简论利用高校大型仪器进行人才培养的探讨和实践

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论文摘要：利用学院现有的大型仪器设备，在本科生中开设“生命科学仪器分析”课程，并进行分层次的人才培养，即基础培养和高级技能培养。高级技能培养采用研究生式培养模式，利用创新课题和平时分析测试中心的测试任务进行人才培养，并配合学校和学院的一些措施增强培养效果。一方面促进本科教学质量，增强学生综合能力，促进就业，同时也为大型仪器设备培养专业的使用人才。

论文关键词：高校；大型仪器设备；人才培养

随着我国经济的发展及对高校教学科研的投入逐年增加，高校拥有的大型精密仪器设备也逐年增加，但是目前普遍存在的问题是仪器效益低，大型仪器专业操作人才缺乏。同时，大型仪器在教学中发挥的作用比较小。鉴于此，本文对利用学院大型仪器设备对本科学生进行仪器操作的人才培养进行探讨。

一、大型仪器设备在本科人才培养中的意义

高校大型仪器设备应该为人才培养服务。2003年起，教育部对全国的普通高校进行了本科教学评估，其中一项就是单位学生拥有的仪器价值，所以学校购置了许多大型精密仪器设备，可以说许多普通高校的大型仪器设备本是为本科教学评估而购买的，其目的也应该是为本科教学服务。本校的大型精密仪器设备管理制度也规定：大型仪器的使用应以本科教学优先。

高校大型仪器设备用于本科教学也是提高仪器使用效益的手段之一。目前高校大型仪器设备普遍存在的问题是仪器设备的使用效益低，而且主要是用于科研，用于本科教学则比较少。这主要是因为这些设备价格昂贵，数量少，学生只能走马观花地参观或简单使用，而且用于教学不像用于科研能马上出成果。用于本科教学不仅能提高仪器使用率，提高其价值，而且也符合仪器购买的初衷。

仪器设备是开展实验教学的关键支撑条件，大型精密仪器设备更是本科实验教学中开发学生的创新意识、培养学生的创新能力、提高学生的综合素质的基础条件之一。围绕大型仪器设备的功能开发与应用，调整验证性实验为主的实验教学体系，增加综合性、设计性和创新性实验项目，把学生作为实验教学的主体，强调学生的积极参与，利于形成师生互动的实验教学氛围，培养学生的创新能力。

大型仪器设备是培养学生科研能力的重要基础。培养未来的科技工作者是高校的重要任务，所以在本科生中开设介绍大型精密仪器设备的课程，尽早让学生了解生命科学研究中常用的大型精密分析仪器设备，为将来用于科学研究做好基础，有着重要的意义。精密仪器的购置首先应是为了培养人才。科学技术的飞速发展要求尽快地将先进的技术手段传授给学生。

在本科时期开设大型仪器的课程对培养大型仪器专业人才大有裨益。高校大型仪器效益低的一个重要原因是专业人才的缺乏，所以在本科生中开设大型仪器的课程，并采用分层次培养，也是培养大型仪器专业人才的很好途径。大型仪器专业人才培养难度大，主要是因为生物仪器分析技术汲取并融合了当代化学、物理学、数学、光学、电子学、计算机科学及信息技术等多学科的新成果与新技术，需要较宽的知识面，尽早开设此课对培养大型仪器的专业人才大有裨益。

二、“生命科学仪器分析”的课程设计

本院拥有显微镜，流式细胞仪，液相、气相色谱仪，荧光分光光度计，原子吸收分光光度计，实时荧光定量PCR等。尤其是显微镜，包括荧光显微镜、倒置显微镜、相差显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜，几乎包括所有常用生物显微镜。以此为基础，针对本院本科学生开设了“生命科学仪器分析”课程。

1.“生命科学仪器分析”课程的特点

生物仪器分析技术主要讲授生命科学领域常用大型仪器设备的运行原理、基本结构及其用途。本门课程是各种理论和实践的充分结合，能够服务于生产和研究等实用性很强的工作之中。对它的学习过程将是一个知识综合运用能力和分析解决问题能力的提高过程。本课程采用分阶段培养人才。前期课堂教学以激发学生兴趣为主，介绍各仪器的基本原理和结构及其运用，后期采用更加灵活多样的方式培养实践操作技能和高级技巧。

2.课程内容建设

“生命科学仪器分析”课程内容建设紧密结合科研和实际生活，以安徽师范大学生命科学学院综合实验中心大型仪器开放式科研教学平台为依托，选取在生产和科研中具有广泛用途的生物分析仪器作为该课程的主要内容，以影视剧情节和诺贝尔奖及实际生活中活生生的例子为引子，介绍生命科学仪器在生命科学研究和实际生活中的功用，以仪器的原理结构和基本操作为核心。

3.实验教材建设

高校介绍生物领域大型仪器的教材多为分析化学方向的指导教材，专门用于生命科学领域的生物仪器分析实验教材很少，且因仪器设备的种类和型号不同，导致生物仪器分析教材实用性受到限制。基于这种现状和本院生物分析仪器的配备情况编写了适合本校本科生使用的《生物科学仪器分析》。该教材涵盖了大型光学显微镜、激光共聚焦显微镜、电子显微镜、高效液相色谱、气相色谱及气质联用仪、流式细胞仪、荧光定量PCR仪、荧光分光光度计、原子吸收分光光度计等。

