大型仪器设备在生物学研究生培养中的作用

李 祥 李 滨

山东农业大学生命科学学院作物生物学国家重点实验室 山东泰安 271018

资产管理与设备采购

大型仪器设备在生物学研究生培养中的作用

李 祥 李 滨

山东农业大学生命科学学院作物生物学国家重点实验室 山东泰安 271018

研究生教育肩负着为国家建设培养高素质创新型人才的重任。如何建立和完善有效的大型科研仪器共享管理机制，发挥大型科研仪器在研究生培养中的功能作用，从而提高研究生培养质量，是高等学校亟须解决的问题。以作物生物学国家重点实验室大型仪器平台为基础，介绍大型仪器设备在研究生培养中的使用情况，着重分析了大型仪器设备的使用对研究生培养的作用和意义。

大型仪器设备；研究生培养；作用；生物学

研究生是我国科技事业的高层次人才，是国家创新体系的主力军。作为我国教育体系中最高层次的教育，研究生教育肩负着为国家建设培养高素质创造型人才的重任［1，2］。教育部联合发改委、财政部下发《关于深化研究生教育改革的意见》（教研〔2013〕1号）中指出“研究生教育还不能完全适应经济社会发展的多样化需求，培养质量与国际先进水平相比还有较大差距”，并采取了如全面深化专业学位研究生教育改革等一系列措施。目前，研究生培养中存在的最大问题是在独立思考能力、创新能力培养方面较差，在培养与管理模式上需深化改革［3］。另外，来自现实方面的刺激，却在不断地削减学术的尊严——研究生争当公务员就是最好的例证。

现代科学研究对先进科研设备的依赖程度越来越高。因此，研究生掌握应用先进科研设备的技能关系到我国科学技术的竞争力。然而，我国高校研究生招生规模的迅速扩大与教育资源相对投入不足矛盾突出，真正对研究生培养开放共享的大型科研仪器的运行管理机制尚未成熟；完善有效的大型仪器设备共享管理机制，发挥大型仪器设备在研究生培养中的作用，有效提高研究生培养质量，成为众多高校的当务之急。

1 目前大型仪器设备的使用方式

作物生物学国家重点实验室大型仪器设备平台随着实验室的建设发展起来，是农学与生命科学相结合的农业院校综合平台，建设有作物生理生态、分子生物学、细胞生物学、组学与分析测试4个技术平台，拥有高分辨液质联用系统（Nano-LC Orbitrap Elite）、气质联用系统（GC Q-TOF）、双光子激光共聚焦显微镜（LSM 880）、透射电子显微镜（JEM 1400Plus）、扫描电子显微镜（JSM 6510）、流式细胞分选仪（FACSAria_III）、活体成像系统（Lumina II）等大型仪器设备50多台（套），为作物生物学的科学研究做出了重要贡献，同时培养了一批能熟练操作使用相关大型仪器的研究生。但由于大型仪器价格昂贵、操作复杂以及仪器数量、时间有限等多方面因素的制约，大型仪器设备在研究生教学中受到了很大的限制。目前大型仪器实验教学的主要模式有演示教学、虚拟教学和开放式教学，学生实际操作的时间有限，缺乏思考的空间，只是以了解、学习大型仪器设备，获得课程学分［4］。

科学研究中设计使用是大型仪器使用的主要方式。由于专职实验技术人员有限，不能亲自操作数量越来越多的大型仪器，所以需进行不定期的、短期的大型仪器设备操作培训，涵盖仪器的设计原理、结构组成、使用方法和注意事项，并实际进行操作训练。所有培训学生均须经过严格的考核，合格后获得某一件仪器的大型仪器设备培训合格证书，为以后大型仪器设备面向科研开放、研究生自己上机操作奠定基础。科研课题需要时，研究生在技术人员指导下操作使用大型仪器；完全熟练后，方可独立操作。

2 提高大型仪器设备用于研究生培养水平的措施

提高大型仪器设备用于研究生培养的措施涉及大型仪器设备的管理和研究生培养措施两方面。

2.1 完善大型仪器设备共享管理机制

建立健全科学合理的大型仪器管理制度与共享运行机制是提高大型仪器设备使用效率的基础［5］，也是研究生上机操作的保障，确保开展科学研究的师生可以迅速便捷地检索到所需仪器，可以享受完善的技术指导，并以较低的成本进行使用。同时，还要制定实验技术人员工作的评价激励机制，建立智能化的大型仪器平台管理系统。由于技术人员开展技能培训的工作量难以量化计算，经济效益也不显著，有必要对实验技术管理人员开展积极有效的综合绩效评价，对研究生培训与指导工作给予充分的肯定和鼓励，从而更好地推动大型仪器设备培训与技术指导工作的开展。

