利用高校大型儀器進行人才培養(yǎng)的探討和實踐論文
摘要：利用學(xué)院現(xiàn)有的大型儀器設(shè)備，在本科生中開設(shè)“生命科學(xué)儀器分析”課程，并進行分層次的人才培養(yǎng)，即基礎(chǔ)培養(yǎng)和高級技能培養(yǎng)。高級技能培養(yǎng)采用研究生式培養(yǎng)模式，利用創(chuàng)新課題和平時分析測試中心的測試任務(wù)進行人才培養(yǎng)，并配合學(xué)校和學(xué)院的一些措施增強培養(yǎng)效果。一方面促進本科教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生綜合能力，促進就業(yè)，同時也為大型儀器設(shè)備培養(yǎng)專業(yè)的使用人才。
關(guān)鍵詞：高校；大型儀器設(shè)備；人才培養(yǎng)
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展及對高校教學(xué)科研的投入逐年增加，高校擁有的大型精密儀器設(shè)備也逐年增加，但是目前普遍存在的問題是儀器效益低，大型儀器專業(yè)操作人才缺乏。同時，大型儀器在教學(xué)中發(fā)揮的作用比較小。鑒于此，本文對利用學(xué)院大型儀器設(shè)備對本科學(xué)生進行儀器操作的人才培養(yǎng)進行探討。
一、大型儀器設(shè)備在本科人才培養(yǎng)中的意義
高校大型儀器設(shè)備應(yīng)該為人才培養(yǎng)服務(wù)。2003年起，教育部對全國的普通高校進行了本科教學(xué)評估，其中一項就是單位學(xué)生擁有的儀器價值，所以學(xué)校購置了許多大型精密儀器設(shè)備，可以說許多普通高校的大型儀器設(shè)備本是為本科教學(xué)評估而購買的，其目的也應(yīng)該是為本科教學(xué)服務(wù)。本校的大型精密儀器設(shè)備管理制度也規(guī)定：大型儀器的使用應(yīng)以本科教學(xué)優(yōu)先。
高校大型儀器設(shè)備用于本科教學(xué)也是提高儀器使用效益的手段之一。目前高校大型儀器設(shè)備普遍存在的問題是儀器設(shè)備的使用效益低，而且主要是用于科研，用于本科教學(xué)則比較少。這主要是因為這些設(shè)備價格昂貴，數(shù)量少，學(xué)生只能走馬觀花地參觀或簡單使用，而且用于教學(xué)不像用于科研能馬上出成果。用于本科教學(xué)不僅能提高儀器使用率，提高其價值，而且也符合儀器購買的初衷。
儀器設(shè)備是開展實驗教學(xué)的關(guān)鍵支撐條件，大型精密儀器設(shè)備更是本科實驗教學(xué)中開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的基礎(chǔ)條件之一。圍繞大型儀器設(shè)備的功能開發(fā)與應(yīng)用，調(diào)整驗證性實驗為主的實驗教學(xué)體系，增加綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗項目，把學(xué)生作為實驗教學(xué)的主體，強調(diào)學(xué)生的積極參與，利于形成師生互動的實驗教學(xué)氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
大型儀器設(shè)備是培養(yǎng)學(xué)生科研能力的重要基礎(chǔ)。培養(yǎng)未來的科技工作者是高校的重要任務(wù)，所以在本科生中開設(shè)介紹大型精密儀器設(shè)備的課程，盡早讓學(xué)生了解生命科學(xué)研究中常用的大型精密分析儀器設(shè)備，為將來用于科學(xué)研究做好基礎(chǔ)，有著重要的意義。精密儀器的購置首先應(yīng)是為了培養(yǎng)人才�？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展要求盡快地將先進的技術(shù)手段傳授給學(xué)生。
在本科時期開設(shè)大型儀器的課程對培養(yǎng)大型儀器專業(yè)人才大有裨益。高校大型儀器效益低的一個重要原因是專業(yè)人才的缺乏，所以在本科生中開設(shè)大型儀器的課程，并采用分層次培養(yǎng)，也是培養(yǎng)大型儀器專業(yè)人才的很好途徑。大型儀器專業(yè)人才培養(yǎng)難度大，主要是因為生物儀器分析技術(shù)汲取并融合了當(dāng)代化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計算機科學(xué)及信息技術(shù)等多學(xué)科的新成果與新技術(shù)，需要較寬的知識面，盡早開設(shè)此課對培養(yǎng)大型儀器的專業(yè)人才大有裨益。
二、“生命科學(xué)儀器分析”的課程設(shè)計
