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化学实验教学中大型仪器应用与改革

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[摘要]随着大型仪器在高校中的普及,大型仪器在本科化学实验教学中发挥着越来越重要的角色。本文分析了目前大型仪器在本科化学实验教学的现状和存在的主要问题,针对这些问题,提出了一些解决方法和对策,为确保大型仪器在本科化学实验教学中发挥其作用提供思路。

[关键词]大型仪器;化学;教学;应用与改革

大型仪器作为先进科学技术的代表,不仅在科研工作中起着举足轻重的作用,而且也是高校人才培养的重要工具之一。近年来,随着国家对科研经费的投入增加,各高校都陆续购置了大型精密仪器[1]。如何管理好这些大型仪器,发挥其在本科教学和高校人才培养中的作用,已经成为当前各高校所面临的问题。本文结合重庆工商大学环境与资源化学技术实验教学中心的实际情况和面临的问题,从仪器开放、人员培训和制度建设三个方面进行了探讨。

1环境与资源学院实验教学中心大型仪器设备的基本情况

环境与资源学院实验教学中心主要承担我校环境工程、应用化学、化学工程与工艺、材料科学与工程、食品科学与工程、制药工程、知识产权等7个本科专业,环境科学与工程一级学科的环境工程、环境科学、环保装备、环境生物工程等4个二级学科硕士点,化学工程领域专业1个硕士点的学生实验教学任务。截止2019年2月,中心共拥有单价10万元以上的仪器设备100余件,总价值约2000万元。一直以来中心重视大型仪器在人才培养方面的作用,积极开展大型仪器在本科实验教学的应用,目前已经开展了多项利用大型仪器的本科化学实验教学实验(表1)。

2在本科化学实验教学中使用大型仪器的必要性

2.1社会需求

随着科技和社会的发展,大多数技术企业工作人员需要具备使用大型精密仪器的能力。用人单位在招聘过程中,更注重新招员工的实践动手能力,能胜任大型仪器操作的人在招聘中更有优势[2-3]。所以高校需要在本科阶段培养学生的此项能力,提高学生的竞争力[2]。

2.2学生自我需求

高校毕业生增多,高校大学生毕业后就业竞争大,以2019年为例,高校毕业生达834万,创历史新高。因此,学生有意向在本科阶段多学习一些相关知识,对先进仪器设备多一些了解,具备一些仪器的使用经验和维护技能,提高自己的实践能力和职场竞争力。

3大型仪器在本科化学实验教学中存在的问题

3.1大型仪器在本科化学实验教学中使用率低

近年来,高校大型仪器数量快速增加,但目前不少仪器仅用于一两个实验项目,大部分仪器设备被闲置,使用率不高。同时,大型仪器的实验教学时间为2学时,除去理论讲授时间,学生实际使用仪器时间短,导致学生对使用大型仪器的熟悉度和认识度不足[4]。

3.2大型仪器管理对管理人员要求高

大型仪器具有集成性、精密性和专业性等特点,操作人员需进行专业的使用培训、掌握充足使用技巧,通过专业考核后方可进行仪器操作[5]。另外,国内大部分高校仪器管理人员都是由兼职教师或实验员担任,普遍缺少仪器管理经验,而且投入到仪器设备日常维护、功能开发的时间精力有限[6]。

3.3大型仪器使用维修成本高

大型仪器的使用成本包括各高校统一支出的申请获批仪器设备的购置费、管理人员及技术人员的工资、外聘人员工资、实验室运转费、仪器消耗的水电气支出、定期维护费用及人员培养费,各项费用累加导致仪器的使用成本高昂。其中维护管理费用指全年中维护管理人员费用和维修换件费,此项费用在设备投入使用初期占比较小,但随着仪器使用年限的增长,逐年增长[7]。

