大型精密仪器在本科实验教学中实践与探索——以海洋科学专业为例

廖日权,张艳军,赵 森，黄海方

(北部湾大学海洋学院，广西 钦州 535000)

近年来，高等学校的发展越来越受到国家的支持。国家和社会各界将财力、物力持续投入使得高校的大型精密仪器设备数量和总值都有了大幅度的增加。实际工作中，大型精密仪器存在着为科研服务、使用效率低下、维护费用高等问题，不能很好地服务教学。当前，海洋科学专业本科教育中仪器实验教学比较普遍存在着以下问题：(1)课时少、仪器数量少、学生多、理论抽象、学生实践机会少；(2)教学内容缺乏创新，片面强调课程自身理论体系的系统性和完整性，综合设计性和创新性实验训练环节薄弱；(3)实验教材通容性不强，不能很好地适应当前形势下海洋科技发展的需要。

根据我校海洋科学专业的人才培养目标，要求学生必须具备实验设计、目标制定、结果预测、现象分析、数据处理等能力，大型精密仪器是培养学生具有创新精神和创新能力的必备工具[1]。针对以上存在的问题，在有限的经费和仪器设备情况下，将简单、验证性的实验扩展为综合实验，发挥大型精密仪器的效能，使之更有效地服务于学校的科学研究与人才培养，是大型精密仪器设备在本科实验教学中的一个重要课题。本文就本校海洋科学专业大型精密仪器现状进行分析，探讨大型精密仪器在海洋科学专业本科实验教学中发挥效益的主要因素[1-5]，从管理体制与运行机制、实验教学队伍、仪器实践管理等方面探究实验教学改革的措施[6-10]，激发老师教学热情和学生学习兴趣，不断提高精密仪器使用水平和实验教学质量，培养出更多的具有创新精神和创新能力的海洋专业“卓越工程师”。

1 大型精密仪器设备的现状

1.1 设备运行情况

据统计，学院通过各种平台和经费购买的大型仪器金额超过3000万元。学院现有75台( 套) 大型精密仪器设备中均能够正常运行，运行机时平均每台仪器每周运行20.6小时，达不到每年额定的 800小时有效机时数，相当一部分大型精密仪器设备利用率较低、功能得不到充分利用。

1.2 大型精密仪器在教学中应用

学院现有本科教学实验以验证性和综合性为主，创新性实验较少。实际教学中，仪器分析实验中利用大型精密仪器进行教学实验少，涉及大型仪器设备的实验以讲解为主，实际操作较少，无创新操作。

2 大型精密仪器不能在教学中有效发挥效益的主要因素

在现有的精密仪器中，学校也存在着仪器专用，共享程度低，利用率不高等情况[7-9]。实际情况中，大型精密仪器还是主要用于科研实验，使用对象仍主要是团队科研老师，本科生少有机会接触精密仪器，更谈不上应用于本科教学实验。究其原因，主要还是很多学校在一定程度上不够重视精密仪器在实验教学中应用，缺少开放的管理办法，没有从根本上解决这个问题。

2.1 管理体制与运行机制不相适应

现有的精密仪器承担着学校和科研机构的重要科研任务，首要任务是满足科研工作；其次，经费来源不同，大型精密仪器设备的购置用途也不统一，较多课题组和团队购买的仪器不共享，因此现实的情况只能是课题组或团队从本单位利益出发，不愿花力量使精密仪器进行实验教学活动，导致大型仪器管理宏观调控不够，缺乏竞争机制和激励机制的问题等。再者，由于设备处、国资处、科技处、各二级学院都是大型精密仪器的管理部门，各部门多头管理，制度落实不到位，管理人员无法及时适应相应的管理，仪器经常出问题，不能正常使用，更不能很好地进行教学实验活动。

2.2 实验技术队伍稳定性有待提高

现代大型精密仪器设备专业化、自动化程度比较高，因此对实验技术人员的要求也在提高。实际工作中，高校实验室人员主要是以硕士研究生为主，平时的常规化工作较多，缺乏创新性的成果，因此在师资培训、职称晋升、待遇等方面不能获得很好的支持。因此实际工作中，实验技术人员在本职工作中不深入研究精密仪器的使用方法，甚者有些会看不到希望而转岗，这些导致实验技术人员岗位很不稳定，仪器运行不顺畅。其次，学校管理部门对实验技术队伍建设不够重视，简单地把实验技术人员分为工勤人员，挫伤了他们的工作积极性，使实验技术人员的技术潜力得不到挖掘，影响了大型精密仪器对本科教学实验的应用。

