許衛(wèi)兵 ，李貴琛，龍海濤，蒲陸梅

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室，蘭州 730070）

新農(nóng)科有效融合了信息技術(shù)、生物技術(shù)、工程技術(shù)等多個領(lǐng)域，在確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在新農(nóng)科背景下，要充分發(fā)揮大型科研儀器在大學(xué)生實踐教學(xué)中的作用，從而培養(yǎng)高層次、高水平、與國際接軌的創(chuàng)新型人才，解決由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型過程中遇到的“卡脖子”問題。應(yīng)用化學(xué)作為一門應(yīng)用學(xué)科，十分注重對大學(xué)生在實驗室與工業(yè)生產(chǎn)中實踐能力的培養(yǎng)，特別是科學(xué)合理地利用各種科研儀器開展工作，將最新的成果應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、醫(yī)藥等領(lǐng)域[1]。科研儀器是開展科研工作的基礎(chǔ)，在提升大學(xué)生實踐教學(xué)質(zhì)量方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。盡管越來越多的高校購置了昂貴的科研儀器，但在實際教學(xué)中所發(fā)揮的作用往往是不充分的，直接影響了大學(xué)生實踐教學(xué)質(zhì)量的提升?；诖?，對甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)大學(xué)生實踐教學(xué)存在的問題進行分析，同時提出了有效利用科研儀器來提升大學(xué)生實踐教學(xué)質(zhì)量的建議，期待對提升應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提供一定的參考。

1 大學(xué)生實踐教學(xué)存在的問題及解決對策

1.1 重理論輕實踐

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)具有很強的實踐性，這使得大學(xué)生實踐教學(xué)至關(guān)重要。通過實踐教學(xué)將理論與實踐相結(jié)合，通過理論指導(dǎo)實踐，同時在實踐的過程中使得學(xué)生加深對理論的理解。從目前來看，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)在有機化學(xué)和儀器分析課程中都對核磁共振波譜儀的原理和應(yīng)用分配了專門的理論知識學(xué)習(xí)，然而由于核磁共振儀器屬于貴重的大型科研儀器，不能像普通的無機制備和有機合成實驗?zāi)菢影才艑W(xué)生分組進行實驗，因此多年來都未能給學(xué)生安排核磁共振實踐實驗，這也是其他學(xué)校關(guān)于大型科研設(shè)備面臨的共同難題。因此這部分知識出現(xiàn)了嚴重的理論脫離實踐的情況。以此依托本校新購買的核磁共振儀，讓學(xué)生切實參與核磁共振對樣品的測試，并能夠準確分辨“液體核磁”“固體核磁”和“成像核磁”的區(qū)別與實際應(yīng)用。再比如，應(yīng)用核磁共振波譜儀分析鑒定小分子的空間結(jié)構(gòu)是藥物化學(xué)中的重要知識點，在科研實踐中利用核磁共振波譜儀檢測小分子化合物的三維結(jié)構(gòu)更有利于加強學(xué)生對有機化合物立體結(jié)構(gòu)的認知，提升學(xué)生的實驗實踐能力，熟練掌握各類實驗儀器的操作，能進一步提升學(xué)生的科研實踐水平[2]。

1.2 實踐教學(xué)與學(xué)生研究方向匹配度低

實踐教學(xué)與學(xué)生研究方向不匹配是大學(xué)生實踐教學(xué)存在的突出問題，這使得大學(xué)生實踐教學(xué)的質(zhì)量不能達到預(yù)期的實踐教學(xué)目標。目前，基礎(chǔ)實驗教學(xué)主要是面向低年級學(xué)生，實驗教學(xué)中學(xué)生的大型科研儀器操作能力比較差。大型科研儀器操作復(fù)雜，課堂教學(xué)時間有限，學(xué)生上機時數(shù)少，傳統(tǒng)實驗教學(xué)樣品單一，與學(xué)生的研究方向匹配度低，致使學(xué)生不積極主動。操作設(shè)備經(jīng)驗不足使得學(xué)生分析和動手能力無法充分提高，學(xué)生科研能力的培養(yǎng)和學(xué)術(shù)水平都受到了較大影響。為此，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)借助線上科研儀器共享平臺錄制了核磁共振波譜儀的原理講座和實操講解課程，同時共享平臺依托的干旱生境作物學(xué)重點實驗室也定期組織科研講座和科研設(shè)備應(yīng)用講座。這些課程和講座豐富了學(xué)生的知識來源，加強了對學(xué)生學(xué)術(shù)能力的培養(yǎng)。此外，通過對儀器的普及和講座，應(yīng)允許學(xué)生在開設(shè)的綜合實驗課中，自主選擇與自己的研究方向相關(guān)的，或是自己感興趣的實踐教學(xué)課題，并在指導(dǎo)教師和儀器管理教師的幫助下合理安排教學(xué)內(nèi)容，而不僅限于核磁自帶的標準樣品，或教師指導(dǎo)學(xué)生合成或提取的化合物。同時鍛煉學(xué)生學(xué)會制定實驗計劃，實事求是地記錄實驗流程和結(jié)果，以論文寫作模式撰寫實驗報告，可同時培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和寫作能力。有效運用實驗報告寫作環(huán)節(jié)，促進學(xué)生學(xué)術(shù)能力提升，實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合與統(tǒng)一，培養(yǎng)科學(xué)論文的寫作思路和方法，積累撰寫期刊論文或?qū)W位論文寫作經(jīng)驗。