4解决方法及对策

4.1多种开放方式的差异性培养

普及大型仪器基础知识。在全校范围应开展关于大型仪器的选修课,满足对大型仪器有兴趣的本科生的学习需求。本科生可3-5人为一组跟随老师进一步学习设备的原理、用途、结构及操作和维护保养等。同时通过课件介绍等形式,用寓教于乐的方法提高本科生对其选修课的兴趣[8],感兴趣的学生在已经很熟悉大型仪器后,老师可指导学生进行制样及适当的上机操作并辅导学生分析出实验的结果[9]。拔尖式培养,提高本科生的综合能力。为了满足部分本科生希望利用大型仪器从事科学研究的需求。可以根据大型仪器种类和老师进行的科研项目进行分类,学生可以根据自己感兴趣的仪器参与对应的科研项目。在帮助老师完成科研项目的过程中,本科生们除了能够参与科研能力训练,学习到更多基本的实验操作之外,也能有更多的机会亲自动手操作大型仪器,深入了解大型仪器的具体使用技术和应用领域[9]。

4.2建立大型仪器管理岗位,加强人员培训

大型仪器一般精密且操作复杂,需要建立大型仪器管理岗位,实行专人专管模式,确保大型仪器在实验教学及科研中的正常使用。提高专业人员素质水平是提高大型仪器使用效益,降低故障率的保障。一方面,引入具有高学历和具有使用经验的人员作为仪器管理员。另一方面,仪器管理人员要学习相关仪器的技术资料,熟练掌握大型仪器的操作方法和维护保养技术,同时,对其进行不定期培训,如参加有关大型仪器管理的培训会和经验交流大会,更新仪器管理的知识和技能,不断提高实验室教师整体的专业技能和仪器管理水平,才能保证大型仪器的正常运转[10]。

4.3建立预约收费使用制度

首先建立大型仪器预约平台,增加大型仪器的开放程度,避免“仪器私有”的封闭模式,最大限度的为教学和科研服务,同时通过集中定时开放提高大型仪器的使用效率,更利于大型仪器的维护和管理。另外,对大型仪器的使用进行合理收费,能适当补充大型仪器维护经费,保证仪器正常运行,可以有效避免仪器滥用。同时制定合理的收费标准,实施切实可行的收费制度,通过有偿使用的办法来规范大型仪器的使用、管理和服务[11]。

5结束语

大型仪器在提高本科化学实验教学质量,提升学生综合素质,培养创新型人才等方面将发挥越来越重要的作用。如何更好的发挥大型仪器在本科化学实验教学中的作用,提升大型仪器的利用效率是目前制约大型仪器教学研究的主要问题。通过差异性的培养模式,增加仪器开放程度;加强培训提高管理人员素质;完善管理制度,保证仪器正常运行;都能确保大型仪器更好地为本科教学及人才培养服务。

参考文献

[1]王鹏程,张灵枝,张亚莉,等.高校仪器设备维修管理现状的调查与思考[J].实验室研究与探索,2017,36(5):271-274.

[2]屈树新,沈如,姜崇喜,等.探索大型分析设备在本科教学中的应用[J].实验技术与管理,2005(10):30-33.

[3]王秀萍,张方.虚实结合扩大大型仪器设备对本科实验教学开放[J].实验技术与管理,2014,31(04):237-239.

[4]沙沙.高校仪器设备维修中的问题及解决方法[J].高校实验室工作研究,2015(02):120-122.

[5]柯盛.浅谈新置大型分析仪器的管理[J].实验科学与技术,2016,14(02):192-194.

[6]刘晓云,李莉.大型仪器管理模式及仪器管理人员角色作用的思考[J].实验技术与管理,2011,28(11):221-223.

[7]张丽英.大型仪器设备共享管理和成本核算探讨[J].热带农业工程,2015,39(04):55-58.

[8]王秀萍,张方.虚实结合扩大大型仪器设备对本科实验教学开放[J].实验技术与管理,2014,31(4):237-239.

[9]李旭凯,郭杏妹,朱锡淼,等.本科实验教学中大型仪器设备的应用实践[J].实验室研究与探索,2017,36(07):296-298

[10]蒋萍萍,游少鸿,梁延鹏,等.浅析大型精密仪器在教研过程中的不足和思考[J].教育教学论坛,2018,385(43):220-221.

[11]王晓岗,郝志显,樊雅娟.大型仪器教学功能的研究与探索[J].实验室科学,2012,15(5):188-190.

作者:云雯 王崇均 李仁炳 何勇平 熊颜 刁晓琦 刘秋林 胡媛 单位:重庆工商大学

化学实验教学中大型仪器应用与改革责任编辑:张雨    阅读:人次