化工类高校大型仪器助力创新人才培养新途径*

金 华，马明硕，刘治刚，曾晓丹，高 艳，陈 杰，王珊珊，金 星

(吉林化工学院分析测试中心，吉林 吉林 132022)

在新一轮科技革命和产业变革的时代背景下，新技术、新产业、新业态及新模式对我国高等工程教育的人才培养模式提出了新标准。高校人才培养要面向新兴产业和区域发展的需求，系统推进高等教育改革，服务于新时代国家的战略发展[1-2]。未来人才要满足工程实践能力强、具有创新创业意识、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才的要求[3]。目前，我国“新工科”建设已经奏响了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”“三部曲”，开拓了工程教育改革的新路线。这三个指导性文件明确了高校人才培养就是要围绕落实立德树人这一根本任务，坚持以学生发展为中心，系统优化“新工科”人才培养体系。创新是引领发展的第一动力，“新工科”之新的本质就在于创新[4]。对于化工类高校而言，把最新的科技创新成果及时转化为知识体系和教学内容，让学生时时处处能够学习和了解科学研究的最前沿，为学生创造更多参与重大项目、重大课题的机会，接受更多科研实践的锻炼，是创新教育的重要途径。

一直以来，高校实验室的科学仪器和分析设备都是人才培养和科研实践的必备硬件设施，但由于大型仪器价格昂贵，操作复杂，维修费用高等因素，针对学生的使用率普遍偏低。如何将大型仪器设备有效融入到高校实践教学当中，做到既能提高大型仪器设备的利用率，又能在学生科学思维能力、创新能力与实践探索能力的培养中发挥重要作用，更好的将基础理论转化为实践应用，助力“新工科”创新人才培养体系的建设是亟待探讨和解决的问题。

1 分析测试中心大型仪器设备简介

我校分析测试中心是学校直属大型教学、科研中心，目前拥有大型精密仪器20台套，包括如：透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、热分析仪(TGA)、红外光谱仪(FT-IR)、液相色谱仪(LC)、凝胶色谱(GPC)、气相色谱仪(GC)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、全谱直读等离子体发射光谱仪(ICP)、元素分析仪(EA)、原子吸收光谱仪(AAS)、原子荧光光谱仪(AFS)、紫外可见漫发射光谱仪(UV-Vis)等10万元以上大型精密分析测试仪器17台套。如果能够通过大型仪器训练教学平台的建立将教学与科研实践有效融合，利用高水平研究对人才培养的支撑作用，将会更好的发挥这些仪器设备在大学生创新培养中的功能，推进“新工科”人才培养体系的建设。现根据我校分析测试中心大型仪器的种类及多年来的使用情况和存在的问题，对我校基于大型仪器设备开展的理论教学及实践教学建设提出几点思考和建议。

2 大型仪器助力创新人才培养体系的建设框架

在“新工科”背景下，化工类高校的教育改革方向是深化和加强教育体系建设，多学科融会贯通，搭建创新实训平台，开展科研反哺教学、产教融合等人才培养模式[5]。因此，依托我校分析测试中心大型仪器设备构建创新人才培养体系要从理论教学体系建设和实验教学体系建设两方面着手。理论教学体系建设应针对不同专业及层次的大学生开展仪器分析检测技术Ⅰ(选修课)及仪器分析检测技术Ⅱ(必修课)。实验教学体系建设本着多管齐下，协同育人的原则，从开放性实验教学、学术报告及科技讲座、学生独立操作资格认定制度的设立、教师科研项目实训平台、资助青年教师科研项目及大学生竞赛项目等几方面开展工作，该创新人才培养体系的结构如图1所示。

图1 基于大型仪器的创新人才培养体系建设结构图

3 大型仪器助力创新人才培养体系建设的实施途径

3.1 针对本科生及研究生开设大型仪器的理论教学

将大型仪器设备的使用技能训练纳入教学大纲，针对化学与制药工程、石油化工、材料科学与工程、资源与环境工程、生物与食品工程、机电工程学院的本科生开设“仪器分析检测技术Ⅰ”选修课程；同时针对化学与制药工程、石油化工、材料科学与工程学院研究生开设32学时“仪器分析检测技术Ⅱ”必修课程。加大力度普及与大型仪器相关的基础知识，尤其让学生深入掌握本学科涉及的一些先进仪器，了解该领域的前沿，拓宽学生的视野，激发学生对自己专业方向的认知度；同时也能为学生营造出创新教育的环境和氛围，为创新能力的培养奠定基础。