1.3 科研儀器開放管理不科學(xué)

科研儀器開放管理不科學(xué)使得科研儀器的作用不能夠得到充分發(fā)揮，許多高價購買的儀器成為了擺設(shè)。在進行科研儀器的實踐教學(xué)之后，大學(xué)生往往只能進行基本的操作，而不能達到熟練操作儀器的目標。由于大型科研儀器價格昂貴，維護成本比較高，同時在實際操作過程中錯誤的操作會造成設(shè)備故障，甚至損壞，這使得科研儀器的開放管理形同虛設(shè)，許多大學(xué)生依舊不能夠自主操作。學(xué)生一般只能在儀器管理員工作時間才能預(yù)約檢測，導(dǎo)致部分儀器使用效率低。對此，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)科研儀器共享平臺已基本普及送樣的學(xué)生“會上樣”，各個課題組至少有一個學(xué)生“會操作”，有效避免了學(xué)生只能在實驗教師工作時間內(nèi)開展實驗的問題。同時為了避免高年級學(xué)生帶教低年級，導(dǎo)致儀器使用的熟練程度與技能的下降，學(xué)校正在考慮借鑒其他高校，采取操作資格有效期限制度，進一步提高儀器設(shè)備的利用效率[3]。

2 大學(xué)生學(xué)術(shù)能力培養(yǎng)建議

新農(nóng)科背景下，高校要抓住機遇，在開展大學(xué)生實踐教學(xué)的過程中充分利用大型科研儀器，從而達到持續(xù)提升大學(xué)生學(xué)術(shù)能力的目標。高等教育是人才培養(yǎng)的重要一環(huán)，涉及本科生教育和研究生教育。高校在人才培養(yǎng)的過程中要強化實踐教學(xué)，通過實踐教學(xué)來樹立大學(xué)生的解決問題意識。同時通過大學(xué)生學(xué)術(shù)能力的提升來不斷解決生活和工業(yè)生產(chǎn)過程中所遇到的各種問題，最終實現(xiàn)高校為社會源源不斷輸送優(yōu)秀人才的目標[4]。以應(yīng)用化學(xué)專業(yè)為例，對大學(xué)生實踐教學(xué)存在的問題，提出培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)術(shù)能力的建議。

2.1 將科研儀器應(yīng)用于實踐教學(xué)

利用具體的實驗設(shè)計在學(xué)術(shù)研究過程中注重學(xué)生學(xué)術(shù)創(chuàng)新素養(yǎng)和意識的培養(yǎng)和提高?；狙芯考寄苁情_展學(xué)術(shù)研究的基本能力，在研究技能中，熟練使用科研儀器尤為重要?？蒲袃x器作為工具，可將學(xué)術(shù)思想付諸實踐[5]。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過閱讀大量文獻獲得理論知識的積累，提出假設(shè)，綜合分析歸類篩選出符合實際的可行的參考實驗方案，繪制科研思路框架，確定實驗手段并驗證假設(shè)。大學(xué)生是我國科技進步和科技創(chuàng)新的重要后備力量，其培養(yǎng)質(zhì)量不可忽視。在培養(yǎng)過程中注重與培養(yǎng)目標相結(jié)合，及時檢驗和反饋培養(yǎng)過程[6]。要發(fā)表高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文，不僅在觀點上要創(chuàng)新，也要在方法上有創(chuàng)新。長期以來借助核磁共振波譜儀，有機化學(xué)領(lǐng)域得到了長足的進步，同時推進了醫(yī)學(xué)影像學(xué)的快速發(fā)展。比如，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)中草藥栽培團隊利用核磁共振波譜儀，打破常規(guī)中草藥有效成分鑒定方式，建立針對甘肅產(chǎn)中草藥特點的定量核磁檢測手段，將中草藥栽培和有效成分提取結(jié)合在一起，突出核磁共振波譜儀既定性又定量的特色[7]。將科研儀器應(yīng)用于實踐教學(xué)有利于提高學(xué)生的學(xué)術(shù)能力，拓展學(xué)生的學(xué)術(shù)思想，為打造新型農(nóng)業(yè)學(xué)術(shù)人才提供了思路。