2.3 大型精密仪器管理方式不全面

目前，大多数的高校采用网上系统对仪器使用进行管理，能很好地实现仪器操作和信息管理，很大程度提高了仪器的使用效率。但是，大多数高校仍然采用传统的人工管理方式对大型精密仪器设备档案、操作方式、维护方法和人员培训等方面进行管理，管理手段相对落后，影响了大型精密仪器设备的使用效率。

2.4 观念转变不足

随着高等教育的发展，人们也越来越重视本科教学，也更乐意把资源用于教学上。但实际中还是有相当一部分老师和个人对大型精密仪器设备的运行管理认识不够，还是认为大型精密仪器设备专业性较强，使用面较窄，怕本科生实验使用后容易搞坏仪器而不能及时进行科学实验。甚至认为只有高精尖的科研项目才能使用大型精密仪器，本科教学实验仍停留在基本认识面。再者，实际教学中，同一门课有不同的实验教师，老师根据自己的教育水平和经历选做不同的实验内容，但由于精密仪器使用复杂，而本科实验教学课时少，实验教师更愿意偏向传统的实验教学方法，不使用精密仪器进行本科实验教学。

3 大型精密仪器在本科实验实践教学中的探索

培养高水平的本科人才，大型精密仪器必须参与到实验教学中来。鉴于本科实验实践教学中存在的问题，我们在实际的教学中进行了大型精密仪器改革的探索。

3.1 强化大型精密仪器在本科实验教学中应用的意识

高教大计、本科为本，本科不牢、地动山摇。大型精密仪器的使用和掌握是提升本科生专业技能的重要方法和途径，也是培养学生解决问题能力的重要方式，因此我们的本科实验教学中大型精密仪器的使用应放在实验专业人才培养的重要地位。实际教学工作中，我们认为现在高校应强化大型精密仪器在本科实验教学中应用的意识，无论是大型仪器管理的机制，还是人才培养方案，或者是课程设置、实验项目的设置都应当树立一种以大型精密仪器为抓手进行本科人才培养。只有用好大型精密仪器，突出教学重点，协调发展，紧密围绕学校发展目标和优势特色学科，才能保证我们培养的本科人才是适合时代的需求和社会发展的卓越人才。在具体的工作中，要加大精密仪器在本科实验教学中应用的意识宣传，同时量化一定的大型精密仪器应用本科实验教学的课时，然后将大型精密仪器在本科实验教学中的利用率和使用效益作为二级单位院系实验室建设与管理工作的主要考核指标之一，这样将大大提高二级单位将大型精密仪器应用本科实验教学的机时比例；同时，可以提高本科实验教学中使用大型精密仪器的课时和绩效，把教学的地位与科研等同，这样老师和团队将积极配合大型精密仪器在本科实验教学的应用。

3.2 改革大型精密仪器在实验教学内容

根据学生的学习能力以及学生对自身能力培养的需求不同，本科教学实验开设了3种不同层次的实验课程[9]。传统的基础实验课 (1)基础型实验教学实验课；(2)设计性实验教学实验课；(3) -综合性实验教学实验课。基础型实验教学注重培养学生的基本学习能力，无法满足学生对科学探索的渴望。因此，在本科实验教学中，除了提高大型精密仪器在本科实验教学中应用的意识，我们应加大综合设计性的实验，从根本上本科实验教学中的实验内容。

