本科實驗教學中大型儀器設備的應用實踐

李旭凱，郭杏妹，朱錫淼，鄧達義，李來勝

(華南師范大學 化學與環境學院，廣州 510006)

本科實驗教學中大型儀器設備的應用實踐

李旭凱，郭杏妹，朱錫淼，鄧達義，李來勝

(華南師范大學 化學與環境學院，廣州 510006)

如何充分發揮大型儀器設備在本科實驗教學中的作用是高校本科實驗教學工作的重要研究課題。結合華南師范大學環境科學與工程實驗教學示范中心近年來的探索與實踐，從提高大型儀器設備的教學比重、強化儀器操作培訓、募集大型儀器設備的購置及維修資金和提高實驗技術人員的綜合素質等幾個方面對提高大型儀器設備在本科實驗教學中的應用進行了闡述。

本科實驗教學； 大型儀器設備； 環境科學與工程

0 引 言

儀器設備在教學、科研工作中起著技術支撐的作用，而大型儀器設備更是儀器設備的重要組成部分[1]。近年來，高校大型儀器設備的數量和質量都有了極大提高，大型儀器設備有力地改善了高校的辦學條件,對實驗教學環節的良好運行和學生實踐能力的培養發揮了巨大作用[2]。但在大型儀器設備的使用上卻普遍存在重科研、輕教學的問題，如何充分發揮大型儀器設備在實驗教學中的作用是高校本科實驗教學工作的重要研究課題。環境科學與工程實驗教學示范中心成立于2002年，經過10多年的建設，實驗教學示范中心目前擁有價值約568萬元的儀器設備，其中大型儀器設備11臺，總價值約299萬元；實驗教學示范中心現承擔著環境監測、現代環境監測技術、環境化學等10多門實驗教學課程。本文分析了大型儀器設備難以應用于本科實驗教學的原因，結合環境科學、環境工程專業實驗教學的實際情況，探索本科實驗教學中大型儀器設備的應用。

1 大型儀器設備難以應用于本科實驗教學的原因

隨著環境監測技術的提高，大型儀器分析測定越來越受廣大環境分析者們的青睞。然而，在環境科學與工程實驗教學中本科生能接觸到的大型儀器設備的機會并不多，真正能獨立操作大型儀器設備的本科生數量十分有限，主要的原因在于本科生大多缺乏專業的操作培訓，上機操作容易增加大型儀器設備損壞的概率，提高了大型儀器設備的維修成本[3]。其次，大型儀器設備大多定位為服務于科學研究，服務于實驗教學的比重較低。提高大型儀器設備實驗教學的比重往往會擠占用于科學研究的時間，而且一旦儀器出現故障，會延誤科研教師的課題研究。此外，大型儀器設備的實驗技術人員的綜合素質、大型儀器設備較高的的運行成本等也會影響大型儀器設備在本科實驗教學的應用[4]。

2 提高大型儀器設備在實驗教學中應用的舉措

(1) 找準切入點，提高大型儀器設備的教學比重。本科生如果能在實驗教學中接觸到大型儀器設備，有助于其了解前沿性的知識，從側面激發學生對自己專業方向的認知度；而且在協調好教學與科研用時的情況下，有助于提高大型儀器設備的使用率[5]。此外，大型儀器教學還能使本科生的專業技能得到提高，本科論文的選題多元化[4]。顯然提高大型儀器設備在本科教學中應用能取得明顯的教學效果，而其中找準切入點是關鍵。單純的給樣測定顯得枯燥無味，因此在多門實驗課程、綜合設計性實驗和大學生創新實驗中開展大型儀器設備的教學極其重要。環境科學、環境工程本科專業的實驗教學示范中心現有的11臺大型儀器涉及3門實驗課程、綜合設計性實驗和大學生創新實驗項目(見表1)。綜合設計性實驗和大學生創新實驗中穿插大型儀器教學，有助于提高學生的創新思維能力和團隊協作能力。

大型儀器設備大多承擔繁重的科研任務，如果科研、教學并舉，安排起來有較大難度[4]，合理分配大型儀器設備教學和科研的比重尤其重要。實驗教學示范中心對熱門的儀器增加設備臺數(如總有機碳分析儀、高效液相色譜儀)，新型、自動進樣的大型儀器設備用于科研，舊版、手動進樣的大型儀器設備用于實驗教學，并在實驗教學過程中講解新型、舊版大型儀器設備的區別；其他科研任務相對較輕的大型儀器設備可提前安排某一固定的教學時間(如開設實驗課程的當天)，保證大型儀器設備實驗教學的比重。

(2) 理論課和實驗課中強化儀器操作培訓。本科生大多缺乏專業的操作培訓，上機操作容易增加大型儀器設備損壞的概率[3]，對本科生進行操作培訓是大型儀器設備運行的重要保證[6]。大型儀器設備的教學可分兩階段進行，第一階段為理論課中學習大型儀器設備的相關知識，輔以視頻教學可提高教學效率；第二階段在實驗課中強化操作培訓。理論課中講述大型儀器設備的使用，使學生對大型儀器設備的原理、結構、功能和用途具有基本的認識和了解[7]。視頻教學可向學生展示和講解樣品的前處理、儀器的操作和維護，提高實驗教學的效率[8]。在實驗課中強化操作培訓是學生自主上機操作的前提。樣品的前處理由學生獨立完成，而上機操作前先由大型儀器設備的實驗技術人員邊演示操作步驟邊講解每一步驟必需注意的細節，學生上機操作時實驗技術人員(管理員)給以監督，必要時給以指導。大學生創新實驗項目具有周期較長，時間不定的特點，因此可采取持證上崗的制度，即使用的大型儀器設備的大創項目成員經過培訓、考核合格后才能上機操作。