2.2 利用科研儀器開展學(xué)術(shù)創(chuàng)新

學(xué)術(shù)創(chuàng)新是研究者利用科學(xué)的方法發(fā)掘問題、提出假設(shè)，并設(shè)計實驗驗證假設(shè)的一種系統(tǒng)性創(chuàng)新能力?？茖W(xué)創(chuàng)新是推動農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力提升的保障[8]。在當(dāng)下學(xué)生培養(yǎng)過程中，創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足日益突出。比如課題選題時，學(xué)生過度依賴導(dǎo)師，按照導(dǎo)師思路開展研究，自我思考少；課題執(zhí)行過程中，模仿前人研究方法和研究步驟，對數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)掘不充分；科研資源利用不充分[8]。核磁共振儀自從引入到學(xué)生綜合實驗中來以來，為學(xué)生的實踐教學(xué)提供了有力支持，保質(zhì)保量培養(yǎng)優(yōu)秀的新農(nóng)科建設(shè)人才。此外，要實現(xiàn)學(xué)術(shù)創(chuàng)新的多樣性，就要培養(yǎng)學(xué)生科研敏銳性。扎實的專業(yè)知識是培養(yǎng)學(xué)生科研敏銳性的基礎(chǔ)，通過科研儀器實踐能將學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)專業(yè)知識進行有效鞏固，進一步夯實學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，為學(xué)術(shù)創(chuàng)新打下堅實的基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生科研敏銳性需要積極開展交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)，擴充自身的思維容量。許多科研儀器都可應(yīng)用于不同學(xué)科的科研實踐，如質(zhì)譜儀能用于化學(xué)、生物、農(nóng)學(xué)等多個學(xué)科，學(xué)生通過對科研儀器不同使用方式的掌握，能進一步拓寬思維方式，借鑒其他學(xué)科科研方法，讓學(xué)術(shù)思維得到啟發(fā)，實現(xiàn)學(xué)術(shù)創(chuàng)新的多樣性。

2.3 借助科研儀器培養(yǎng)學(xué)生學(xué)術(shù)思維

學(xué)術(shù)思維作為學(xué)術(shù)能力的重要組成之一，包含了創(chuàng)新思維、批判性思維和跨學(xué)科思維。創(chuàng)新是學(xué)術(shù)思維的靈魂，是學(xué)生培養(yǎng)的核心指標之一[9]。批判性思維已被學(xué)界公認為是社會創(chuàng)新力和國家競爭力的核心，是社會進步程度的標志之一。打破學(xué)術(shù)壁壘，深入學(xué)科間交叉已然是當(dāng)下學(xué)術(shù)研究的方向之一。在土壤生態(tài)環(huán)境研究中，有機磷含量的測定一直以來都依靠總磷含量減去無機磷含量的方式來確定，利用核磁波譜儀開展土壤中有機磷，特別是亞磷酸鹽、焦磷酸鹽、膦酸鹽、磷酸單酯和磷酸二酯等化合物的含量分析，對輪作后土壤中有機磷成分分析勢必為興農(nóng)助農(nóng)提供有力的科學(xué)保障和參考[10]。

此外，任何科學(xué)研究往往都是在前人的研究基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的靈感，為此做好科研工作，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，需要學(xué)習(xí)各類相關(guān)文獻資料，了解各類科研儀器的發(fā)展和使用狀態(tài)，學(xué)習(xí)科研儀器的使用原理和維護保養(yǎng)方法。通過詳細掌握各類科研儀器的操作原理，才能更加熟練掌握各類科研實驗的方法，使科研研究結(jié)果更具創(chuàng)新意義，學(xué)生學(xué)術(shù)思維進一步增強。如掃描電子顯微鏡儀、透射電鏡儀等大型精密科研儀器，Abaqus、Ansys、Matlab等專業(yè)軟件的操作應(yīng)用，必須在熟練掌握操作原理的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)文獻資料，使實驗操作更加有效，進一步促進學(xué)生學(xué)術(shù)思維的養(yǎng)成。

3 結(jié)語

大學(xué)生作為國家未來的重要科技力量，將承擔(dān)國家科技創(chuàng)新的使命，這就要求大學(xué)生應(yīng)具有扎實的實踐功底和較強的學(xué)術(shù)能力。結(jié)合不同專業(yè)的實際情況開展大型科研儀器的實踐教學(xué)必不可少。與此同時，大型科研儀器作為實踐教學(xué)的載體，是實現(xiàn)學(xué)術(shù)假設(shè)、驗證學(xué)術(shù)思維的最佳工具。將二者有機結(jié)合，通過實踐教學(xué)過程拓展學(xué)術(shù)視野，通過科研儀器共享平臺認識了解大型科研儀器的應(yīng)用，從理論出發(fā)，通過實踐學(xué)習(xí)領(lǐng)悟，再到升華理論，每一步都是學(xué)術(shù)能力的提升，也是實踐技能的充實過程，以此達到全面育人的培養(yǎng)目標，不斷為國家培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才。