李旭凱，郭杏妹，朱錫淼，鄧達(dá)義，李來(lái)勝

(華南師范大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣州 510006)

本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大型儀器設(shè)備的應(yīng)用實(shí)踐

李旭凱，郭杏妹，朱錫淼，鄧達(dá)義，李來(lái)勝

(華南師范大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣州 510006)

如何充分發(fā)揮大型儀器設(shè)備在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用是高校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的重要研究課題。結(jié)合華南師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心近年來(lái)的探索與實(shí)踐，從提高大型儀器設(shè)備的教學(xué)比重、強(qiáng)化儀器操作培訓(xùn)、募集大型儀器設(shè)備的購(gòu)置及維修資金和提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)等幾個(gè)方面對(duì)提高大型儀器設(shè)備在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 大型儀器設(shè)備； 環(huán)境科學(xué)與工程

0 引 言

儀器設(shè)備在教學(xué)、科研工作中起著技術(shù)支撐的作用，而大型儀器設(shè)備更是儀器設(shè)備的重要組成部分[1]。近年來(lái)，高校大型儀器設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量都有了極大提高，大型儀器設(shè)備有力地改善了高校的辦學(xué)條件,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的良好運(yùn)行和學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)發(fā)揮了巨大作用[2]。但在大型儀器設(shè)備的使用上卻普遍存在重科研、輕教學(xué)的問(wèn)題，如何充分發(fā)揮大型儀器設(shè)備在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用是高校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的重要研究課題。環(huán)境科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心成立于2002年，經(jīng)過(guò)10多年的建設(shè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心目前擁有價(jià)值約568萬(wàn)元的儀器設(shè)備，其中大型儀器設(shè)備11臺(tái)，總價(jià)值約299萬(wàn)元；實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心現(xiàn)承擔(dān)著環(huán)境監(jiān)測(cè)、現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)、環(huán)境化學(xué)等10多門實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。本文分析了大型儀器設(shè)備難以應(yīng)用于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原因，結(jié)合環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，探索本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大型儀器設(shè)備的應(yīng)用。

1 大型儀器設(shè)備難以應(yīng)用于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原因

隨著環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的提高，大型儀器分析測(cè)定越來(lái)越受廣大環(huán)境分析者們的青睞。然而，在環(huán)境科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中本科生能接觸到的大型儀器設(shè)備的機(jī)會(huì)并不多，真正能獨(dú)立操作大型儀器設(shè)備的本科生數(shù)量十分有限，主要的原因在于本科生大多缺乏專業(yè)的操作培訓(xùn)，上機(jī)操作容易增加大型儀器設(shè)備損壞的概率，提高了大型儀器設(shè)備的維修成本[3]。其次，大型儀器設(shè)備大多定位為服務(wù)于科學(xué)研究，服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重較低。提高大型儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重往往會(huì)擠占用于科學(xué)研究的時(shí)間，而且一旦儀器出現(xiàn)故障，會(huì)延誤科研教師的課題研究。此外，大型儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)、大型儀器設(shè)備較高的的運(yùn)行成本等也會(huì)影響大型儀器設(shè)備在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用[4]。

2 提高大型儀器設(shè)備在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的舉措

(1) 找準(zhǔn)切入點(diǎn)，提高大型儀器設(shè)備的教學(xué)比重。本科生如果能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中接觸到大型儀器設(shè)備，有助于其了解前沿性的知識(shí)，從側(cè)面激發(fā)學(xué)生對(duì)自己專業(yè)方向的認(rèn)知度；而且在協(xié)調(diào)好教學(xué)與科研用時(shí)的情況下，有助于提高大型儀器設(shè)備的使用率[5]。此外，大型儀器教學(xué)還能使本科生的專業(yè)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(shè)備在本科教學(xué)中應(yīng)用能取得明顯的教學(xué)效果，而其中找準(zhǔn)切入點(diǎn)是關(guān)鍵。單純的給樣測(cè)定顯得枯燥無(wú)味，因此在多門實(shí)驗(yàn)課程、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中開(kāi)展大型儀器設(shè)備的教學(xué)極其重要。環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程本科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心現(xiàn)有的11臺(tái)大型儀器涉及3門實(shí)驗(yàn)課程、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(見(jiàn)表1)。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中穿插大型儀器教學(xué)，有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

大型儀器設(shè)備大多承擔(dān)繁重的科研任務(wù)，如果科研、教學(xué)并舉，安排起來(lái)有較大難度[4]，合理分配大型儀器設(shè)備教學(xué)和科研的比重尤其重要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心對(duì)熱門的儀器增加設(shè)備臺(tái)數(shù)(如總有機(jī)碳分析儀、高效液相色譜儀)，新型、自動(dòng)進(jìn)樣的大型儀器設(shè)備用于科研，舊版、手動(dòng)進(jìn)樣的大型儀器設(shè)備用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中講解新型、舊版大型儀器設(shè)備的區(qū)別；其他科研任務(wù)相對(duì)較輕的大型儀器設(shè)備可提前安排某一固定的教學(xué)時(shí)間(如開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程的當(dāng)天)，保證大型儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重。

