利用高校大型儀器進(jìn)行人才培養的探討和實(shí)踐論文
摘要：利用學(xué)院現有的大型儀器設備，在本科生中開(kāi)設“生命科學(xué)儀器分析”課程，并進(jìn)行分層次的人才培養，即基礎培養和高級技能培養。高級技能培養采用研究生式培養模式，利用創(chuàng )新課題和平時(shí)分析測試中心的測試任務(wù)進(jìn)行人才培養，并配合學(xué)校和學(xué)院的一些措施增強培養效果。一方面促進(jìn)本科教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生綜合能力，促進(jìn)就業(yè)，同時(shí)也為大型儀器設備培養專(zhuān)業(yè)的使用人才。
關(guān)鍵詞：高校；大型儀器設備；人才培養
隨著(zhù)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備也逐年增加，但是目前普遍存在的問(wèn)題是儀器效益低，大型儀器專(zhuān)業(yè)操作人才缺乏。同時(shí)，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)院大型儀器設備對本科學(xué)生進(jìn)行儀器操作的人才培養進(jìn)行探討。
一、大型儀器設備在本科人才培養中的意義
高校大型儀器設備應該為人才培養服務(wù)。2003年起，教育部對全國的普通高校進(jìn)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(jià)值，所以學(xué)校購置了許多大型精密儀器設備，可以說(shuō)許多普通高校的大型儀器設備本是為本科教學(xué)評估而購買(mǎi)的，其目的也應該是為本科教學(xué)服務(wù)。本校的大型精密儀器設備管理制度也規定：大型儀器的使用應以本科教學(xué)優(yōu)先。
高校大型儀器設備用于本科教學(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備普遍存在的問(wèn)題是儀器設備的使用效益低，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備價(jià)格昂貴，數量少，學(xué)生只能走馬觀(guān)花地參觀(guān)或簡(jiǎn)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(jià)值，而且也符合儀器購買(mǎi)的初衷。
儀器設備是開(kāi)展實(shí)驗教學(xué)的關(guān)鍵支撐條件，大型精密儀器設備更是本科實(shí)驗教學(xué)中開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新意識、培養學(xué)生的創(chuàng )新能力、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的基礎條件之一。圍繞大型儀器設備的功能開(kāi)發(fā)與應用，調整驗證性實(shí)驗為主的實(shí)驗教學(xué)體系，增加綜合性、設計性和創(chuàng )新性實(shí)驗項目，把學(xué)生作為實(shí)驗教學(xué)的主體，強調學(xué)生的積極參與，利于形成師生互動(dòng)的實(shí)驗教學(xué)氛圍，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。
大型儀器設備是培養學(xué)生科研能力的重要基礎。培養未來(lái)的科技工作者是高校的重要任務(wù)，所以在本科生中開(kāi)設介紹大型精密儀器設備的課程，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備，為將來(lái)用于科學(xué)研究做好基礎，有著(zhù)重要的意義。精密儀器的購置首先應是為了培養人才�？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展要求盡快地將先進(jìn)的技術(shù)手段傳授給學(xué)生。
在本科時(shí)期開(kāi)設大型儀器的課程對培養大型儀器專(zhuān)業(yè)人才大有裨益。高校大型儀器效益低的一個(gè)重要原因是專(zhuān)業(yè)人才的缺乏，所以在本科生中開(kāi)設大型儀器的課程，并采用分層次培養，也是培養大型儀器專(zhuān)業(yè)人才的很好途徑。大型儀器專(zhuān)業(yè)人才培養難度大，主要是因為生物儀器分析技術(shù)汲取并融合了當代化學(xué)、物理學(xué)、數學(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(kāi)設此課對培養大型儀器的專(zhuān)業(yè)人才大有裨益。
二、“生命科學(xué)儀器分析”的課程設計
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(shí)時(shí)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，針對本院本科學(xué)生開(kāi)設了“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(diǎn)
生物儀器分析技術(shù)主要講授生命科學(xué)領(lǐng)域常用大型儀器設備的運行原理、基本結構及其用途。本門(mén)課程是各種理論和實(shí)踐的充分結合，能夠服務(wù)于生產(chǎn)和研究等實(shí)用性很強的工作之中。對它的學(xué)習過(guò)程將是一個(gè)知識綜合運用能力和分析解決問(wèn)題能力的提高過(guò)程。本課程采用分階段培養人才。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構及其運用，后期采用更加靈活多樣的方式培養實(shí)踐操作技能和高級技巧。
2.課程內容建設
“生命科學(xué)儀器分析”課程內容建設緊密結合科研和實(shí)際生活，以安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院綜合實(shí)驗中心大型儀器開(kāi)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容，以影視劇情節和諾貝爾獎及實(shí)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(shí)際生活中的功用，以?xún)x器的'原理結構和基本操作為核心。
3.實(shí)驗教材建設
高校介紹生物領(lǐng)域大型儀器的教材多為分析化學(xué)方向的指導教材，專(zhuān)門(mén)用于生命科學(xué)領(lǐng)域的生物儀器分析實(shí)驗教材很少，且因儀器設備的種類(lèi)和型號不同，導致生物儀器分析教材實(shí)用性受到限制�；谶@種現狀和本院生物分析儀器的配備情況編寫(xiě)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.課程培養方式
