地方高校扫描电镜使用现状及整改措施

2013-08-15李剑平杨咏东

实验技术与管理 2013年1期

李剑平，杨咏东

（烟台大学光电学院，山东烟台 264005）

目前，实验教学改革已经成为高校教学改革的重要内容，实验教学的改革不仅仅限于师资力量的加强、实验内容、实验方法的改进和创新，而且加大了高档仪器设备的投入和管理模式的改革。长期以来，国内的地方高校中的高档仪器设备，因其价格昂贵而受到加倍保护，通常只用于科研，较少用在实验教学方面，整体讲，地方高校的高档仪器设备存在使用率低、普及性差等问题［1］。

随着科学技术的发展和国民经济实力的提高，国内一些高校已经改变传统观念，大力提倡将高档仪器设备应用到本科实验教学和研究生实验教学中。以价值上百万甚至几百万的扫描电子显微镜（电镜）为例，山东建筑大学、西安石油大学、南京大学、北京大学等高校已经广泛地将电镜应用到本科生和研究生的实验教学中。

1 地方高校电镜实验教学的现状与存在的问题

目前，全国许多地方高校配备了电镜，但大都配属于某一院系或部门，由于利益关系，如此价格不菲的设备，主要服务于本院或本部门的科研和实验教学，封闭管理，缺乏横向合作，对外服务和实验教学力度不够，电镜使用机时数达不到基本要求，利用率不高，造成不应有的设备资源浪费。究其根源，是由于长期以来管理体制不健全，没有政策杠杆调控，缺乏竞争和监督机制而造成的。问题具体表现在：

（1）本位主义，仪器设备“谁买谁管，谁管谁用”；

（2）电镜价格昂贵，又没有后继的维护费，使用单位或使用人担心经常使用会导致电镜损坏或出现故障，又无经费维修，故能不使用电镜就不用，使电镜没有发挥应有的作用和效益；

（3）没有切实可行的政策及缺乏有效的管理办法；

（4）分析测试费用高（有的学校的电镜形貌观察每小时费用高达400元），导致一些需要使用电镜的部门或人员，因无经费保证，不得不放弃使用电镜［2］；

（5）没有很好地开展本科生和研究生实验教学。在本科生电镜实验教学中，由于电镜及实验材料昂贵，本科学生又多，本科学生不可能亲自上机使用电镜进行实验，只是在任课教师的指导下学学书本知识，理论与实践脱节。在研究生电镜实验教学中，大都是观摩实验，缺少实验设计和前期的准备工作，没有实践经验，对实验的本质感受不深，对设备的运行原理、运行情况了解不够、对实验的思考题和讨论题讨论不深入。

2 解决方案

2.1 给予适当的政策扶持

电镜属高档仪器设备，比较娇气，需要经常请厂家来维护、维修，且费用较高，如2009年6月烟台大学电镜室请电镜厂家对电镜进行镜筒清洗维护，12h花费5 385元（工时费、交通费）。另外，电镜所用耗材也贵，一只电镜钨丝灯420元，使用寿命只有50h；电镜附属设备——离子溅射仪所用铂金靶材，价值上万元，却只能用4～5年，如此高端消费，只靠电镜所属部门或教师科研经费，难以维持电镜的正常运转。学校应推行2种政策：一是设立长久的电镜维持经费，解决电镜维护和维修的费用，让管理人或使用人敢使用电镜，不至于电镜空置而浪费资源；二是制定合理的收费标准，对内对外开展有偿服务，“以机养机”。虽然“以机养机”挣不回机器本身的成本，却能提高电镜的使用率和完好率。

2.2 合理配属电镜

高档仪器设备是教学、科研工作的基本手段和重要物质基础，是实验室建设及学科建设的重点，是完成高水平科研课题的必备条件［3］。为了更好地发挥高档仪器设备（比如电镜）作用，应该打破部门限制、条块分割、封闭运行的现状，创建一种新的资源共建、共享的机制，比如成立以电镜等高档仪器设备为主的测试实验中心，公开服务于全校师生的实验教学与科研，服务于校外相关科研与生产单位，提高仪器设备的利用率，发挥其最大的效益。