表1 環境科學、環境工程本科專業實驗教學中大型儀器設備的應用

(3) 多渠道募集大型儀器設備的購置及維修資金。對于大型儀器設備的購置和維修，眾多高校都提出了建立開放使用基金和維修基金的做法[1,9-11]。當大型儀器設備開發了本科實驗教學功能后，開放使用基金和維修基金仍然是儀器購置和維修資金來源的主體，而資金來源的渠道更加多樣。如實驗教學示范中心的某臺具有教學功能的大型儀器設備出現了故障需安排工程師上門維修時，資金渠道可選擇學院的開放基金、學院的維修基金、校資產管理處和教務處的維修基金、實驗教學示范中心的建設資金等。有了大型儀器設備的購置及維修資金的保證，大型儀器設備得到及時的購置和維修，確保大型儀器設備長期高效穩定運行。

(4) 強化實驗技術人員的綜合素質。高素質的師資力量是保證實驗教學高水準的關鍵[12-14]。與普通儀器相比，大型儀器設備的操作、維護、維修對專業知識和專業技能的要求更高，因此更需要有高素質的人才隊伍為大型儀器設備應用創造良好的軟環境[15]。制定合理的繼續培訓計劃，安排儀器技術人員參加大型儀器設備培訓至關重要。大型儀器設備在購置時一般有兩輪培訓，在完成安裝調試后，技術工程師對相關實驗技術人員、操作人員進行第一輪培訓，主要內容是測試方法、常見故障排除及維護保養等；第二輪培訓為儀器購置后的一年內，廠家定期安排的免費技術培訓。兩輪培訓都有利于提高實驗技術人員的專業知識和技能，大型儀器設備用于本科實驗教學的實驗內容較多涉及儀器使用、操作，因此相應的實驗指導教師應更注重廠家的第一輪培訓。此外，安排儀器技術人員參加大型儀器設備展銷會、高水平的學術研討和廠家舉行的技術交流活動，都有助于提高實驗技術人員的工作能力[2]。另外，以廣東省高水平大學建設為契機，2015年實驗教學示范中心所在學院舉辦了一期儀器采購論證會，邀請同一款大型儀器設備的多家廠家進行儀器的推介，相關實驗技術人員參與論證，這一做法調動和增長了實驗技術人員的積極性和見識。

3 結 語

提高大型儀器設備在本科教學中應用能取得明顯的教學效果，環境科學與工程實驗教學示范中心在提高大型儀器設備的教學比重、強化儀器操作培訓、募集大型儀器設備的購置及維修資金和提高實驗技術人員的綜合素質等方面實踐中取得了明顯的成效。大型儀器設備在本科實驗教學中的應用是一項長期的、全面的工作，因此，后期需保持大型儀器設備在本科實驗教學中長期穩定運行、拓寬應用的范圍，這樣才能保證大型儀器設備更好地為教學、科研服務。

[1] 聞星火,梁國華,黃 樂.大型儀器開放服務的實踐與思考[J].實驗技術與管理,2007,24(6):1-5,9.

[2] 朱立才,孫 峰,胡小剛,等.采取有力舉措 提高大型儀器設備的使用率與效益[J].實驗室研究與探索,2010,29(7):176-179.

[3] 王秀萍,張 方.虛實結合擴大大型儀器設備對本科實驗教學開放[J].實驗技術與管理,2014,31(4):237-239.

[4] 王曉崗,郝志顯,樊雅娟.大型儀器教學功能的研究與探索[J].實驗室科學,2012,15(5):188-190.

[5] 朱耕宇,陳雪萍,浦 群,等.大型精密儀器用于本科教學實驗的探索[J].實驗室研究與探索,2007,26(8):134-135.

[6] 卞寧生,徐 錚,李 翔,等.教學型大型儀器實驗室資源共享平臺的構建與管理[J].實驗室研究與探索,2009,28(3):288-290.

[7] 湯云暉,劉麗月,陳南春,等.推廣大型儀器實驗教學,培養學生創新能力[J].實驗室研究與探索,2015,34(12):164-167.

[8] 張 爽,鄭宗平,何志勇,等.探索高校大型儀器研究生實驗課程的研究與應用[J].科技創新導報,2015(15):122,125.

[9] 黃宗輝,鹿海濤,欒長萍,等.高校大型儀器設備共享管理對策的思考[J].實驗室研究與探索,2014,33(4):72-76.

[10] 錢俊臻,柴 毅,嚴 薇,等.大型儀器設備開放基金建設研究[J].實驗技術與管理,2011,28(11):263-264,267.

[11] 黃 樂,聞星火,梁國華,等.清華大學實驗室開放基金管理系統的建立與運行[J].實驗技術與管理,2005,22(12):6-9.

[12] 李 莉,金春華,張 犁.實驗教學中心師資隊伍的專業化建設[J].實驗技術與管理,2009,26(3):253-254,262.

[13] 符曉四.實驗技術隊伍現狀分析與建議對策[J].實驗室研究與探索,2012,31(4):355-356,367.

[14] 溫 武,黃立勝,郭旭鳴,等.以能力培養為主線 建設實驗教學示范中心[J].實驗室研究與探索,2011,33(3):100-102,116.

[15] 黃 凱,周勇義,張新祥.大型儀器應用技術培訓對其使用效益發揮的促進作用[J].實驗技術與管理,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

李旭凱(1984-)，男，廣東揭陽人，碩士，實驗師，主要從事實驗室管理和實驗教學。E-mail：lixukai2006@163.com

G 482.0

：A

1006-7167(2017)07-0296-03