(2) 理論課和實(shí)驗(yàn)課中強(qiáng)化儀器操作培訓(xùn)。本科生大多缺乏專業(yè)的操作培訓(xùn)，上機(jī)操作容易增加大型儀器設(shè)備損壞的概率[3]，對(duì)本科生進(jìn)行操作培訓(xùn)是大型儀器設(shè)備運(yùn)行的重要保證[6]。大型儀器設(shè)備的教學(xué)可分兩階段進(jìn)行，第一階段為理論課中學(xué)習(xí)大型儀器設(shè)備的相關(guān)知識(shí)，輔以視頻教學(xué)可提高教學(xué)效率；第二階段在實(shí)驗(yàn)課中強(qiáng)化操作培訓(xùn)。理論課中講述大型儀器設(shè)備的使用，使學(xué)生對(duì)大型儀器設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、功能和用途具有基本的認(rèn)識(shí)和了解[7]。視頻教學(xué)可向?qū)W生展示和講解樣品的前處理、儀器的操作和維護(hù)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率[8]。在實(shí)驗(yàn)課中強(qiáng)化操作培訓(xùn)是學(xué)生自主上機(jī)操作的前提。樣品的前處理由學(xué)生獨(dú)立完成，而上機(jī)操作前先由大型儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員邊演示操作步驟邊講解每一步驟必需注意的細(xì)節(jié)，學(xué)生上機(jī)操作時(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員(管理員)給以監(jiān)督，必要時(shí)給以指導(dǎo)。大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有周期較長(zhǎng)，時(shí)間不定的特點(diǎn)，因此可采取持證上崗的制度，即使用的大型儀器設(shè)備的大創(chuàng)項(xiàng)目成員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)、考核合格后才能上機(jī)操作。

表1 環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程本科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大型儀器設(shè)備的應(yīng)用

(3) 多渠道募集大型儀器設(shè)備的購(gòu)置及維修資金。對(duì)于大型儀器設(shè)備的購(gòu)置和維修，眾多高校都提出了建立開(kāi)放使用基金和維修基金的做法[1,9-11]。當(dāng)大型儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)了本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能后，開(kāi)放使用基金和維修基金仍然是儀器購(gòu)置和維修資金來(lái)源的主體，而資金來(lái)源的渠道更加多樣。如實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的某臺(tái)具有教學(xué)功能的大型儀器設(shè)備出現(xiàn)了故障需安排工程師上門維修時(shí)，資金渠道可選擇學(xué)院的開(kāi)放基金、學(xué)院的維修基金、校資產(chǎn)管理處和教務(wù)處的維修基金、實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)資金等。有了大型儀器設(shè)備的購(gòu)置及維修資金的保證，大型儀器設(shè)備得到及時(shí)的購(gòu)置和維修，確保大型儀器設(shè)備長(zhǎng)期高效穩(wěn)定運(yùn)行。

(4) 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)。高素質(zhì)的師資力量是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)高水準(zhǔn)的關(guān)鍵[12-14]。與普通儀器相比，大型儀器設(shè)備的操作、維護(hù)、維修對(duì)專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的要求更高，因此更需要有高素質(zhì)的人才隊(duì)伍為大型儀器設(shè)備應(yīng)用創(chuàng)造良好的軟環(huán)境[15]。制定合理的繼續(xù)培訓(xùn)計(jì)劃，安排儀器技術(shù)人員參加大型儀器設(shè)備培訓(xùn)至關(guān)重要。大型儀器設(shè)備在購(gòu)置時(shí)一般有兩輪培訓(xùn)，在完成安裝調(diào)試后，技術(shù)工程師對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員、操作人員進(jìn)行第一輪培訓(xùn)，主要內(nèi)容是測(cè)試方法、常見(jiàn)故障排除及維護(hù)保養(yǎng)等；第二輪培訓(xùn)為儀器購(gòu)置后的一年內(nèi)，廠家定期安排的免費(fèi)技術(shù)培訓(xùn)。兩輪培訓(xùn)都有利于提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)和技能，大型儀器設(shè)備用于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多涉及儀器使用、操作，因此相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師應(yīng)更注重廠家的第一輪培訓(xùn)。此外，安排儀器技術(shù)人員參加大型儀器設(shè)備展銷會(huì)、高水平的學(xué)術(shù)研討和廠家舉行的技術(shù)交流活動(dòng)，都有助于提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的工作能力[2]。另外，以廣東省高水平大學(xué)建設(shè)為契機(jī)，2015年實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心所在學(xué)院舉辦了一期儀器采購(gòu)論證會(huì)，邀請(qǐng)同一款大型儀器設(shè)備的多家廠家進(jìn)行儀器的推介，相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員參與論證，這一做法調(diào)動(dòng)和增長(zhǎng)了實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的積極性和見(jiàn)識(shí)。

3 結(jié) 語(yǔ)

提高大型儀器設(shè)備在本科教學(xué)中應(yīng)用能取得明顯的教學(xué)效果，環(huán)境科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心在提高大型儀器設(shè)備的教學(xué)比重、強(qiáng)化儀器操作培訓(xùn)、募集大型儀器設(shè)備的購(gòu)置及維修資金和提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)等方面實(shí)踐中取得了明顯的成效。大型儀器設(shè)備在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、全面的工作，因此，后期需保持大型儀器設(shè)備在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、拓寬應(yīng)用的范圍，這樣才能保證大型儀器設(shè)備更好地為教學(xué)、科研服務(wù)。

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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(yáng)人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。E-mail：lixukai2006@163.com

G 482.0

：A

1006-7167(2017)07-0296-03