大型儀器設備在研究生培養中的應用探索

摘" 要：大型儀器設備已成為高水平科研的重要支撐。為了滿足新時代經濟發展對人才的需求，大型儀器平臺的功能由原來的測試服務向復合型人才培養轉變。以國家重點實驗室大型儀器平臺在研究生培養中的應用實踐為例，探索大型儀器設備在研究生實踐教學和科研創新能力培養等方面的作用。

關鍵詞：大型儀器設備；研究生；創新能力；實驗教學；實踐教學

文章編號：1671-489X（2025）04-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.04.0

0" 引言

隨著我國科學技術的不斷發展，大型儀器設備已成為開展科學研究的必備工具[1]。各高校均已建立大型儀器平臺或分析測試中心，先進的儀器設備不僅可以保障高水平科研的開展，而且在教學實踐、高水平人才培養和社會服務等方面發揮著重要作

用[2-3]。在新時期高校改革中，如何在原有分析測試服務的基礎上強化以大型儀器為載體的研究生綜合能力培養，是高校人才培養中亟待解決的問題[4]。本文以亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室（以下簡稱亞熱帶國重室）為例，針對大型儀器設備應用在研究生培養中存在的問題進行分析并開展探索實踐。

1" 大型儀器設備應用在研究生培養中存在

的問題

大型儀器設備的實驗教學是一門多學科交叉的課程，綜合性、實踐性和實用性均較強。該課程要求學生掌握不同大型儀器設備的原理和功能，能夠根據科研課題需要選擇正確的儀器測試方法，具備一定的數據分析和圖譜解析能力，學習該課程可以為學生科研素質的培養奠定堅實基礎。目前，國內大部分高校在研究生培養中開設了儀器分析相關的理論和實驗課程，如現代儀器分析、儀器分析導論、熱分析技術和色譜技術等，但這類課程大部分屬于通識課程，局限于理論教學或儀器觀摩，在研究生創新能力提升方面的作用仍然有所欠缺，亟待進行改革。通過調查分析，目前大型儀器設備應用在研究生培養中主要存在以下問題。

1.1" 大型儀器設備教學資源不足

大型儀器設備價格昂貴，數量較少，在高校中屬于稀缺硬件資源，主要承擔科研服務工作。將大型儀器設備用于研究生實踐教學會擠壓其承擔測試服務的時間，可能影響科研服務。因此，高校教學所需的大型儀器設備資源相對匱乏且較為陳舊。

1.2" 儀器教學課程方法落伍

研究生儀器分析教學正處于教學改革的重要時期，教學重點是培養學生掌握大型儀器設備的使用方法和應用范圍，培養學生的科研素養和動手操作能力，但目前的課程在教學內容和方法方面并未突出課程特色和優勢，仍以理論基礎課為主、實踐教學課為輔。儀器分析課程存在教學方式傳統、設備操作訓練不足、缺乏實際案例應用、技術更新滯后以及缺乏互動和實踐環節等問題，研究生對大型儀器的了解較少，理論知識理解有限，上機操作采用本科實驗教學類型的小組循環實驗，實驗內容單一陳舊，缺乏前沿性、創新性的內容，無法提升對大型儀器分析課程的熱情和興趣[5]。

1.3" 大型儀器設備實驗教學成本高昂

大型儀器設備以進口精密儀器居多，配件昂貴，試劑耗材和維保成本較高[6]。在開展研究生實驗教學時，選課學生缺乏專業操作培訓知識，上機時易誤操作引起儀器故障。因此，受限于潛在的課程成本因素，各高校在推廣大型儀器設備進入研究生實踐教學時缺乏原動力。

1.4" 研究生教學課程設置制度的制約

高校大型儀器設備一般屬于分析測試中心或大型儀器平臺，多為教輔機構，非教學單位不具備開設實驗課的條件[7]。大型儀器專技崗位以儀器管理和測試服務為主，對教學無考核要求。因此，大型儀器設備歸口單位對開設研究生實踐教學課程積極性不高。

2" 大型儀器設備用于研究生實踐教學的改

革舉措和成效

亞熱帶國重室大型儀器公共平臺成立于2008年，現有大型儀器設備60多臺（套），在支撐高水平科研的同時，致力于發揮儀器平臺在高水平人才培養中的作用，強化以大型儀器設備為載體的研究生綜合能力培養，探索出一系列行之有效的實踐教學改革舉措。