4.课程培养方式

“生物科学仪器分析”课程采用两个阶段培养：仪器基本知识、实践技能的基本培养和高级技能的培养。

（1）基础技能培养。初级阶段的培养主要采用采用理论课程讲授和现场参观以及仪器的简单操作，主要目的一方面是培养学生的兴趣，另一方面进行仪器概论讲解，讲述仪器之间的共同点，以达到融会贯通的效果。

由于课程讲授的仪器种类较多，每种仪器的结构和原理又不相同，而且往往会涉及到物理、化学、计算机软件和自动化等知识，靠课堂的时间难以讲授清楚，而且由于缺乏感性认识和相应的知识结构，学生也往往无法深刻理解，容易产生厌烦情绪，如果学生不愿意听，再有用的课程也没有意义。所以结合实践尤其重要，除了现场的讲解和功能演示外，课堂讲授尤其结合科研和生活实践，以影视剧情节和诺贝尔奖及实际生活中活生生的例子为引子。比如现在深受大学生喜爱的一部电视剧《法证先锋》，经常会检验一些成分、指标等，都会用到一些分析仪器。近来食品安全比较热门，三聚氰胺、瘦肉精事件、重金属超标、农残检验都要用到一些分析仪器。历年生物医学诺贝尔奖更是离不开这些分析检测仪器。 "

为使学生能够达到融会贯通的目的，该课程还重点阐述清仪器的原理和不同仪器结构的相通之处。大书法家王曦之苦练书法，始终不能悟出真谛，后来练剑，却悟出书法的真谛。讲解一些仪器不仅有利于学生更好的理解，还可能促进仪器的创新和仪器功能的开发。比如基本许多的自动化仪器，信号采集通常都采用光电倍增管来记录信号；质谱仪、电镜等都需要真空泵来制造真空环境；激光共聚焦和流式细胞仪都采用激光光源；显微镜、分光光度计类仪器都需要一些滤光片或光栅等。

仪器技术是一门实践性很强的技术，理论知识必不可少，实践运用更是最终目的，理论结合实践是必不可少的，实验科学更是如此，但由于本科教学人数较多，每种仪器又仅有一台，学生只能简单了解和进行一些最基本的操作。所以，从学习此课程的学生中挑选一部分兴趣浓厚、知识结构基础比较好且责任心强、细致认真的学生进一步培养，意在培养能够独立操作大型仪器的人才。因为大型仪器价格昂贵，所以学生不仅要有知识结构，细心和责任心尤为重要，才能尽可能避免仪器的损坏。

（2）高级技能培养的程序和方式。

人员的选定：理论课程结束后，对希望进一步深入学习的人进行专门考核选拨，包括原理、结构和维护保养的相关知识等。因进阶培养更重要的是自学能力，故采用没有标准答案的开放题目，测试学生的自学和检索文献、解决问题的能力。

现场详细降解：此阶段由于人数较少，学生的目的明确，而且已了解仪器的基本情况，可以在仪器现场进行较详细的培训，包括仪器的基本结构、功能、基本操作、基本维护，使得学生能够进行基本的操作。

进一步补充相关知识。进行理论知识的系统深入培训，针对不同种类的仪器，为学生补充相关的背景知识。比如显微镜，是生命科学中使用很广泛的仪器设备，现在的大型显微镜功能强大，要用好维护好需要了解许多知识，包括显微镜的基本知识和概念、应用光学的一些知识、显微摄影的知识、光与色的知识、显微图像处理知识。色谱类仪器需要最基本的色谱理论、无机化学和有机物化学的基本知识、常用检测器技术、样品前处理技术、方法开发技术、色谱柱技术等，每一项都有很大的学问，需要学生能够较深入地了解这些，对深入开发仪器功能和遇到问题如何解决有非常重要的作用。

培养模式：专业培养采用类似于研究生的培养模式。

1）每年都选一批人，这样就可以上一届带下一届，这样不仅能减轻老师的负担，还能增加学习的效果，学生在课下还可以交流，类似研究生的培养。

2）课题培养。学校和学院开设开放课题、创新课题、大型仪器使用专项基金等。利用课题来使用仪器，增加实战经验，更深入了解仪器的使用，同时可以完成本科毕业论文。

3）大型仪器平台是共享的，平时就会对校内和校外共享使用，这也是学生锻炼的好机会。

4）仪器公司的技术支持人员大部分具有硕士或博士学位，既了解生物学问题又精通仪器原理和应用范围，在主观上十分愿意参与高校的教学活动，是一支重要的不可忽视的教师资源。

5）善用仪器公司的技术服务热线。目前大型精密仪器90%以上都是国外的大型跨国公司的产品，其售后服务，尤其是技术服务都很好。

三、促进教学效果需要的配套措施

兴趣是最重要的老师，但有时学生难免有惰性，对于选进来进一步学习的学生也需要有一定的奖惩措施来促进学习。

1.加分政策

进阶学习的学生如果学习效果经考核合格，能够独立操作一台大型仪器，可以加学分。

2.技术认证

经过2～3年理论和实践的培训，经考核达到一定水平，学院和学校可以颁发校级技术认证的证书，对学生的能力进行认证，增强学生就业的竞争力。

3.物质奖励

如果仪器共享效益较好，学生在帮老师完成测试任务、锻炼自己能力的同时，还可以获得经济上的奖励。

四、结束语

采用分阶段培养，在本科生中开设“生命科学仪器分析”课程不仅能够让大部分学生尽早了解大型仪器在科研和生活中的用途，增加知识面，促进就业，而且能培养一批专业的大型仪器操作人才。