2.3 合理配属工作人员

作为电镜实验室的“软件”之一的人员素质成为电镜实验室发展的关键，但电镜实验室的工作人员不必全是高级人才，应该按高、中、低档次合理配置人员。因为，总不能让教授亲自去上机操作电镜，去辅导学生。合理的配置是，教授等高职称人员负责电镜领域的相关学术研究及工作指导，副教授或者资历高的讲师来承担电镜教学的授课工作［4］，实验员负责电镜室日常管理、电镜操作及学生实验指导。

2.4 电镜实验员承担电镜实验授课工作

大学授课，是由讲师职称以上的教师担当，但对于与电镜有关的课程的实验部分最好由中级以上职称的实验员授课，也就是说实验员既讲与电镜有关的理论课，又上实验课。实验员既有理论知识和管理经验，又有较强的操作技能，能很好地把理论教学和实验教学结合起来。这就需要培养和造就一支有较高专业理论水平和实验技能、热爱实验科学和实验技术工作的稳定的实验员队伍。有了高水平的实验员队伍，就能更好地发挥现有仪器设备效益，更好地为教学和科研、生产服务［5］。

2.5 建立电镜使用激励机制

采用科学管理手段，采取行政和经济并举的管理办法，调动电镜管理人员的积极性；鼓励年轻教师学习使用电镜，并能够独立操作。对超过机时定额的管理人员及使用人员给予奖励和表彰，在工作量、评职称、进修等有关个人切身利益的政策上给予倾斜，调动他们使用电镜的积极性。

2.6 在本科生实验教学中发挥多媒体教学作用

由于电镜毕竟是高档昂贵仪器设备，每个地方高校只配属一两台，但相关专业的本科生却很多，一学期能有上百乃至几百人；另外，电镜还担负着研究生的实验教学和教师的科研分析、对外服务等工作，因此本科生的电镜实验不可能按传统“做实验”的模式分组动手实验［6］，本科生电镜实验应该寻找一种切实可行的实验教学方法。

教育部《关于加强高等学校本科教学提高教学质量的若干意见》（教高［2001］4号文件第8条指出：“在教学活动中应用现代信息技术，是提高本科教学质量的重要手段和措施”［7］，因此，在本科生的电镜实验教学中发挥多媒体作用是顺理成章的事，它能够解决地方高校电镜数量少而学生多，不能很好地开展实验教学的问题，使学生借助现代化教学手段，很好地理解、掌握电镜的相关知识，开拓思路，为将来的科研和工作奠定基础。基本运作方式是：把电镜的功能介绍、工作原理、应用领域、样品制备、实验内容等制成多媒体课件，或拍成纪录片、动漫等视频节目，在实验教师引导下，播放给学生观看，图像、动画和视频可以更形象、生动直观地展现电镜的原理结构［8］和操作过程，能给学生留下深刻的印象，达到理解到位、记忆深刻的目的，这种利用多媒体教学手段，教师引导下的讨论式、启发式教学，既活跃了课堂气氛，又保证了较好的教学效果［9］。

为了进一步提高本科学生的电镜多媒体实验教学的效果，分批组织学生参观电镜室，由实验教师现场操作电镜和讲解，让学生对电镜有一个感观的认识，使学生进一步了解电镜实验所涉及的实验设计、仪器设备工作原理、操作步骤等教学内容。

2.7 改革研究生实验教学方法

研究生的电镜实验教学的课程内容编排要有特点，实验讲义要有创意，要突出对研究生创新能力、实践能力的培养，增进研究生的科学素质；还要改进实验教学方法，解决实验课程中的重点与难点教学问题，加强研究生实际工作能力的练习。

（1）充实教学内容，发挥现代教学手段作用。在研究生电镜实验教学中，应该打破原有教材的知识范围框框，补充大量的近期的各种材料的显微照片、模拟图和事例，使学生更直观地、适时地了解电镜的原理、结构、实验内容、实验过程及电镜现代分析技术的发展。以材料专业研究生的“材料现代测试分析方法”课为例，该课程在电镜方面的主要实验内容是了解电镜的结构和基本工作原理，研究生把自己制备的样品放在扫描电镜上观测、分析。具体使用材料有磷酸盐发光材料、钛酸铋钠铁电薄膜材料等。把以上理论教学内容制成PPT课件、视频、动画，把现代化教辅手段与实物结合起来，将电镜的结构和基本工作原理的抽象理论形象化、制样和上机操作的理论教学直观化、制样和上机操作错误事例提示化，使学生对整个实验过程有一个感性的全面认识，为实际实验操作打下很好的基础。