2.1" 合理調配大型儀器資源用于研究生教學實踐

為解決研究生實驗教學機時和科研測試機時之間的沖突，亞熱帶國重室根據儀器的購置時間、應用范圍和功能特點有序分類管理，將現有大型儀器設備劃分為教學專用、教學科研共用、科研專用三大類。以液相色譜儀為例，將技術落伍但功能正常的色譜儀設為教學專用機，配備給研究生實驗教學使用，用于研究生前期的理論授課和基本操作培訓，開展演示實驗和上機操作訓練；高級培訓則在功能更為先進的教學科研共用色譜儀上開展；而功能最為先進、高靈敏度和分辨率的色譜儀則專門服務科研，以確保科研實驗的準確性和效率。

大型儀器設備的科學分類和合理利用，不僅解決了教學與科研的沖突，也提高了技術淘汰類儀器設備的使用率。同時，亞熱帶國重室通過經費資助激勵、推薦申報教改項目等方式，鼓勵儀器管理員在保障科研服務的基礎上，合理安排大型儀器科研和教學的用時比重，積極開展實驗教學改革探索，籌劃安排研究生上機實驗課程，不僅提高了研究生的實踐創新能力，也提升了大型儀器設備的整體使用效率。

2.2" 強化實驗室安全管理

實驗室安全是實驗教學任務開展的基本保證。在研究生課程安排中，將實驗室安全管理作為“開學第一課”，由培訓教師主講實驗室安全管理的規章制度，將水電安全、危化品安全、特種設備安全管理、應急處置的基本知識和技能作為要點逐一講解。通過“開學第一課”，強化研究生安全意識，使實驗室安全觀念內化于心、外化于行，可以有效地預防和減少實驗室安全事故的發生，保障研究生在實驗教學任務中的安全和健康。大型儀器平臺安全事故零發生，不僅可以保護研究生的生命財產安全，也能夠保障大型儀器平臺的正常運行和實驗教學任務的順利開展。

2.3" 改革儀器分析培訓課程的內容和模式

為了保證研究生充分掌握儀器原理和操作流程，亞熱帶國重室制定了科學合理的教學計劃：

1）每期培訓8～12人，小班制教學，保證上機時間；

2）合理安排課程實踐，在每年7～8月份第三學期集中舉辦；

3）開展培訓教學質量評價，由研究生評價教學內容和組織形式；

4）靈活考核方式，上機操作考核為主，理論考核為輔。

這些培訓和課程以能力訓練作為最終目的，有針對性的課程可以充分激發研究生的學習積極性。以使用率最高的實時熒光定量PCR儀為例，講解儀器設備原理的理論課程有助于學生了解實時熒光定量PCR儀在分子生物學研究中的應用領域、優勢和限制，促進對定量PCR技術的深入理解，為他們后續的實驗設計和數據分析打下堅實的基礎。而在培訓課程中，學生可以通過實際操作學習如何準備樣品、設置PCR反應條件、進行實時監測和數據分析等操作步驟。通過動手操作，學生可以掌握實驗操作的技巧和注意事項，培養實驗操作的熟練度和自信心，提高科研實踐能力和實驗技能。

亞熱帶國重室大型儀器平臺教學安排靈活多變，每年舉辦定期、非定期技術培訓50余次，參加研究生500多人次。常規技術培訓課程包括激光共聚焦顯微鏡滾動培訓、電鏡制樣技術培訓、代謝組學技術培訓、質譜樣品前處理技術培訓、分子生物學常規儀器培訓等，研究生對儀器課程和技術培訓的評價反響良好。

2.4" 案例輔助教學，促進知識深度內化

在儀器分析教學中，重點應該放在傳授學生專業知識和培養實踐技能上。案例分析是一種行之有效的教學方法，可以幫助學生將理論知識與實際操作相結合，促進知識深度內化并提升實踐能力。案例教學法是指通過真實或虛擬的案例來激發學生的學習興趣，促使他們運用所學知識和技能解決實際問題的教學方法。首先，教師提供一個具體典型的案例，涉及實際問題或情境，引起學生的興趣和好奇心。其次，組織學生對案例進行分析，探討案例中的問題、挑戰和解決方案，運用所學知識和技能進行推理與討論。學生可以在小組內討論案例，互相交流和學習。教師可以帶領學生總結案例教學的經驗和教訓，引導學生反思自己的學習過程和成長。

