在很多環境科學與工程類的企事業單位都摒棄了傳統的手工分析方法，更多地使用了大型精密儀器設備。這些單位在招收新員工的時候，都希望招收到的新員工有思想、銳意進取，并且具有較強的實踐動手能力。由于環境樣品分析都要用到大型儀器，一些過去不太愿意招收女生的單位現在也更愿意招聘女生，因為女生工作細致的特點使她們完全能勝任大型儀器設備的操作工作。

4 結束語

經過近幾年的改革和創新，華中科技大學環境科學與工程學院的大型儀器設備管理更加科學化、規范化和信息化。學院的科研經費由原來的一年四五十萬元快速增加到現在的一年近2 000萬元；本科學生申請學?！皩嵺`創新基金”的人數也一年比一年多。對于這一切成果的取得，大型儀器設備的開放使用功不可沒。大型儀器設備對本科生開放工作還要不斷完善，還有許多地方需要改進。只有進一步加大儀器設備的開放力度，才能使學生學習有更大的自主性，才能保證大型儀器設備更好地為教學、科研服務［11－12］。

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［1］吳冰，張勇.淺談提高大型儀器設備使用效益的措施［J］.儀器分析2011（2）：92－94.

［2］黃忠臣.環境監測實驗教材建設的思考［J］.實驗室研究與探索，2010，29（2）：126－128.

［3］陳玉霞，林峰，陳文，等.建設大型儀器設備平臺 提高創新人才培養質量［J］.實驗技術與管理，2012，29（4）：219－222.

［4］孫曉權，鄒麗英.實驗室開放的探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2005，24（4）：107－109.

［5］王小趁.試論高校大型儀器設備使用效率的提高［J］.實驗室研究與探索，2009，28（4）：280－282.

［6］黃濱，王麗.高端儀器向本科生開放實驗教學淺談［J］.寧夏大學學報，2007，28（5）：314－315.

［7］王秀萍，胡平放.以評促建、以評促改、深化實驗中心平臺建設［J］.實驗技術與管理，2007，24（10）：155－156.

［8］尹紅梅，李峰，汪宏，等.論高校儀器設備管理的改革和創新［J］.實驗科學與技術，2013（1）：158－160.

［9］劉淑珍，李釩，張麗娟，等.高校大型儀器對本科生的開放應用［J］.中國現代教育裝備，2011（23）：50－52.

［10］夏建潮.實驗·管理·創新［M］.武漢：中國地質大學出版社，2013.

［11］王秀萍，彭小平.教學儀器設備的開放與有償使用方案的探討［J］.高教探索，2008（增刊）：286－287.

［12］王秀萍，楊家寬，周永莉.搭建創新人才培養的橋梁：省級環境實驗教學示范中心建設［J］教育教學論壇.2012（10）：223－225.