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大型精密仪器在实验教学中的应用

2019/12/15 阅读:

[摘要]对于理工科高校而言,综合性人才的培养离不开大型精密仪器设备这一重要实验工具。本文以吉林化工学院分析测试中心为例,分析了大型精密仪器在本科实验教学中的应用现状,指出其对于本科创新人才培养过程中存在的问题,并提出相应改进措施,使大型精密仪器设备更好地为高素质人才培养服务。

[关键词]大型精密仪器;本科实验教学;创新人才

随着国家对高等教育重视程度的不断提高,越来越多的高校投入大量资金购置了一些大型精密仪器,并且建立了分析测试平台,这在一定程度上提升了高校的科研水平和综合实力[1-2]。目前,越来越多的高校提议将大型精密仪器应用于本科实验教学以提升学生的综合水平,但是由于大型精密仪器价格昂贵,地方院校拥有的大型精密仪器数量较少、仪器运行维护费用高、偏重于科研,而且不同学校的分析测试中心规模不同等因素,很难有一套完善的培养方案将仪器广泛应用于本科实验教学中,导致大型仪器尚未能很好的发挥其教学功能应用的作用[3-4]。本文结合吉林化工学院分析测试中心平台在本科实验教学中的实际情况和面临的问题,从应用现状、教学模式和人才培养三个方面谈一些自己的看法和体会。

1大型精密仪器在本科教学中的应用现状

1.1吉林化工学院分析测试平台简介

吉林化工学院分析测试中心于2006年3月成立,协助学校完成各项科研任务的测试工作,并且培养了一批高素质的应用型人才。截止到目前为止,分析测试中心总投资近1000万元,相继购置了10万元以上大型精密测试仪器共16台,包括扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、高效液相色谱分析仪、气相色谱-质谱联用分析仪、原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪等大型精密仪器,是学校分析测试、科研、教学和人才培养的重要基地。

1.2分析测试平台存在问题

根据近三年来学校实验室和设备管理处统计的不同院系测试工作量汇总显示,分析测试中心平台的科研测试服务工作量远远大于学校其它教学院系,科研任务繁重,而对于本科教学方面存在课程设置单一、学生动手操作机会少、课时偏少等问题。目前,学校针对大型仪器为本科生开设的课程一般为《仪器设备演示实验》,即老师负责演示讲解仪器的使用,学生在一旁观察,由于人数众多无法保证每个人都能上手操作,导致学生对仪器的掌握程度不够,对培养学生的实践能力和创新能力无法起到理想的作用。因此,如何平衡分配好分析测试中心在实验教学和服务科研两方面的工作是许多高校面临的实际问题。

2提高大型仪器教学利用率的措施

2.1开设大型仪器培训课程

大型仪器一般都具有结构精密且操作复杂的特点,学校通过设立大型仪器设备专用网站并定期组织不同仪器的培训课程,向学生普及现有仪器的基本知识和使用方法,可以充分满足本科生的兴趣和求知欲,调动学生的科研热情。例如,每个学期开学组织扫描电子显微镜、气相色谱-质谱联用仪、X-射线衍射仪等大型仪器的培训课程,学生根据兴趣和使用需求自愿参加,进一步学习设备的原理、结构、操作、用途以及维护与保养等知识,提高自己的知识储备。另外,培训合格的学生可以在仪器管理人员的安排下,在课余时间独立上机操作大型仪器进行测试,使学生动手能力得到锻炼的同时进一步提高了大型精密仪器设备的利用率。

2.2建立合理的教学模式

在全校范围内开设大型精密仪器的选修课,拟定一些现有仪器设备所能进行的实验题目,每个题目分配3~5个学生作为一个学习小组。首先,由指导教师提前向学生详细讲解本组学生所要进行的实验内容。然后,学生自己根据指导教师的要求查阅与本实验相关的文献资料,掌握仪器的基本操作流程以及所要制备材料的物理化学性质和具体实验方法,并在一周后向指导教师提交一份可行的实验方案。最后,由指导教师审核每组学生所提交的实验方案是否可行,并将最终确定的实验方法和具体操作流程及时反馈给学生,学生即可按照最终的实验方案进行实验。在实验过程中,指导教师可以按照各组的实验方案有针对性地对学生进行指导,打破了固定实验讲义和仪器操作的常规实验教学模式,使整个实验过程,包括选题、实验方案的制定、实验的实施与测试,每一个步骤学生都参与进来。通过这种设计性实验教学,提高学生独立分析和解决问题的能力,对培养学生的综合素质和创新精神具有重要帮助。