3.2 针对本科生及研究生开设大型仪器的实验教学

3.2.1 开放性实验教学

开放性实验教学不但可以使学生掌握大型仪器设备的原理、常用操作和使用方法，还可以在利用大型仪器设备完成实验项目过程中锻炼学生的创新能力，提高学生的动手能力和科研实践技能[6]。首先，对中心现有的大型仪器设备自行编撰“仪器分析应用技术实训讲义”创新实践教材。其次，制作与之配套的“仪器分析应用技术实训”多媒体课件，形成一套系统、完善的实验教学硬件体系。在涉及仪器分析应用较广泛的应用化学、高分子材料专业开设24学时独立设课的“仪器分析应用技术实训”开放性实验课程。针对不同层次的学生开设不同的创新实践课程，将学生分为若干研究小组(一般4人1组)，每个学生根据自身专业背景、科研需求及兴趣自选2台大型仪器，中心专职教师从仪器的工作原理、常用操作到使用技巧等方面进行小班授课、系统讲解，课程结束时要求每位学生掌握所选的2台大型仪器设备的基本操作技能并通过相关考核。中心还会不定时开展有关仪器分析的学术报告或科技讲座，聘请仪器设备公司的工程师或者该领域的资深学者介绍仪器设备的性能与使用技巧或者前沿应用的实例等。这一过程不但可以拓展学生的专业领域视野，提升自主创新能力；还能为大型仪器设备的使用培养潜在用户，为学生提供更加广阔的科研实践平台。

3.2.2 学以致用提升学生的主体意识及创新素养

为了提升学生的主体意识及创新素养，更充分的发挥大型仪器设备的功能优势，中心可以在全校本科生和研究生中施行“大型仪器独立操作资格认定制度”[7]。每学期初，凡是需要进行认定的学生必须修学本中心开设的“仪器分析检测技术Ⅱ”理论课，并通过中心专职教师的一对一培训。培训结束后，中心组织学生进行实际上机操作考试及综合考核，合格后方可获得认可证，证书标明可以独立操作的仪器和项目。认可证还可以依据学生对仪器掌握的熟练程度分为一级和二级，获得一级证书的学生有机会申请仪器设备兼管助理，参与并协助中心专职教师完成仪器设备的日常操作及维护，学生兼管助理可以获得相应的机时作为奖励。这种资格认定制度的开展，一方面能够使学生掌握的理论知识在实践中得到运用；另一方面还可以培养学生的主体意识及创新能力，学生的沟通协调、独立思考以及自主科研等多方面素养也可以得到开发与锻炼。

3.2.3 多级项目协同育人

在创新人才培养实施过程中，中心进一步强化大型仪器设备在基础科学领域研究中的开发和应用，着力把最新的创新成果及时转化为知识体系和教学内容，让学生时时处处能够学习和了解科学研究的最前沿，为学生创造更多机会参与到多层次的项目和课题中，接受更多科研实践的锻炼。中心可以将仪器设备划分为有机分析组(如LC、GC、GC-MS、GPC、EA、FT-IR等)、无机分析组(如AFS、AAS、ICP、TGA、XRD等)和结构分析组(如TEM、SEM等)。各组可以根据教师的科研情况组建实践训练小组，推行“导师制”培养模式，吸纳低年级本科生参加。学生可根据个人专业及科研兴趣选择进组，在中心专职教师的指导下开展深入系统、高水平的创新实验研究。也可以将该实训内容作为本科毕业论文的研究课题，学生早进团队、早进课题，能够有更多的机会接触大型仪器设备，掌握仪器操作技能，开展科学研究，训练科研能力。

3.2.4 设立分析测试基金鼓励科研

中心还可以在全校范围内定期组织“分析测试基金”的申报工作。一方面鼓励新入职青年教师带着先进的科研项目组或课题组积极参与，另一方面鼓励大学生带着国家级或省级“创新创业实训项目”积极参与。中心聘请相关专家进行评审，对入选的项目或课题给予大型仪器设备机时的资助。中心会给入选教师和学生建立档案及账户，将机时储存在账户中备用。组内学生先要经过中心专职教师小班培训并考核合格，然后可以提前预约机时独立上机操作。“分析测试基金”的设立，一方面鼓励青年教师的科研积极性，为他们分担一部分分析测试费用，协助他们能够利用有限的经费创造更多的科研成果，为学校提升科研实力做出更多贡献。另一方面，为学生提供更多机会了解和掌握大型仪器设备的操作技能，进而培养学生的创新精神，锻炼科研能力，为“新工科”人才培养目标奠定坚实的基础。

4 结 语

本文以搭建大型仪器设备沟通平台，有效融合教学与科研，充分发挥高水平研究与技术对人才培养的支撑作用，将最前沿的创新成果及时转化为教学内容为主旨。积极开展有关大型仪器设备创新型人才培养的理论教学与实践教学体系的建设。这一举措力求更好的发挥大型仪器设备在创新型人才培养模式的建立、学生创新能力与实践探索能力培养中的重要作用，助力“新工科”工程教育改革的顺利进行。