高校大型仪器设备融入本科实验教学体系的探索与实践

吴甲，葛志明

（南通大学国有资产管理处，江苏 南通 226019）

目前，产业变革和科技革命竞争日益激烈，《加快推进教育现代化实施方案（2018-2022年）》指出，要推进高等教育内涵发展，提升高等学校科学研究与创新服务能力。因此，高校要整合教育资源，建立以科研和创新为核心的人才培养、科学研究、服务社会架构体系。大型仪器作为高校开展科学研究重要工具，在高质量人才培养过程中，应当发挥更加重要的作用，高校学生如果能够接受专业仪器体验和熏陶，对建立和培养自学和再学习的能力，提升发现问题和解决问题的水平，培养具有理论问题分析和实践探索求解能力的人才至关重要。

1 大型仪器设备对本科人才培养的重要意义

1.1 大型仪器设备潜能挖掘需要

大型仪器设备是开展科学研究的物质基础。据科技部和国家市场监督管理总局数据，截至2021年，全国50万以上大型科研仪器设备的保有量已经超过10万台套，但是，大型仪器设备的高投入没有形成相应的效益，目前还存在运转效率不高、有效机时偏低、服务形式简单、功能利用和开发不充分等问题。高校作为大型仪器设备主要分布单位之一，在机制健全、平台建立、队伍建设、统筹管理等方面做了一系列开放共享探索，如果从人才培养角度对大型仪器使用方向进行二次规划，将有利于进一步充分挖掘仪器全生命周期内的价值潜力。

1.2 高校人才培养模式变革需要

《关于加强基础学科人才培养的意见》指出，要发挥高校培养基础研究人才主力军作用，为国家创新发展培养基础研究人才。为了战略目标实现，高校不仅要注重理论知识的传授，更需要重视创造力的培养。科学研究是培养创新能力的最有效方式，在本科教育阶段，保证一定量的科研时间投入，让学生学习基础知识的同时，在研究实践中学以致用，可以激发学生的学习兴趣继而发展成学术志趣，让学生在本科阶段获得一定的学术经验和成果，主动地思索未来学科研究方向，对其今后的研究生学习以及进一步深造有很大的帮助作用。

2 高校大型仪器面向本科生开放面临的困难和问题

2.1 大型仪器得不到集中

按照委托-代理理论，学校是大型仪器设备所有权者，二级学院行使大型仪器设备的管理权和使用权。目前，虽然多所学校纷纷建立了大型仪器设备开放共享虚拟平台，但是，由于受限于经费管理模式分散以及二级学院未建立共享实体平台等因素，二级学院的高精尖的仪器设备使用权大多数分散在各课题组，二级学院对其缺乏有效的管理和使用约束，青年教师甚至实验中心工作人员也无权使用。课题组在完成课题研究后，仪器将不再发挥作用，整体利用率不高甚至处于半闲置状态，也造成了大型仪器设备资源的浪费。

2.2 工作量得不到认可

虽然大多数高校沿用《高等学校贵重仪器设备年度效益评价表》考核主体框架，将人才培养纳入考核指标范畴，但是，各个高校对人才培养工作量认定和使用标准各不相同，如果学校方面未打通管理体制机制，人才培养则不计入教学工作量，在绩效分配、职称评定等情况下均不予认可，对机组人员将大型仪器设备用于人才培养的积极性造成影响。因此，在目前以机时、收入和成果考核为导向的考核体系下，机组人员往往更倾向于利用大型仪器设备开展科研课题合作、样品检测等共享服务，以至于留给大型仪器设备服务教学的空间非常有限。

2.3 课程得不到建设

大型仪器设备一般属于精密贵重仪器，要求操作者不仅严格遵守实验室安全要求，保证仪器运行的水路、电路、气路、磁场、震动等环境要求，还要求操作者经过系统培训，熟练掌握仪器的操作规程。对于本科生来讲，由于其知识结构和水平还达不到大型仪器设备操作要求，而且由于大型仪器设备单价高、台套数少的特性，使不少课程建设者都望而却步。在实际开展大型仪器设备教学时，一般以短期的现场观摩演示为主，没有适用于本科生的循序渐进课程教学体系，也没有统一的大型仪器设备实验教学目标、计划和课程建设标准。

2.4 经费得不到保障

大型仪器设备运行费用包括耗材费用、维修费用、人工费用、折旧费用等。如果学校没有单独开辟大型仪器设备教学运行费用，将使得大型仪器设备的使用和维修等情况无法保障，甚至如果操作不当，损坏后维修价格高昂、维修周期长。由于目前大型仪器设备本科教学工作量，无法转化为学校认可的机时和成果，所以无法获得维修费资助和相关补贴保障，这些运行费用只能从教师自己的课题运行经费支出，因此严重影响了开展大型仪器设备实验教学的主动性和积极性。

3 “3+X”大型仪器设备服务教学的方法

为了发挥大型仪器设备在人才培养方面的价值，南通大学依托现有大型仪器设备，开展仪器服务教学的探索和实践，建立“制度+平台+经费”的大型仪器设备本科教学体系，开设针对不同专业的大型仪器设备教学方案X，从而实现大型仪器设备主动地、系统地、精准地服务于本科实验教学的目的。