2.3实行运行计费制度

大型精密仪器的运行与维护都需要大量经费作为支撑,为了保证大型设备在本科实验教学工作和全校科研测试任务的顺利完成,学校可以实行有偿和无偿服务相结合的运行模式。在为科研测试服务时,按照规范的收费管理制度,实行网上预约方式并根据仪器的实际使用机时数进行收费,实行有偿服务制度;在为本科生的实验教学服务时,实行无偿服务制度。一方面这种仪器运行计费制度所获收入可以作为设备维护基金,用于仪器日常运行、维修和保养,缓解了维护经费不足的问题,为仪器设备平稳运行的良性循环提供了保障。另一方面,以科研养教学的运行模式可[收稿日期]2019-09-20以进一步提高大型仪器的利用率,同时促进本科实验教学和科研测试工作的顺利开展。

3大型精密仪器对本科创新人才的培养

3.1创新思维的培养

实验是利用书本上的理论知识解决实际问题的一个重要过程,对学生的思维方式具有一定的影响[5-6]。大型精密仪器常常是集物理、化学、电子和数学等多个学科高度综合的产物[7]。如果在本科教学过程中合理使用大型精密仪器,学生就可以早早接触到更高端和更前沿的专业技术,满足学生的求知欲,提高学生对新鲜事物的接纳程度,学生的创新思维也可以得到一定的锻炼,在今后的工作和学习过程中考虑问题也会更加系统和全面,同时富有创造性。

3.2综合能力的培养

通过对本科生开设大型精密仪器的选修课程,可以将高校所拥有的为数不多的大型精密仪器更高效的应用于本科教学中。同时,学生根据兴趣自行选择、设计并完成一个完整的创新型实验,不仅可以让学生亲手操作大型仪器,深入了解大型仪器的使用方法和应用领域,提高学生的动手能力,而且可以促进学生更加积极主动的学习和思考,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,使学生的综合能力得到明显提升。

3.3对本科生就业的影响

随着工业的快速发展,本科生毕业后将面对一个对个人技能和综合素质要求都非常高的社会[8]。学生不仅需要在课堂上学习大量的理论知识,还要通过多种实验课程的锻炼,特别是对大型精密仪器的使用,将所学理论知识运用到实践中,使自己成为一个应用型人才,更好地步入职场。

4结束语

大型精密仪器是高校综合实力的体现,除了为高校科研服务外,更重要的是为人才培养服务。本文针对目前大型仪器在本科教学中的使用现状和存在问题提出了几点建议,希望能够提升大型精密仪器设备在高校中的利用率,给学生更多的实践机会,培养学生的创新思维和动手能力,提高学生的技能水平和综合素质,为社会和企业培养出更多优秀的创新型人才。

参考文献

[1]云雯,王崇均,李仁炳,等.大型仪器在本科化学实验教学中的应用现状与改革[J].广东化工,2019,46(07):246-247.

[2]李永秀.大型仪器在气象类专业本科实践教学中的应用[J].科技创新导报,2016(17):144-144.

[3]梁向晖,钟伟强,毛秋平.大型仪器在本科化学实验教学中的实践与探索[J].广东化工,2014,41(21):214-214.

[4]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(7):296-298.

[5]宋洪海.大型精密仪器在实验教学中的应用探索[J].中国现代教育装备,2018(3):6-8.

[6]文长春,赵彦春.高校大型仪器优势资源培养学生实践能力新模式探索[J].广州化工,2015(8):205-206.

[7]刘渝萍,周小元,张红菊,等.高校大型仪器开放共享平台的多元化建设[J].实验室研究与探索,2018,37(2):285-288.

[8]孙丽华.论大学生的综合素质与就业竞争力的培养[J].教育与职业,2014(3):90-91.

作者:陈杰 马明硕 曾晓丹 金华 刘治刚 高艳 单位:吉林化工学院

大型精密仪器在实验教学中的应用

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