化工類高校大型儀器助力創新人才培養新途徑*

金 華，馬明碩，劉治剛，曾曉丹，高 艷，陳 杰，王珊珊，金 星

(吉林化工學院分析測試中心，吉林 吉林 132022)

在新一輪科技革命和產業變革的時代背景下，新技術、新產業、新業態及新模式對我國高等工程教育的人才培養模式提出了新標準。高校人才培養要面向新興產業和區域發展的需求，系統推進高等教育改革，服務于新時代國家的戰略發展[1-2]。未來人才要滿足工程實踐能力強、具有創新創業意識、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才的要求[3]。目前，我國“新工科”建設已經奏響了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”“三部曲”，開拓了工程教育改革的新路線。這三個指導性文件明確了高校人才培養就是要圍繞落實立德樹人這一根本任務，堅持以學生發展為中心，系統優化“新工科”人才培養體系。創新是引領發展的第一動力，“新工科”之新的本質就在于創新[4]。對于化工類高校而言，把最新的科技創新成果及時轉化為知識體系和教學內容，讓學生時時處處能夠學習和了解科學研究的最前沿，為學生創造更多參與重大項目、重大課題的機會，接受更多科研實踐的鍛煉，是創新教育的重要途徑。

一直以來，高校實驗室的科學儀器和分析設備都是人才培養和科研實踐的必備硬件設施，但由于大型儀器價格昂貴，操作復雜，維修費用高等因素，針對學生的使用率普遍偏低。如何將大型儀器設備有效融入到高校實踐教學當中，做到既能提高大型儀器設備的利用率，又能在學生科學思維能力、創新能力與實踐探索能力的培養中發揮重要作用，更好的將基礎理論轉化為實踐應用，助力“新工科”創新人才培養體系的建設是亟待探討和解決的問題。

1 分析測試中心大型儀器設備簡介

我校分析測試中心是學校直屬大型教學、科研中心，目前擁有大型精密儀器20臺套，包括如：透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射儀(XRD)、熱分析儀(TGA)、紅外光譜儀(FT-IR)、液相色譜儀(LC)、凝膠色譜(GPC)、氣相色譜儀(GC)、氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)、全譜直讀等離子體發射光譜儀(ICP)、元素分析儀(EA)、原子吸收光譜儀(AAS)、原子熒光光譜儀(AFS)、紫外可見漫發射光譜儀(UV-Vis)等10萬元以上大型精密分析測試儀器17臺套。如果能夠通過大型儀器訓練教學平臺的建立將教學與科研實踐有效融合，利用高水平研究對人才培養的支撐作用，將會更好的發揮這些儀器設備在大學生創新培養中的功能，推進“新工科”人才培養體系的建設。現根據我校分析測試中心大型儀器的種類及多年來的使用情況和存在的問題，對我校基于大型儀器設備開展的理論教學及實踐教學建設提出幾點思考和建議。

2 大型儀器助力創新人才培養體系的建設框架

在“新工科”背景下，化工類高校的教育改革方向是深化和加強教育體系建設，多學科融會貫通，搭建創新實訓平臺，開展科研反哺教學、產教融合等人才培養模式[5]。因此，依托我校分析測試中心大型儀器設備構建創新人才培養體系要從理論教學體系建設和實驗教學體系建設兩方面著手。理論教學體系建設應針對不同專業及層次的大學生開展儀器分析檢測技術Ⅰ(選修課)及儀器分析檢測技術Ⅱ(必修課)。實驗教學體系建設本著多管齊下，協同育人的原則，從開放性實驗教學、學術報告及科技講座、學生獨立操作資格認定制度的設立、教師科研項目實訓平臺、資助青年教師科研項目及大學生競賽項目等幾方面開展工作，該創新人才培養體系的結構如圖1所示。

圖1 基于大型儀器的創新人才培養體系建設結構圖

3 大型儀器助力創新人才培養體系建設的實施途徑

3.1 針對本科生及研究生開設大型儀器的理論教學

將大型儀器設備的使用技能訓練納入教學大綱，針對化學與制藥工程、石油化工、材料科學與工程、資源與環境工程、生物與食品工程、機電工程學院的本科生開設“儀器分析檢測技術Ⅰ”選修課程；同時針對化學與制藥工程、石油化工、材料科學與工程學院研究生開設32學時“儀器分析檢測技術Ⅱ”必修課程。加大力度普及與大型儀器相關的基礎知識，尤其讓學生深入掌握本學科涉及的一些先進儀器，了解該領域的前沿，拓寬學生的視野，激發學生對自己專業方向的認知度；同時也能為學生營造出創新教育的環境和氛圍，為創新能力的培養奠定基礎。

