大型分析测试设备在研究生实践教学及科研能力培养中的作用

陈洪美　金云学　张静　王晓丽　刘宁

摘要：本文以本学院分析测试中心为例，结合目前拔尖创新型研究生培养的要求，探究了大型分析测试设备在研究生实践教学和科研能力培养中的作用，安排研究生参与大型设备的使用及维护，从而达到提高研究生对大型设备的操作能力的目的。结果表明，通过一系列的探索和改革，提高了研究生对大型设备的使用效率，培养了研究生对大型设备的操作能力，对拔尖创新型研究生的培养具有重要意义。

关键词：大型设备共享；教学模式；创新能力；实践能力

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）34-0232-02

一、引言

随着工业技术的发展、工业结构的改革及新产品研发速度的增加，对具有创新能力的高层次人才培养提出了更高的要求。因此，在研究生的实践教学与科研能力培养过程中，大型分析测试设备的使用和操作技能显得尤为重要[1，2]。对材料类专业而言，科技创新的水平越来越需要先进的实验技术手段和各种大型精密分析设备做支撑，因此对研究生的培养，其重要内容就是科学精神、创新思维和实验技能的培养。研究生对实验设备的操作水平及实验技能的高低，将影响其科技创新水平的高度[3]。

我校材料分析测试中心目前实行大型设备共享制度，在该制度下中心内大型设备的使用效率和价值得到了显著的提高，较好地满足了学院、学校及地方社会企业的科研要求。但长期以来，在一些大型设备的使用和维护上，仍主要依靠分析测试中心的专职及兼职教师，这种现状也很大程度上增加了中心教师的工作强度。与此同时，本院的研究生在科研过程中，对这些大型设备的操作使用上存在不足。结合以往的实验教学及科研过程中存在的问题，提出了对研究生定期开展设备使用操作培训。

二、实验教学模式探索

1.研究生实验课教学存在的不足。研究生学习期间主要是以进行试验课题为主，课内实验往往不被学生所重视[4]。这也与实验课主要存在的自身问题有关。对研究生实验教学模式进行改革，进而提高实验教学对研究生科研技能的培训效率。

目前，主要存在的问题包括以下几个方面：传统的实验课内容单一，很多研究生课内实验形式内容单一，缺少对研究生创新能力和实践能力的训练，学生缺乏对实验课的興趣；设备相互协调性不足，在实验课过程中，一些设备尤其是大型设备无法较好地协调统一、配合实验课的进行，造成在实验课进行中缺乏系统性和实际应用性。

2.新型开放式教学模式探索。突破传统教学模式，根据课内实验的要求以及研究生从事研究课题的需求，提出了开放性的研究生课内实验，以分析测试中心内的大型设备为平台，开展创新性的课内实验。

以本学院的研究生课程《现代工程材料》课内实验为例。以课程大纲为基础，以分析测试中心内的X射线衍射仪、直读光谱仪、场发射扫描电子显微镜（配有电子背散射系统）、超景深三维显微分析系统、共聚焦光学显微镜等设备为测试表征手段，进行开放性课内实验。要求研究生根据大纲内容，结合自己的科研课题情况，设计一组课内实验，结合分析测试中心内的大型设备，加强对实验过程中动手能力的训练与实验设备的学习。

通过该项课内实验改革，研究生对实验课的兴趣增加，且实验的实用性更强；通过课内实验，研究生对中心内的大型设备有了一定的了解，为日后科研工作的开展奠定了基础，改变了以往实验课效率低下的状况。如研究生自行设计一组合金成分的铝合金，利用材料实验室的熔炼炉，在实验室教师的指导下进行熔炼。利用直读光谱仪及X射线衍射仪对熔炼合金的成分及物相组成进行研究，再利用金相显微镜和扫面电子显微镜对合金的组织进行微观分析。

探究性是研究生开放实践教学的精髓。探究性的实践教学，是以“解决科研中实际问题”为中心，以“科研中所需的设备”为手段，教师根据学生的方向背景，引导学生围绕着问题进行思考和实践。实践过程中，把每一项实践作为一个研究课题，为未来课题的研究开展做准备，引导学生从研究目的、研究的方法及研究的技术路线开展实践学习活动，激发学生善于质疑、自主探索、敢于创新的热情，让学生对材料的分析测试与表征有深入的认识与较为熟练的操作技能。

三、大型设备科研实践探索

实验室是研究生培养的重要基地[5]，对于材料类研究生而言，有效合理利用实验室资源，是培养科研能力与创新素质的重要途径[6]。对于分析测试中心内的大型设备的使用，如何使研究生熟练掌握材料分析测试的方法，对课题的研究以及未来在工作岗位上的生产科研工作都显得尤为重要。

1.优化培训实践体系。中心结合本学院的自身特点，在每学期开学初期，由分管设备的教师组织设备培训活动，主要面向全院研究生开展。培训主要包括三个阶段：设备工作原理及应用讲解；设备基本的操作与维护；具体的实际操作培训。通过这三个过程，让研究生对设备的应用范围及使用操作有较为全面的了解。培训后对研究生进行考核，向考核合格的研究生发放操作资格证。这一举措不仅提高了大型设备的使用效率和服务范围，而且设备的事故率显著降低。同时，也会定期邀请一些仪器设备的厂商做回访，为学校研究生做培训。这样可以使我院研究生及时掌握一些仪器设备最新开发的功能。

2.鼓励经验交流活动。分析测试中心除了定期举办针对全体研究生的设备培训活动，还鼓励研究生（主要是高年级研究生）结合自己的课题，向低年级研究生介绍一些大型设备的使用操作尤其是功能开发上的经验。这类活动对于研究方向相近的研究生具有很大的益处，为课题的探索研究工作、提高研究生的科研水平具有很好的作用。这种经验交流不仅仅局限于设备的使用操作，主要是结合课题情况对设备使用及后续分析的经验总结，针对性更强，是进一步开发仪器设备功能的重要举措。

四、结语

通过分析测试中心大型设备共享平台的建设，将大型设备合理有效地引入研究生的课内实验中，为研究生的课题研究打下基础。合理整合大型设备资源，优化使用效率，打通不同专业的实践教学环节，增强研究生的科研精神和创新意识。增强对研究生设备使用操作的培训，引入持证上岗制度，让研究生在科研过程中及日后的工作岗位上，真正掌握仪器设备的相关操作技术，提高科研动手能力，为科学研究提供保障，使研究生具有相应的实践技能和科研素养。

参考文献：

[1]席超，刘进，陈金波，等.高校公共实验平台与研究生实验课教学相结合的探索[J].高校生物学教学研究（电子版）[J].2013，（01）：41-43.

[2]郑冬梅，王悦.构建研究生实验教学体系，培养研究生创新能力[J].实验技术与管理，2010，（05）：146-147，150.

[3]孙腊珍，张增明，叶邦角，等.科研能力培养和研究生实验教学体系的构建[J].学位与研究生教育，2010，（06）：58-60.

[4]马玉心.创新型研究生实验教学体系的构建[J].安徽农业科学，2012，（29）.

[5]徐杰，薛长湖，林洪，汪东风，等.高校院级分析测试中心管理模式与运行机制[J].实验室研究与探索，2012，（10）：158-160.

[6]俞琛捷.高校分析测试中心的开放与共享[J].实验技术与管理，2013，（06）：174-177.