（2）实施有利于学生实验技能培养的教学法。一直以来，中国的大学教育对学生的动手实践能力重视不够，主要以理论考核为主［10］。但研究生教育应该偏重实践，在研究生的实验教学和课题研究环节中，应重点培养研究生的基本技能和动手能力，使其掌握正确规范的实验技能。在电镜实验教学中，重点是使学生掌握电镜操作技能，能够独立操作电镜。为此，学生要熟悉操作规程，了解注意事项；实验员要给学生实际操作演示，边操作边讲解；然后由学生在实验员的指导下上机操作，直至掌握基本的操作技能，能够独立上机操作。在学生操作过程中，要强调镜下观察分析的重要性，提高学生的研究能力及综合应用能力，采用考试、考核并举的措施，促使学生提高实验技能，达到应有的实验教学效果。

（3）在电镜实验教学环节中渗入人文精神教育。在电镜实验教学中，实验员应该注意培养学生严谨求实的科学态度和科研意识，培养他们的动手能力和创新探索精神。实验员的一言一行都直接影响着学生的实验态度，这就要求实验员有严谨的科学态度和认真负责的工作作风，并且在各个教学环节中注意渗入人文精神教育［11］，为提高学生的文化素质、培养具有创新精神和实践能力的高素质人才出力。结合电镜实验教学的特点，对学生进行科学方法论的教育，培养学生良好的心理品质和科学素质。通过科学方法论的教育，使学生在实验中学会比较、分析和综合，并在此基础上归纳、演绎和论证，使学生的科学思想有一个飞跃。在实验过程中，实验员还要注意培养学生的良好心理品质和科学素质。这方面主要包括：面对实验挫折的耐力，进行科学探索的勇气和胆识，为科学献身的精神，执著的坚强意志，勤奋的劳动观念，强烈的责任心和团队精神。学生进入实验室要衣冠整齐，严肃认真，保持室内清洁，照章办事；学生实验时，要求每人从制样、上机操作到结果分析，要独立完成。实验后要求学生对制样室、电镜室进行清洁，培养学生良好的工作习惯。

3 结束语

现代实验教学的目的是培养和训练学生的创新意识、创新能力，提高学生分析问题、解决问题的能力和独立工作的能力。通过对电镜实验教学体系、教学内容、教学方法的改革与调整，提高本科学生对电镜的熟悉程度，提高研究生的科研能力和应用电镜能力，既能保证实验教学质量，又不能影响科研工作［12］，同时提高了电镜的利用率和效益，促进了电镜实验技术的发展与进步。

（References）

［1］任琳，曹田.自动电位滴定仪在大学实验教学中的应用［J］.安徽建筑工业学院学报：自然科学版，2007，15（6）：77－79.

［2］童燕青，李瑜波，马德炬.提高大型仪器设备使用率的方法和措施的探讨［J］.实验技术与管理，2003，20（6）：178－180.

［3］刘玉清，郑玉兰.高校大型仪器设备管理中存在的问题及其对策［J］.医疗卫生装备，2006，27（11）：40－42.

［4］汪克建，孙善全.提高研究生电镜实验教学质量的几点体会［J］.山西医科大学学报：基础医学教育版，2010，12（3）：296－298.

［5］史源东，鲁非.提高大型仪器设备利用率的实践与体会［J］.现代仪器，2002，38（1）：53，47.

［6］黄明初，尹志民.提高扫描电镜实验教学效果方法的探讨［J］.长沙铁道学院学报：社会科学版，2010，11（4）：127－128.

［7］王筠.提高大学物理学教学质量的几点措施［J］.湖北教育学院学报，2005，22（5）：84－85.

［8］张强.多媒体技术在扫描电镜实验教学中的应用［J］.科技信息，2009（10）：174－174.

［9］廖晓岗，徐晨.提高电镜技术与细胞超微结构教学质量［J］.新疆医科大学学报，2008，31（1）：125－126.

［10］黄明初，尹志民.提高扫描电镜实验教学效果方法的探讨［J］.长沙铁道学院学报：社会科学版，2010，11（4）：127－128.

［11］刘鸣，毕玉玲.实行开放实验教学模式培养学生创新探索精神［J］.实验技术与管理，2005，22（4）：91－94.