“生物科學(xué)儀器分析”課程采用兩個(gè)階段培養：儀器基本知識、實(shí)踐技能的基本培養和高級技能的培養。
�。�1）基礎技能培養。初級階段的培養主要采用采用理論課程講授和現場(chǎng)參觀(guān)以及儀器的簡(jiǎn)單操作，主要目的一方面是培養學(xué)生的興趣，另一方面進(jìn)行儀器概論講解，講述儀器之間的共同點(diǎn)，以達到融會(huì )貫通的效果。
由于課程講授的儀器種類(lèi)較多，每種儀器的結構和原理又不相同，而且往往會(huì )涉及到物理、化學(xué)、計算機軟件和自動(dòng)化等知識，靠課堂的時(shí)間難以講授清楚，而且由于缺乏感性認識和相應的知識結構，學(xué)生也往往無(wú)法深刻理解，容易產(chǎn)生厭煩情緒，如果學(xué)生不愿意聽(tīng)，再有用的課程也沒(méi)有意義。所以結合實(shí)踐尤其重要，除了現場(chǎng)的講解和功能演示外，課堂講授尤其結合科研和生活實(shí)踐，以影視劇情節和諾貝爾獎及實(shí)際生活中活生生的例子為引子。比如現在深受大學(xué)生喜愛(ài)的一部電視劇《法證先鋒》，經(jīng)常會(huì )檢驗一些成分、指標等，都會(huì )用到一些分析儀器。近來(lái)食品安全比較熱門(mén)，三聚氰胺、瘦肉精事件、重金屬超標、農殘檢驗都要用到一些分析儀器。歷年生物醫學(xué)諾貝爾獎更是離不開(kāi)這些分析檢測儀器。
為使學(xué)生能夠達到融會(huì )貫通的目的，該課程還重點(diǎn)闡述清儀器的原理和不同儀器結構的相通之處。大書(shū)法家王曦之苦練書(shū)法，始終不能悟出真諦，后來(lái)練劍，卻悟出書(shū)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(jìn)儀器的創(chuàng )新和儀器功能的開(kāi)發(fā)。比如基本許多的自動(dòng)化儀器，信號采集通常都采用光電倍增管來(lái)記錄信號；質(zhì)譜儀、電鏡等都需要真空泵來(lái)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(lèi)儀器都需要一些濾光片或光柵等。 儀器技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強的技術(shù)，理論知識必不可少，實(shí)踐運用更是最終目的，理論結合實(shí)踐是必不可少的，實(shí)驗科學(xué)更是如此，但由于本科教學(xué)人數較多，每種儀器又僅有一臺，學(xué)生只能簡(jiǎn)單了解和進(jìn)行一些最基本的操作。所以，從學(xué)習此課程的學(xué)生中挑選一部分興趣濃厚、知識結構基礎比較好且責任心強、細致認真的學(xué)生進(jìn)一步培養，意在培養能夠獨立操作大型儀器的人才。因為大型儀器價(jià)格昂貴，所以學(xué)生不僅要有知識結構，細心和責任心尤為重要，才能盡可能避免儀器的損壞。
�。�2）高級技能培養的程序和方式。
人員的選定：理論課程結束后，對希望進(jìn)一步深入學(xué)習的人進(jìn)行專(zhuān)門(mén)考核選撥，包括原理、結構和維護保養的相關(guān)知識等。因進(jìn)階培養更重要的是自學(xué)能力，故采用沒(méi)有標準答案的開(kāi)放題目，測試學(xué)生的自學(xué)和檢索文獻、解決問(wèn)題的能力。
現場(chǎng)詳細降解：此階段由于人數較少，學(xué)生的目的明確，而且已了解儀器的基本情況，可以在儀器現場(chǎng)進(jìn)行較詳細的培訓，包括儀器的基本結構、功能、基本操作、基本維護，使得學(xué)生能夠進(jìn)行基本的操作。
進(jìn)一步補充相關(guān)知識。進(jìn)行理論知識的系統深入培訓，針對不同種類(lèi)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備，現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(lèi)儀器需要最基本的色譜理論、無(wú)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(kāi)發(fā)技術(shù)、色譜柱技術(shù)等，每一項都有很大的學(xué)問(wèn)，需要學(xué)生能夠較深入地了解這些，對深入開(kāi)發(fā)儀器功能和遇到問(wèn)題如何解決有非常重要的作用。
培養模式：專(zhuān)業(yè)培養采用類(lèi)似于研究生的培養模式。
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(xué)習的效果，學(xué)生在課下還可以交流，類(lèi)似研究生的培養。
2）課題培養。學(xué)校和學(xué)院開(kāi)設開(kāi)放課題、創(chuàng )新課題、大型儀器使用專(zhuān)項基金等。利用課題來(lái)使用儀器，增加實(shí)戰經(jīng)驗，更深入了解儀器的使用，同時(shí)可以完成本科畢業(yè)。
3）大型儀器平臺是共享的，平時(shí)就會(huì )對校內和校外共享使用，這也是學(xué)生鍛煉的好機會(huì )。
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(wèn)題又精通儀器原理和應用范圍，在主觀(guān)上十分愿意參與高校的教學(xué)活動(dòng)，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(xiàn)。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(jìn)教學(xué)效果需要的配套措施
興趣是最重要的老師，但有時(shí)學(xué)生難免有惰性，對于選進(jìn)來(lái)進(jìn)一步學(xué)習的學(xué)生也需要有一定的獎懲措施來(lái)促進(jìn)學(xué)習。
1.加分政策
進(jìn)階學(xué)習的學(xué)生如果學(xué)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(xué)分。
2.技術(shù)認證
經(jīng)過(guò)2～3年理論和實(shí)踐的培訓，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)認證的證書(shū)，對學(xué)生的能力進(jìn)行認證，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(shí)，還可以獲得經(jīng)濟上的獎勵。
四、結束語(yǔ)
采用分階段培養，在本科生中開(kāi)設“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(jìn)就業(yè)，而且能培養一批專(zhuān)業(yè)的大型儀器操作人才。
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