本院擁有顯微鏡，流式細(xì)胞儀，液相、氣相色譜儀，熒光分光光度計，原子吸收分光光度計，實時熒光定量PCR等。尤其是顯微鏡，包括熒光顯微鏡、倒置顯微鏡、相差顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡，幾乎包括所有常用生物顯微鏡。以此為基礎(chǔ)，針對本院本科學(xué)生開設(shè)了“生命科學(xué)儀器分析”課程。
1.“生命科學(xué)儀器分析”課程的特點
生物儀器分析技術(shù)主要講授生命科學(xué)領(lǐng)域常用大型儀器設(shè)備的運行原理、基本結(jié)構(gòu)及其用途。本門課程是各種理論和實踐的充分結(jié)合，能夠服務(wù)于生產(chǎn)和研究等實用性很強的工作之中。對它的學(xué)習(xí)過程將是一個知識綜合運用能力和分析解決問題能力的提高過程。本課程采用分階段培養(yǎng)人才。前期課堂教學(xué)以激發(fā)學(xué)生興趣為主，介紹各儀器的基本原理和結(jié)構(gòu)及其運用，后期采用更加靈活多樣的方式培養(yǎng)實踐操作技能和高級技巧。
2.課程內(nèi)容建設(shè)
“生命科學(xué)儀器分析”課程內(nèi)容建設(shè)緊密結(jié)合科研和實際生活，以安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院綜合實驗中心大型儀器開放式科研教學(xué)平臺為依托，選取在生產(chǎn)和科研中具有廣泛用途的生物分析儀器作為該課程的主要內(nèi)容，以影視劇情節(jié)和諾貝爾獎及實際生活中活生生的例子為引子，介紹生命科學(xué)儀器在生命科學(xué)研究和實際生活中的功用，以儀器的'原理結(jié)構(gòu)和基本操作為核心。
3.實驗教材建設(shè)
高校介紹生物領(lǐng)域大型儀器的教材多為分析化學(xué)方向的指導(dǎo)教材，專門用于生命科學(xué)領(lǐng)域的生物儀器分析實驗教材很少，且因儀器設(shè)備的種類和型號不同，導(dǎo)致生物儀器分析教材實用性受到限制。基于這種現(xiàn)狀和本院生物分析儀器的配備情況編寫了適合本校本科生使用的《生物科學(xué)儀器分析》。該教材涵蓋了大型光學(xué)顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、電子顯微鏡、高效液相色譜、氣相色譜及氣質(zhì)聯(lián)用儀、流式細(xì)胞儀、熒光定量PCR儀、熒光分光光度計、原子吸收分光光度計等。
4.課程培養(yǎng)方式
“生物科學(xué)儀器分析”課程采用兩個階段培養(yǎng)：儀器基本知識、實踐技能的基本培養(yǎng)和高級技能的培養(yǎng)。
�。�1）基礎(chǔ)技能培養(yǎng)。初級階段的培養(yǎng)主要采用采用理論課程講授和現(xiàn)場參觀以及儀器的簡單操作，主要目的一方面是培養(yǎng)學(xué)生的興趣，另一方面進行儀器概論講解，講述儀器之間的共同點，以達到融會貫通的效果。
由于課程講授的儀器種類較多，每種儀器的結(jié)構(gòu)和原理又不相同，而且往往會涉及到物理、化學(xué)、計算機軟件和自動化等知識，靠課堂的時間難以講授清楚，而且由于缺乏感性認(rèn)識和相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)，學(xué)生也往往無法深刻理解，容易產(chǎn)生厭煩情緒，如果學(xué)生不愿意聽，再有用的課程也沒有意義。所以結(jié)合實踐尤其重要，除了現(xiàn)場的講解和功能演示外，課堂講授尤其結(jié)合科研和生活實踐，以影視劇情節(jié)和諾貝爾獎及實際生活中活生生的例子為引子。比如現(xiàn)在深受大學(xué)生喜愛的一部電視劇《法證先鋒》，經(jīng)常會檢驗一些成分、指標(biāo)等，都會用到一些分析儀器。近來食品安全比較熱門，三聚氰胺、瘦肉精事件、重金屬超標(biāo)、農(nóng)殘檢驗都要用到一些分析儀器。歷年生物醫(yī)學(xué)諾貝爾獎更是離不開這些分析檢測儀器。
為使學(xué)生能夠達到融會貫通的目的，該課程還重點闡述清儀器的原理和不同儀器結(jié)構(gòu)的相通之處。大書法家王曦之苦練書法，始終不能悟出真諦，后來練劍，卻悟出書法的真諦。講解一些儀器不僅有利于學(xué)生更好的理解，還可能促進儀器的創(chuàng)新和儀器功能的開發(fā)。比如基本許多的自動化儀器，信號采集通常都采用光電倍增管來記錄信號；質(zhì)譜儀、電鏡等都需要真空泵來制造真空環(huán)境；激光共聚焦和流式細(xì)胞儀都采用激光光源；顯微鏡、分光光度計類儀器都需要一些濾光片或光柵等。 儀器技術(shù)是一門實踐性很強的技術(shù)，理論知識必不可少，實踐運用更是最終目的，理論結(jié)合實踐是必不可少的，實驗科學(xué)更是如此，但由于本科教學(xué)人數(shù)較多，每種儀器又僅有一臺，學(xué)生只能簡單了解和進行一些最基本的操作。所以，從學(xué)習(xí)此課程的學(xué)生中挑選一部分興趣濃厚、知識結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)比較好且責(zé)任心強、細(xì)致認(rèn)真的學(xué)生進一步培養(yǎng)，意在培養(yǎng)能夠獨立操作大型儀器的人才。因為大型儀器價格昂貴，所以學(xué)生不僅要有知識結(jié)構(gòu)，細(xì)心和責(zé)任心尤為重要，才能盡可能避免儀器的損壞。