3.1 建立协同制度体系

要进一步发挥大型仪器设备在本科教学中的作用，就要从大型仪器设备全生命周期管理角度，在购置、使用、共享、考核、处置等环节对仪器服务于教学做出明确规定。

学校大型仪器设备购置论证管理办法规定，要根据仪器的属性，在购置论证阶段就规划每年用于人才培养的机时数；学校大型仪器设备维修管理办法规定，根据仪器设备服务于本科教学的机时数，维修论证时给予资助经费倾斜；学校大型仪器设备开放基金政策规定，每年必须设置一定比例的学生项目，用于支持本科生使用共享仪器开展实践创新研究；学校大型仪器设备考核管理办法规定，人才培养机时应不低于购置论证规划的机时数量，对于性能指标下降的仪器，可免于参加考核，但是，须在人才培养领域继续发挥作用。此外，学校实验教学文件规定，大型仪器设备教学课程所取得的学分可以加入实验教学总学分；学校职称评定办法规定，实验技术人员从事的大型仪器设备教学工作量可以纳入对教学工作量要求范畴。

3.2 搭建统一软硬件平台

为了实现对学科的集中管理，促进学科资源的互通融合，南通大学实施了学部管理体系，通过建立工学部、医学部、理学部等方式，并建设相应学部大楼，将同一学部通用的大型仪器设备集中存放在公共实验场地，实验中心主任负责平台运行，并且配备一定的专兼职机组人员，实现大型仪器设备科学管理、集中共用，不仅为科研测试提供了良好的平台便利，也为大型仪器设备实践教学深入开展提供了硬件支撑，极大地提升了仪器服务教学的能力。

信息化平台方面，学校搭建了大型仪器设备线上共享服务平台。早期的平台主要专注于服务科研所需仪器资源的预约使用、自动计费、数据统计等方面。升级后，平台将仪器教学培训也纳入服务范畴，提供在线仪器课程、发布教学培训公告、设立实验项目库。平台对仪器服务于实验教学数据进行统一收集和利用，为平台大型仪器设备申购、维修、考核论证做决策参考。此外，为了向学生提供更加便利的服务，平台同时提供电脑端和移动端应用，在预约前一天，平台自动向移动端发送消息，提醒按时参加预约的培训课程。

3.3 提供运行保障经费

学校通过设置专项经费加大对仪器教学活动的资助力度，提高大型仪器设备机组和学院主动承担实验教学的主动性和积极性。学校在开放基金中设立“学生创新专项基金”，用于鼓励师生围绕大型仪器设备开展教学和创新活动，让对仪器科研和创新有兴趣、有能力的学生脱颖而出；设立大型仪器设备教学研究项目，用于鼓励教师主动对日常教学活动中，融入、用好大型仪器设备，提供更多的解决方案。

在大型仪器设备运行经费方面，进一步加强经费使用时对大型仪器设备教学活动的倾斜力度。例如，维修经费为负责教学活动的大型仪器设备全额资助维修费用，减少大型仪器设备机组人员对大型仪器设备投入教学后产生损坏的后顾之忧；二级学院拟购置用于本科实验教学活动的大型仪器设备，则通过专业建设经费予以购置经费资助，论证时纳入优先购置级别；大型仪器设备收入分配时，学校会根据开放共享程度和承担实验教学情况，对共享大型仪器设备机组予以耗材、劳务等额外的补助和支持。

3.4 建设专业化教学方案

（1）建立教学微课程，实施精准化教学。大型仪器设备人才培养模式的改革，要以优质的、丰富的课程资源作为教学载体和基本条件。为此，学校鼓励建立大型仪器设备线上微课程视频库，课程内容涵盖仪器基本原理、操作规程、日常维护等内容。

微课程视频教学不仅可以弥补大型仪器设备资源和师资力量的不足，让大型仪器设备优质教学内容得以广泛传播，还有助于学生在实际操作前，熟悉和掌握仪器的基本知识和操作规程，使学生的专业水平和创新能力在线上学习、线下实践的交替中得到提升。为了提高微课程的针对性和专业性，学校还鼓励教师开辟对某一专业的大型仪器设备教学计划，通过精准安排教学实践内容，为学生专业理论知识的巩固、验证、应用提供了良好的基础。

（2）定期组织微培训，丰富仪器教学文化。为了增加学生与大型仪器设备近距离互动体验的机会，学校平台定期组织仪器微培训活动。通过发布微培训公告，鼓励学生参加体验式培训，通过微培训后的考核，可取得初级操作资格证书，具备开展基础操作的资质，学生后期还可以继续参加学习提升操作级别。通过微培训，将学校大型仪器设备向本科生开放，改变了大型仪器设备主要用于科研的现状，不仅为各专业学生提供仪器基本知识、操作技术指导的基础培训，而且扩展了本科生的视野，提高了他们分析问题、解决问题和实践操作能力，这种灵活的模式是强化不同专业学生跨学科学习、构建交叉融合知识体系的重要方式，有效地将学校科研仪器优势资源转变为实践教学优势资源。

（3）开展导师实验项目，提供创新实践平台。大型仪器设备知识和技能的培训目的不仅是技能的简单重复，也是后期开展具体研究工作的基础，只有基于“知识+技能+行为”三个维度的培训，方能举一反三，真正具备和掌握大仪分析能力。

为了能够让学生所学的大型仪器设备知识学以致用，强化学习和培训的效果，学校通过组织导师实验项目的方式，引导学生深度参与相关实验的方案设计、过程实施和结果分析，将所学的大型仪器设备基础理论知识和实际操作技能，转化为利用大型仪器设备解决实际问题的能力。学校大型仪器设备还深度服务于大学生创新课题研究和各类学生竞赛，为学校本科生的培养提供了有力保障。

4 结语

大型仪器设备在教学方面的探索，促进了教学资源、教学过程和教学体验的阵地转型，有助于进一步丰富和完善本科生实验教学体系，在开拓学生专业视野，保证技术型、创新型高质量本科人才的培养的同时，也解决了学校大型仪器特色资源使用不充分、不均衡的问题，从而实现了人才培养效益和仪器利用效率的“双提升”。