“新工科”背景下大型精密儀器實驗教學改革初探

張萬筠，崔玉波，安曉雯

（大連民族大學環境與資源學院，遼寧 大連116600）

1 引言

高等教育的發展水平標志著國家的發展水平和發展潛力，高等工程教育與產業發展緊密關聯，承擔著為新產業提供人才支撐的重要使命。教育部于2016 年提出了“新工科”建設構想，“新工科”是新產業、新科技革命和新經濟背景下工程教育改革的重大戰略，體現了我國工程教育發展的新思維、新方式，對于支撐“新”經濟發展，具有十分重要的現實意義和戰略意義。“新”經濟發展以新技術、新業態、新產業、新模式為特點，打破傳統實驗/實踐教育教學過窄過細的弊端，使學生具備立體性、拓展性、綜合性能力，實現高素質發展的目標，是“新工科”建設的重要內容[1]。

2 “新工科”專業建設中實踐教學改革的推動作用

師者,所以傳道受業解惑也。在傳統的教育模式中，課堂主要局限于老師講課學生聽，如何打破瓶頸，探究“聽”之外的教學解決方案，正是目前“新工科”教學建設發展的難點。實驗/實踐教學不僅可以將學到的理論知識在實踐中鞏固，還可以在實際操作中理論聯系實際，探究新的問題解決方案，因此實驗/實踐教學在“新工科”背景下被推到了歷史的最前沿。因此，實驗教學的內容在傳統的基礎類實驗之外，融合高新技術的綜合性，增加創新型實驗的比重，將成為今后發展的必然趨勢。

高等學校擁有大量的尖端大型精密儀器設備，在一定程度上體現出學校綜合實力，彰顯學校的教學、科研水平。這些大型精密儀器設備代表學科發展的前沿和發展的關鍵技術，讓高校大學生多接觸和使用各種大型精密儀器設備，可以使學生增加接觸到學科發展的前沿技術機會，掌握先進儀器設備的操作技能，從而激發學生學習專業知識的積極性，開拓專業視野、培養創新思維和意識。

對于具有初步科研設計雛形的新型實驗課程，大型精密實驗儀器是其重要的基礎支撐部份。十九大以來，隨著“科教興國”戰略部署的實施，國家和地方財政加大了對高等教育和科研的投入力度，是高等院校教學和科研發展的契機。各大院校紛紛購置大批先進的大型精密儀器設備，以提升學校的教學科研綜合實力。大型精密儀器設備的大批購進，使得高校大型精密儀器設備進入本科實驗教學成為了可能。如何運用和管理好大型精密儀器設備，在服務學校科研和地方經濟建設的同時，將大型精密儀器設備引入本科生實驗教學，充分發揮其在本科實驗教學中的作用，提升實驗教學質量，是培養科技人才和實驗室建設的一大課題。

“新工科”概念的提出明確指出高校人才的培養要立足科教興國的角度，符合人類社會發展需求。以此為引領，高校調整辦學模式和教學理念，應從市場實際需求和自身能力出發，探索新的人才培養模式。因此，將大型精密儀器應用于“新工科”專業建設是對高校人才能力培養模式的探索與實踐。

3 大型精密儀器實驗改革的辦法與舉措

3.1 規范制度建設

以標準化手段規范儀器設備使用者的行為，設立有利于教學、科研人員及實驗室技術人員發揮主動性的詳案；明確分類管理組織和個人的職能，建立獎懲和協調等機制，使儀器設備的使用更加規范、嚴格和權威；開設開放本科生獨立自主實驗，調動本科生參與實驗的積極性，盡可能地實現大型精密儀器設備在本科實驗教學和教書育人中的有效使用，充分發揮大型精密儀器設備管理與服務的功能性。可以通過制定大型精密儀器設備《管理人員崗位職責》《上崗人員培訓細則》《本科實驗教學實施細則》（損壞賠償、安全使用制度）等相關規章制度，充分發揮大型精密儀器設備的功能，服務高等教育教學和科研。

3.2 合理安排使用時間

大型精密儀器設備是服務于科研和教學雙方面的。針對本科課堂實踐教學，大型精密儀器設備開放時間應有針對性，目標相對固定，以固定時間段對應固定實驗人數的方式，學生自行選擇實驗時間，完成課堂實踐教學任務。針對大學生科學研究、科學創新實驗（例如大學生創新訓練、創新實驗室、畢業論文/設計）等學生參與的科研項目，可采取提前預約的形式。學生可提前一定的時間提出申請，管理員根據儀器設備的使用情況，統籌安排各課題組的試驗時間，通過協調和整體掌控，保證學生完成各項科研任務。

3.3 建立有償和無償服務相結合的收費制度

經費是大型精密儀器設備高效為科研和教學服務的基礎，學校撥付的大型儀器維修基金一般用于儀器的維護、維修、保養。有償和無償服務相結合的收費制度是指在為本科生教學服務時，實行無償服務；為科學研究服務時，按使用機時數收費。有償服務的收入除去一定比例設立大型儀器維修基金，用于儀器的維護、維修、保養等外，其他收入主要用于運行經費，為平臺平穩運行的良性循環提供保障。確保儀器設備長期處于良好的運行狀態，使大型精密儀器設備的使用效能和效率最大限度地發揮，消除大型精密儀器設備使用的后顧之憂。采用“科研養教學”的運行模式，提高大型精密儀器在教學課題中的應用效果，同時也促進科研進展，提高了儀器的利用率。

3.4 制定視頻培訓方案

傳統的實驗教學模式下，學生和部分教師對大型精密儀器的掌握程度僅僅是認識課本上的圖例，停留于理論學習方面的學習，沒有實際操作經驗，在實驗課程中提高儀器設備故障率和實驗失敗率，甚至會損壞儀器，提高儀器的維護成本，甚至影響教學、科研的正常進行。

因此需要采用視頻培訓的方式，由教師和大型儀器管理人員共同制作大型儀器原理、操作方法、注意事項、管理與維護等相關內容的視頻課程。通過觀看視頻課程，使教師在進入實體實驗室之前就對儀器設備的原理和操作有較感性的認知。針對本科教學實驗，學生可以將視頻課程作為預習材料進行學習，在實際課程中增加學生實際操作儀器的時間，避免由操作錯誤引起的儀器故障和實驗失敗。參與科研實踐的學生在完成相關儀器的視頻課程學習后，通過考試才可申請預約該大型精密儀器使用。視頻培訓方案可有效降低大型儀器設備由于誤操作導致損壞的幾率，降低維護和保養成本，提高儀器設備的利用效率和實驗室開放效益。

4 大型精密儀器實驗改革展望

“科教興國”戰略部署的實施，使國家和地方財政加大了對高校教育和科研的投入力度，大大的增加了高校大型儀器的數量。通過改革高校教學工作，使大型精密儀器充分發揮儀器設備功能，提高創新人才的教育教學水平，培養新人才的能力，提高科研水平，打造出適合“新工科”要求的高水平合格人才。

先進大型精密儀器設備與學科發展的前沿技術研究息息相關。增加本科學生實操各種大型精密儀器設備，不僅使學生接觸到學科發展的前沿技術，更能在在“新工科”教學建設背景下，將大型精密儀器應用到服務科研、促進教學中去。提升學生先進儀器設備的實操水平，激發學生學習高端專業知識興趣，開拓他們的科研視野，培養他們的創新思維和意識，幫助學生養成獨立創造的習慣，塑造良好的品格，擁有發現問題、研究問題和解決問題的能力。