�。�2）高級技能培養(yǎng)的程序和方式。
人員的選定：理論課程結(jié)束后，對希望進一步深入學(xué)習(xí)的人進行專門考核選撥，包括原理、結(jié)構(gòu)和維護保養(yǎng)的相關(guān)知識等。因進階培養(yǎng)更重要的是自學(xué)能力，故采用沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的開放題目，測試學(xué)生的自學(xué)和檢索文獻、解決問題的能力。
現(xiàn)場詳細(xì)降解：此階段由于人數(shù)較少，學(xué)生的目的明確，而且已了解儀器的基本情況，可以在儀器現(xiàn)場進行較詳細(xì)的培訓(xùn)，包括儀器的基本結(jié)構(gòu)、功能、基本操作、基本維護，使得學(xué)生能夠進行基本的操作。
進一步補充相關(guān)知識。進行理論知識的系統(tǒng)深入培訓(xùn)，針對不同種類的儀器，為學(xué)生補充相關(guān)的背景知識。比如顯微鏡，是生命科學(xué)中使用很廣泛的儀器設(shè)備，現(xiàn)在的大型顯微鏡功能強大，要用好維護好需要了解許多知識，包括顯微鏡的基本知識和概念、應(yīng)用光學(xué)的一些知識、顯微攝影的知識、光與色的知識、顯微圖像處理知識。色譜類儀器需要最基本的色譜理論、無機化學(xué)和有機物化學(xué)的基本知識、常用檢測器技術(shù)、樣品前處理技術(shù)、方法開發(fā)技術(shù)、色譜柱技術(shù)等，每一項都有很大的學(xué)問，需要學(xué)生能夠較深入地了解這些，對深入開發(fā)儀器功能和遇到問題如何解決有非常重要的作用。
培養(yǎng)模式：專業(yè)培養(yǎng)采用類似于研究生的培養(yǎng)模式。
1）每年都選一批人，這樣就可以上一屆帶下一屆，這樣不僅能減輕老師的負(fù)擔(dān)，還能增加學(xué)習(xí)的效果，學(xué)生在課下還可以交流，類似研究生的培養(yǎng)。
2）課題培養(yǎng)。學(xué)校和學(xué)院開設(shè)開放課題、創(chuàng)新課題、大型儀器使用專項基金等。利用課題來使用儀器，增加實戰(zhàn)經(jīng)驗，更深入了解儀器的使用，同時可以完成本科畢業(yè)。
3）大型儀器平臺是共享的，平時就會對校內(nèi)和校外共享使用，這也是學(xué)生鍛煉的好機會。
4）儀器公司的技術(shù)支持人員大部分具有碩士或博士學(xué)位，既了解生物學(xué)問題又精通儀器原理和應(yīng)用范圍，在主觀上十分愿意參與高校的教學(xué)活動，是一支重要的不可忽視的教師資源。
5）善用儀器公司的技術(shù)服務(wù)熱線。目前大型精密儀器90%以上都是國外的大型跨國公司的產(chǎn)品，其售后服務(wù)，尤其是技術(shù)服務(wù)都很好。
三、促進教學(xué)效果需要的配套措施
興趣是最重要的老師，但有時學(xué)生難免有惰性，對于選進來進一步學(xué)習(xí)的學(xué)生也需要有一定的獎懲措施來促進學(xué)習(xí)。
1.加分政策
進階學(xué)習(xí)的學(xué)生如果學(xué)習(xí)效果經(jīng)考核合格，能夠獨立操作一臺大型儀器，可以加學(xué)分。
2.技術(shù)認(rèn)證
經(jīng)過2～3年理論和實踐的培訓(xùn)，經(jīng)考核達到一定水平，學(xué)院和學(xué)�？梢灶C發(fā)校級技術(shù)認(rèn)證的證書，對學(xué)生的能力進行認(rèn)證，增強學(xué)生就業(yè)的競爭力。
3.物質(zhì)獎勵
如果儀器共享效益較好，學(xué)生在幫老師完成測試任務(wù)、鍛煉自己能力的同時，還可以獲得經(jīng)濟上的獎勵。
四、結(jié)束語
采用分階段培養(yǎng)，在本科生中開設(shè)“生命科學(xué)儀器分析”課程不僅能夠讓大部分學(xué)生盡早了解大型儀器在科研和生活中的用途，增加知識面，促進就業(yè)，而且能培養(yǎng)一批專業(yè)的大型儀器操作人才。
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