如掃描電鏡（SEM）的應用，通過展示經典的SEM圖片，可以幫助學生直觀地了解SEM的特性、工作原理和成像效果；組織學生運用自己的實驗材料進行SEM觀察，可以讓他們親身體驗SEM的操作流程和成像效果，深入了解SEM在實驗研究中的應用價值和意義，培養實驗設計和數據解讀能力。

2.5" 開展大型儀器設備競賽活動

學科競賽是提高研究生創新能力的有效舉措，能有效推動知識和技能的深度融合，增強對專業知識的掌握。亞熱帶國重室每年在科技活動周期間開展大型儀器設備競賽，為研究生提供展示才華、交流經驗、挑戰自我、提升技能的重要平臺，促進研究生全面發展。以生物影像和電鏡平臺為例，以“聚焦微觀之美，找尋科研之趣”為主題舉辦顯微攝影大賽，鼓勵研究生用藝術思想與科學方法展現微觀世界，分享研究者的獨特創意和奇思妙想，同時向公眾普及顯微攝影知識，為從事和參與顯微成像的師生建立一個交流和展示的平臺，營造創新文化氛圍，激發科研興趣。該賽事獲得研究生的踴躍響應，每年均能夠吸引100余名研究生參與，作品題材豐富、內容新穎，充分展示了研究生在儀器培訓課程中獲得的實驗設計和儀器操作技能。持續的大賽活動與互動交流，不僅可以激發研究生的創新潛力，促進學術交流與合作，而且能夠進一步提升大型儀器平臺的影響力。

2.6" 建立健全研究生助管培養制度

亞熱帶國重室根據不同儀器的特點設立研究生助管崗位，并選拔基礎知識扎實、有相關儀器設備使用經驗和責任心強的研究生作為平臺助管[8-9]。做好研究生助管崗位培訓是上崗必要條件，崗位培訓主要分為三個階段：

第一階段開展實驗室安全培訓，包括實驗室水、電、氣安全培訓，化學品安全培訓，各類應急操作規程和防護措施的安全課程培訓；

第二階段開展理論知識培訓，根據各自應聘的崗位，由平臺指導教師開展10個學時以上的儀器基本原理、安全操作規程培訓，結合視頻教學內容，使研究生助管深入理解理論知識，掌握操作規程和步驟；

第三階段開展上機操作培訓，指導教師現場開展10個機時以上的操作培訓，并根據不同實驗目的開展針對性訓練，確保研究生助管能熟練掌握儀器操作直至獨立上機。

培訓結束后，由指導教師開展安全知識、儀器理論知識和上機操作三項考核，考核合格后頒發研究生助管上崗證書。此外，大型儀器平臺還為研究生助管制定進階培訓計劃，通過線上或線下方式參與廠家的各類新技術培訓、交流研討會，為研究生助管的日常管理和培訓工作奠定良好基礎。

大型儀器平臺制定《研究生助管管理制度》，規定研究生助管的權責和義務。根據研究生助管的工作時長或工作量，按照學校和國家重點實驗室相關標準發放勞務津貼，對工作成績突出并取得良好服務成效的研究生助管給予額外獎勵。在實踐中不斷完善相應的激勵制度，顯著提高了研究生助管參與測試任務和平臺管理的積極性，同時充分發揮了大型儀器設備在研究生創新能力培養中的重要作用。

3" 結束語

亞熱帶國重室大型儀器平臺組織的儀器實驗課程教學和研究生助管培養，彌補了傳統實驗教學中心單一教學模式的不足，使得研究生可以接觸最新的儀器設備和技術，提升儀器分析課程的教學質量，增強實踐效果，加深研究生對大型儀器設備理論知識的理解，增加動手實踐操作的機會，促進研究生綜合素質發展，為未來的科研工作和學術發展奠定堅實基礎。

4" 參考文獻

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*項目來源：廣西研究生教育創新計劃項目“以大型儀器平臺為載體的儀器分析實驗教學改革和研究生創新人才培養”（基金編號：JGY2022007）。

作者簡介：黃婧，副研究員，博士；胡煒，高級實驗師，博士；黃華存，廣西大學國有資產與實驗室管理處副處長，副教授，博士；付強，通信作者，正高級實驗師，博士。