3.2 針對本科生及研究生開設大型儀器的實驗教學

3.2.1 開放性實驗教學

開放性實驗教學不但可以使學生掌握大型儀器設備的原理、常用操作和使用方法，還可以在利用大型儀器設備完成實驗項目過程中鍛煉學生的創新能力，提高學生的動手能力和科研實踐技能[6]。首先，對中心現有的大型儀器設備自行編撰“儀器分析應用技術實訓講義”創新實踐教材。其次，制作與之配套的“儀器分析應用技術實訓”多媒體課件，形成一套系統、完善的實驗教學硬件體系。在涉及儀器分析應用較廣泛的應用化學、高分子材料專業開設24學時獨立設課的“儀器分析應用技術實訓”開放性實驗課程。針對不同層次的學生開設不同的創新實踐課程，將學生分為若干研究小組(一般4人1組)，每個學生根據自身專業背景、科研需求及興趣自選2臺大型儀器，中心專職教師從儀器的工作原理、常用操作到使用技巧等方面進行小班授課、系統講解，課程結束時要求每位學生掌握所選的2臺大型儀器設備的基本操作技能并通過相關考核。中心還會不定時開展有關儀器分析的學術報告或科技講座，聘請儀器設備公司的工程師或者該領域的資深學者介紹儀器設備的性能與使用技巧或者前沿應用的實例等。這一過程不但可以拓展學生的專業領域視野，提升自主創新能力；還能為大型儀器設備的使用培養潛在用戶，為學生提供更加廣闊的科研實踐平臺。

3.2.2 學以致用提升學生的主體意識及創新素養

為了提升學生的主體意識及創新素養，更充分的發揮大型儀器設備的功能優勢，中心可以在全校本科生和研究生中施行“大型儀器獨立操作資格認定制度”[7]。每學期初，凡是需要進行認定的學生必須修學本中心開設的“儀器分析檢測技術Ⅱ”理論課，并通過中心專職教師的一對一培訓。培訓結束后，中心組織學生進行實際上機操作考試及綜合考核，合格后方可獲得認可證，證書標明可以獨立操作的儀器和項目。認可證還可以依據學生對儀器掌握的熟練程度分為一級和二級，獲得一級證書的學生有機會申請儀器設備兼管助理，參與并協助中心專職教師完成儀器設備的日常操作及維護，學生兼管助理可以獲得相應的機時作為獎勵。這種資格認定制度的開展，一方面能夠使學生掌握的理論知識在實踐中得到運用；另一方面還可以培養學生的主體意識及創新能力，學生的溝通協調、獨立思考以及自主科研等多方面素養也可以得到開發與鍛煉。

3.2.3 多級項目協同育人

在創新人才培養實施過程中，中心進一步強化大型儀器設備在基礎科學領域研究中的開發和應用，著力把最新的創新成果及時轉化為知識體系和教學內容，讓學生時時處處能夠學習和了解科學研究的最前沿，為學生創造更多機會參與到多層次的項目和課題中，接受更多科研實踐的鍛煉。中心可以將儀器設備劃分為有機分析組(如LC、GC、GC-MS、GPC、EA、FT-IR等)、無機分析組(如AFS、AAS、ICP、TGA、XRD等)和結構分析組(如TEM、SEM等)。各組可以根據教師的科研情況組建實踐訓練小組，推行“導師制”培養模式，吸納低年級本科生參加。學生可根據個人專業及科研興趣選擇進組，在中心專職教師的指導下開展深入系統、高水平的創新實驗研究。也可以將該實訓內容作為本科畢業論文的研究課題，學生早進團隊、早進課題，能夠有更多的機會接觸大型儀器設備，掌握儀器操作技能，開展科學研究，訓練科研能力。

3.2.4 設立分析測試基金鼓勵科研

中心還可以在全校范圍內定期組織“分析測試基金”的申報工作。一方面鼓勵新入職青年教師帶著先進的科研項目組或課題組積極參與，另一方面鼓勵大學生帶著國家級或省級“創新創業實訓項目”積極參與。中心聘請相關專家進行評審，對入選的項目或課題給予大型儀器設備機時的資助。中心會給入選教師和學生建立檔案及賬戶，將機時儲存在賬戶中備用。組內學生先要經過中心專職教師小班培訓并考核合格，然后可以提前預約機時獨立上機操作。“分析測試基金”的設立，一方面鼓勵青年教師的科研積極性，為他們分擔一部分分析測試費用，協助他們能夠利用有限的經費創造更多的科研成果，為學校提升科研實力做出更多貢獻。另一方面，為學生提供更多機會了解和掌握大型儀器設備的操作技能，進而培養學生的創新精神，鍛煉科研能力，為“新工科”人才培養目標奠定堅實的基礎。

4 結 語

本文以搭建大型儀器設備溝通平臺，有效融合教學與科研，充分發揮高水平研究與技術對人才培養的支撐作用，將最前沿的創新成果及時轉化為教學內容為主旨。積極開展有關大型儀器設備創新型人才培養的理論教學與實踐教學體系的建設。這一舉措力求更好的發揮大型儀器設備在創新型人才培養模式的建立、學生創新能力與實踐探索能力培養中的重要作用，助力“新工科”工程教育改革的順利進行。