为了提高大型精密仪器设备的应用与实验教学内容的融合，首先要进行的是教材的改革。现有的仪器分析实验教材都是以传统的教学内容为主，不能很好地满足各个学科的教学要求。因此在实验教材使用上，我们结合海洋科学专业培养目标及地方的发展需求，兼顾本校教学条件及学生层次，在综合实验参考书的基础上自主编写海洋科学专业仪器分析实验教材，提高设计性实验和创新性实验项目所占教学比例；其次，在确定实验内容时，要结合地方经济实际情况及北部湾海洋行业的需求，选择应用性强、与人们生活密切相关的实验项目，提高学生的学习积极性和解决实际问题的能力。比如，海洋环境中的有机污染物是海洋环境研究的热点，主要采用的研究设备是大型精密的气相色谱质谱联用仪传统的实验教学不会涉及该部分的内容，但我们编写教材的时候就可以把这部分实验内容加进来，丰富学生的实验内容，提升学生的研究能力。再者，我们设计的实验项目可与教师承担的科研课题适度地结合起来，让学生通过实验参与课题部分内容的研究工作，培养学生的科研意识和科研能力[10]。

同时，我们开设一些特色实验课以及大学生科研创新型实验，学生在教师的指导下，独立进行大型精密仪器的操作，自主进行实验研究，培养学生的科研创新能力和综合实践能力。

3.3 配齐大型精密仪器管理人员，发挥实验技术人员的创造性

现代实验室建设与管理工作中提出了以人为本的管理思想，因此实验技术人员是直接影响到大型仪器设备的使用根本[11]。实际工作中，较多的实验室比较缺大型精密仪器管理人员，常常一个人管理多台精密仪器，每天疲于应付各种琐事，无法认真钻研仪器操作技术，提高不了大型精密仪器的使用效果。如果没有合适的实验技术人员来操作仪器， 即使实验条件再好、仪器设备再先进、投入再多资金、购买再多大型精密仪器也不能体现出相应的价值。因此要配齐大型精密仪器管理人员，加强实验技术队伍的建设，发挥实验技术人员的创造性，提高相应的操作水平和能力，保障精密仪器的使用效率和质量。

3.4 改革管理体制，全天候开放实验室，促进精密仪器的开放、共享

为了提高精密仪器在实验教学中的开展,克服大型精密仪器设备布局不合理,任务不饱满的现象，应该对大型精密仪器的管理进行改革，我们把实验室相对分散的模式向相对多样化、开放式、集中型模式转变，建立教学服务的管理平台。根据学院的精密仪器种类多、分散管理，应该从管理模式进行改革。首先应明确仪器管理人员，保证仪器的正常使用和维护；其次，完善管理制度和信息化建设，建立大型仪器共享平台管理系统，构建开放、共享、高效的信息化管理平台，实现共享大型精密仪器设备的资源。再者，优化大型精密仪器实验教学管理制度，增加实验教学的课时，加大实验教学的投入，尽量多地让学生亲自动手，提高学生的创新能力。同时，由于平时上课的时间有限，学生能够单独接触大型仪器的机会比较少。为了提高学生的动手能力和实践能力，研究利用预约的方式开放实验室。只有多渠道开放大型精密仪器，提高精密仪器的开放和共享，才能使学生更好地掌握和使用。

3.5 建立大型精密仪器设备实验教学质量评价体系

通过相关的改革，根据大型精密仪器设备在实际教学过程中的效果与反馈情况，综合分析实验教学质量，形成周期性实验教学质量评价评议体系[12]。评价的主体包括教师、学生、实验技术人员和教学督导者。学生是教学质量的最直接受益者，他们的评价占主要地位。因此要设计相应的量化指标，由学生根据教学效果在网上对任课教师在精密仪器在教学中的应用效果进行评价，评价的内容包括课前的准备、实验教学能力、教书育人和实验课后延续工作等方面。同时，把大型精密仪器设备的使用管理也列为评价主体，以开放、使用效率、教学质量等为评价指标，构建完善的大型精密仪器设备实验教学质量评价体系[12]。

4 结语

本文通过改革仪器管理方式、构建不同的仪器共享平台、改革教学内容和教学方式等方法，我们在有限的实验教学时数内，提高了大型精密仪器在海洋科学本科实验教学中应用与实践能力。这些创新性实践，将有利于改善大型精密仪器在本科实验教学中的使用效率，提高学生实践应用能力和增强海洋科学专业学生技能竞争力起到了很好的作用。路漫漫其修远，实验教学改革的步伐永不停止，只有不断的总结和探索，才能给实验教学添加活力，为学科发展做出应有的贡献。