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：利用學院現(xiàn)有的大型儀器設(shè)備，在本科生中開設(shè)“生命科學儀器分析”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)，并配合學校和學院的一些措施增強培養(yǎng)效果。一方面促進本科教學質(zhì)量，增強學生綜合能力，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，大型儀器在教學中發(fā)揮的作用比較小。鑒于此，本文對利用學院大型儀器設(shè)備對本科學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評估，其中一項就是單位學生擁有的儀器價值，所以學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)備本是為本科教學評估而購買的，其目的也應(yīng)該是為本科教學服務(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)以本科教學優(yōu)先。
高校大型儀器設(shè)備用于本科教學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，用于本科教學則比較少。這主要是因為這些設(shè)備價格昂貴，數(shù)量少，學生只能走馬觀花地參觀或簡單使用，而且用于教學不像用于科研能馬上出成果。用于本科教學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中開發(fā)學生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、提高學生的綜合素質(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體系，增加綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗項目，把學生作為實驗教學的主體，強調(diào)學生的積極參與，利于形成師生互動的實驗教學氛圍，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
大型儀器設(shè)備是培養(yǎng)學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，盡早讓學生了解生命科學研究中常用的大型精密分析儀器設(shè)備，為將來用于科學研究做好基礎(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)汲取并融合了當代化學、物理學、數(shù)學、光學、電子學、計算機科學及信息技術(shù)等多學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、“生命科學儀器分析”的課程設(shè)計
本院擁有顯微鏡，流式細胞儀，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)，針對本院本科學生開設(shè)了“生命科學儀器分析”課程。
1.“生命科學儀器分析”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。對它的學習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。前期課堂教學以激發(fā)學生興趣為主，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，以安徽師范大學生命科學學院綜合實驗中心大型儀器開放式科研教學平臺為依托，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，介紹生命科學儀器在生命科學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方向的指導教材，專門用于生命科學領(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，導致生物儀器分析教材實用性受到限制�；谶@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《生物科學儀器分析》。該教材涵蓋了大型光學顯微鏡、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、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識和相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)，學生也往往無法深刻理解，容易產(chǎn)生厭煩情緒，如果學生不愿意聽，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、農(nóng)殘檢驗都要用到一些分析儀器。歷年生物醫(yī)學諾貝爾獎更是離不開這些分析檢測儀器。
為使學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，實驗科學更是如此，但由于本科教學人數(shù)較多，每種儀器又僅有一臺，學生只能簡單了解和進行一些最基本的操作。所以，從學習此課程的學生中挑選一部分興趣濃厚、知識結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)比較好且責任心強、細致認真的學生進一步培養(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，所以學生不僅要有知識結(jié)構(gòu)，細心和責任心尤為重要，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習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)更重要的是自學能力，故采用沒有標準答案的開放題目，測試學生的自學和檢索文獻、解決問題的能力。
現(xiàn)場詳細降解：此階段由于人數(shù)較少，學生的目的明確，而且已了解儀器的基本情況，可以在儀器現(xiàn)場進行較詳細的培訓，包括儀器的基本結(jié)構(gòu)、功能、基本操作、基本維護，使得學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，針對不同種類的儀器，為學生補充相關(guān)的背景知識。比如顯微鏡，是生命科學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、無機化學和有機物化學的基本知識、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問，需要學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擔，還能增加學習的效果，學生在課下還可以交流，類似研究生的培養(yǎng)。
2）課題培養(yǎng)。學校和學院開設(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位，既了解生物學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、促進教學效果需要的配套措施
興趣是最重要的老師，但有時學生難免有惰性，對于選進來進一步學習的學生也需要有一定的獎懲措施來促進學習。
1.加分政策
進階學習的學生如果學習效果經(jīng)考核合格，能夠獨立操作一臺大型儀器，可以加學分。
2.技術(shù)認證
經(jīng)過2～3年理論和實踐的培訓，經(jīng)考核達到一定水平，學院和學�？梢灶C發(fā)校級技術(shù)認證的證書，對學生的能力進行認證，增強學生就業(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)“生命科學儀器分析”課程不僅能夠讓大部分學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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