2.2 制定完善的大型仪器平台管理制度

为发挥大型仪器在研究生培养中的作用，需要制定相关的管理制度，为研究生了解大型科研仪器原理和培养操作技能提供制度保障［6］。只有制度健全，才能保证大型仪器的正常使用与运行，充分体现大型仪器的重要价值。完善的大型仪器管理制度是仪器使用者和管理者应共同遵守的规程与准则，是管好、用好大型仪器的保障，如预约制度，若不使用须取消预约，否则可采取惩罚性措施，如取消预约使用权等［7］。

（1）制定简易的操作规程。制定操作规程是高效利用仪器、减少损坏的有效措施。操作规程内容应简明扼要，清晰易懂，使研究生可以随时查看该仪器的操作方法，避免在使用仪器的过程中因忘记操作方法或出现异常情况，造成仪器损坏。

（2）进行大型仪器培训。为了帮助研究生合理设计和使用大型仪器，需有实验技术人员或厂家工程师定期举行大型仪器技术讲座和操作技术训练，为每名学生创造学习操作大型仪器的机会，使学生不但可以熟练使用仪器，而且能够排除大型仪器使用过程中常见的故障。

（3）开展仪器操作过程指导。为了避免因操作不当造成损坏，专业技术人员应该对仪器使用进行全程指导，对研究生操作过程中可能出现的错误及时纠正，对共性错误先行提示，指导研究生正确使用大型仪器，提高学生操作仪器的技能，提高培养效果。

（4）实行负责人制度。为了保证大型仪器的使用效率，必须落实仪器管理和使用责任人，严格登记填写仪器使用记录。根据大型仪器的使用情况进行定期保养，保证大型仪器性能、延长仪器使用寿命，发挥出大型仪器的最大效益。

（5）实行有偿使用制度。为合理高效的使用仪器，并做好仪器设备的维修维护，需要根据耗材、仪器折旧、水电、人工等开支制定科学合理的大型仪器设备有偿使用制度。收费的目的是保障大型仪器的日常运转和维护保养，保证仪器运转良好，延长仪器的使用寿命，以机养机。

2.3 加强对专业技术人员的培训

严格的管理制度和精湛的操作技能是延长大型仪器使用寿命和发挥其最大效益的前提。实验技术人员不但要有高超的操作仪器的技能，还应该有维护保养方面的专业技能。目前许多高校还缺少高水平的管理技术团队，实验技术人员的培训、再学习制度也不完善［8］。为了提升大型仪器的管理服务水平，必须加强对专业技术人员的培训。经常参加厂家技术工程师举办的培训班，聘请专业工程师到现场对大型仪器进行指导与培训，接受专业的仪器使用与维护培训，并经常交流管理经验和使用心得。

2.4 重视利用大型仪器设置研究生综合实验课

研究生的课程安排应以创新性、启发性、综合性的训练为目的，而不是知识学习的进一步深入——专业知识和研究前沿的知识应以自学的方式获取。结合科研项目，设置利用大型仪器的综合实验课程，从仪器原理、实验设计、动手操作、结果分析、仪器故障排除等进行全方位的教学与训练，培养研究生的思维创新、动手能力和解决问题的综合能力，提高研究生的综合素质。另外，可以将大型仪器培训课程设置为选修课，根据兴趣和科研需要选择学习。

3 对生物类研究生培养的效果分析

大型仪器设备是集电子技术、信息技术、精密机械加工等先进技术于一体的高科技产物，是现代科学技术发展的综合体现，显著提升了实验类学科的研究方法与水平。

3.1 开拓了国际化的学术视野

大型仪器设备是生命科学研究的重要工具，与大型仪器有关的实验技术是当前生物学研究的前沿技术，为科学研究的深入开展提供了先进的方法和工具。先进的仪器设备提供的实验证据造就了高水平的学术创新，促进了生命科学研究的进步，如高分辨质谱的不断发展显著改变了蛋白质组学的发展进程，缩短了实验时间，提供了更丰富的实验数据；生物大分子互作系统是深入研究生物分子相互作用不可或缺的方法，可以获得分子互作相关的动态数据信息。所以，将大型仪器广泛应用于生物类研究生实验教学与科研实践，使研究生全面了解专业的实验方法与技术，掌握生命科学最先进的实验手段，全面提升研究生的专业知识水平，优化了知识结构，开拓了国际化的学术视野。

3.2 积累科学研究经验 训练科学思维

通过综合专业实验课和科研实践，研究生学到了从基础的材料培养到获得创新性的实验结果的系统实验流程，进而在研究过程中利用相关的实验技术和方法合理设计课题的研究思路，合理安排进度，顺利完成相关的研究工作。如利用实时荧光定量PCR技术研究目的基因的表达情况等。通过连续的实验设计和操作，积累了一定的科学研究经验，训练了科学的思维能力，无论对于他们从事科学研究还是从事技术开发类工作，均具有重要意义。

3.3 掌握专业领域完备的科研方法

大型仪器设备所涵盖的实验技术是科学研究的尖端技术，促进了相关专业领域科学研究的深入开展，引领了科研的方向。研究生在完成课题过程中，应充分了解生物学相关专业的研究技术与手段，并在实验设计和操作过程中应用大型仪器提供的技术方法，可显著提升科学研究的创新性和数据的准确性、完整性。所以，通过给研究生设置利用尖端技术的生物学综合实验课程，引领他们自发的使用这些技术方法和大型仪器设备，使他们掌握了专业领域完备的实验方法和先进的研究技术。

3.4 提高了创新实践能力和综合素质

现代科学的发展对先进科研设备的依赖程度越来越高，任何创新的科研项目都离不开先进的科研仪器设备。生物学相关专业是实验型专业，科学知识的获得需要实验证据支撑，所以生物学科学研究离不开仪器设备，尤其是大型精密仪器设备。组织相关专业研究生针对性地了解大型仪器设备的技术原理、组成与作用，深入了解与使用这些仪器设备，并与研究课题的实验设计相结合，既可以锻炼他们的创新思维能力、显著提高他们的动手操作能力，又可以激发他们的创新精神，显著提高了研究生是创新思维与实践能力，培养了综合素质高的研究生。

4 结束语

培养具有创新意识和能力的高素质人才是高等教育改革的主题。大型仪器设备是培养高层次人才、发展高科技的重要工具，加强大型仪器的实验教学、开放科研使用、重视学生能力的培养已成为我国高等教育教学中的共识。参加过大型仪器操作的学生，由于熟练掌握了大型仪器的操作技能和数据处理分析方法，在未来的竞争中将有一定的优势［9］。事实表明，高等学校的实验室大型仪器平台是研究生学习科学知识、应用先进技术、验证科学思想、提高动手能力、训练创新能力的重要基地，大型仪器设备的广泛使用可显著提高研究生的学术创新能力和综合素质。

［1］ 李宏.高校研究生科研创新能力培养探析［J］.南京师大学报，自然科学版，2010（33）：39-40.

［2］ 刘丽葵，贺丽苹，伦璇.提升大型科研仪器在研究生培养中的效能［J］.实验室研究与探索，2011（11）：287-290.

［3］ 邓晖.我国研究生教育将深化改革［N/OL］.光明日报.［2014-12-23］.http：//news.gmw.cn/2014-12/23/content_14260274.htm.

［4］ 汤云晖，王波，李耳.大型仪器设备实验教学与本科生研究生创新能力培养的探索实践［J］.中国现代教育装备，2010（17）：129-133.

［5］ 刁叔钧.高校大型仪器设备管理机制的探讨［J］.实验技术与管理，2010（7）：194-196.

［6］ 杨斌.高校实验室大型仪器设备管理模式探讨［J］.广西大学学报：自然科学版，2007（32）：119-121.

［7］ 刘慧.浅论高校仪器设备资源共享［J］.中国现代教育装备，2006（8）：68-70.

［8］ 李小寒，张新祥.高校仪器设备开放共享技术条件建设成效浅析［J］.现代仪器，2009（2）：57-59.

［9］ 付强，王志强，朱平川.生命科学大型仪器平台建设探索与实践［J］.实验科学与技术，2012，10（3）：175-177.

On the Role of Large-scale Equipment in Biology Postgraduate Education

Li Xiang， Li Bin

Shandong Agricultural University， Tai'an， 271018， China

Postgraduate education shoulders the heavy responsibility to train high-quality innovative talents for country. In order to improve the quality of postgraduate training， how to establish and improve an effective sharing management mechanism of large-scale scientifc instruments for playing a role in postgraduate training is an urgent problem in colleges and universities. Based on the large-scale instrument platform of State Key Laboratory of Crop Biology， the usage of large-scale equipment in postgraduate training is introduced. As the focus，the role and signifcance of the use of large-scale equipment for Graduate Students are analyzed.

large-scale equipment； postgraduate education； role； biology

2015-06-29

李祥，博士，高级实验师。