“新工科”背景下大型精密仪器实验教学改革初探

张万筠，崔玉波，安晓雯

（大连民族大学环境与资源学院，辽宁 大连116600）

1 引言

高等教育的发展水平标志着国家的发展水平和发展潜力，高等工程教育与产业发展紧密关联，承担着为新产业提供人才支撑的重要使命。教育部于2016 年提出了“新工科”建设构想，“新工科”是新产业、新科技革命和新经济背景下工程教育改革的重大战略，体现了我国工程教育发展的新思维、新方式，对于支撑“新”经济发展，具有十分重要的现实意义和战略意义。“新”经济发展以新技术、新业态、新产业、新模式为特点，打破传统实验/实践教育教学过窄过细的弊端，使学生具备立体性、拓展性、综合性能力，实现高素质发展的目标，是“新工科”建设的重要内容[1]。

2 “新工科”专业建设中实践教学改革的推动作用

师者,所以传道受业解惑也。在传统的教育模式中，课堂主要局限于老师讲课学生听，如何打破瓶颈，探究“听”之外的教学解决方案，正是目前“新工科”教学建设发展的难点。实验/实践教学不仅可以将学到的理论知识在实践中巩固，还可以在实际操作中理论联系实际，探究新的问题解决方案，因此实验/实践教学在“新工科”背景下被推到了历史的最前沿。因此，实验教学的内容在传统的基础类实验之外，融合高新技术的综合性，增加创新型实验的比重，将成为今后发展的必然趋势。

高等学校拥有大量的尖端大型精密仪器设备，在一定程度上体现出学校综合实力，彰显学校的教学、科研水平。这些大型精密仪器设备代表学科发展的前沿和发展的关键技术，让高校大学生多接触和使用各种大型精密仪器设备，可以使学生增加接触到学科发展的前沿技术机会，掌握先进仪器设备的操作技能，从而激发学生学习专业知识的积极性，开拓专业视野、培养创新思维和意识。

对于具有初步科研设计雏形的新型实验课程，大型精密实验仪器是其重要的基础支撑部份。十九大以来，随着“科教兴国”战略部署的实施，国家和地方财政加大了对高等教育和科研的投入力度，是高等院校教学和科研发展的契机。各大院校纷纷购置大批先进的大型精密仪器设备，以提升学校的教学科研综合实力。大型精密仪器设备的大批购进，使得高校大型精密仪器设备进入本科实验教学成为了可能。如何运用和管理好大型精密仪器设备，在服务学校科研和地方经济建设的同时，将大型精密仪器设备引入本科生实验教学，充分发挥其在本科实验教学中的作用，提升实验教学质量，是培养科技人才和实验室建设的一大课题。

“新工科”概念的提出明确指出高校人才的培养要立足科教兴国的角度，符合人类社会发展需求。以此为引领，高校调整办学模式和教学理念，应从市场实际需求和自身能力出发，探索新的人才培养模式。因此，将大型精密仪器应用于“新工科”专业建设是对高校人才能力培养模式的探索与实践。

3 大型精密仪器实验改革的办法与举措

3.1 规范制度建设

以标准化手段规范仪器设备使用者的行为，设立有利于教学、科研人员及实验室技术人员发挥主动性的详案；明确分类管理组织和个人的职能，建立奖惩和协调等机制，使仪器设备的使用更加规范、严格和权威；开设开放本科生独立自主实验，调动本科生参与实验的积极性，尽可能地实现大型精密仪器设备在本科实验教学和教书育人中的有效使用，充分发挥大型精密仪器设备管理与服务的功能性。可以通过制定大型精密仪器设备《管理人员岗位职责》《上岗人员培训细则》《本科实验教学实施细则》（损坏赔偿、安全使用制度）等相关规章制度，充分发挥大型精密仪器设备的功能，服务高等教育教学和科研。

3.2 合理安排使用时间

大型精密仪器设备是服务于科研和教学双方面的。针对本科课堂实践教学，大型精密仪器设备开放时间应有针对性，目标相对固定，以固定时间段对应固定实验人数的方式，学生自行选择实验时间，完成课堂实践教学任务。针对大学生科学研究、科学创新实验（例如大学生创新训练、创新实验室、毕业论文/设计）等学生参与的科研项目，可采取提前预约的形式。学生可提前一定的时间提出申请，管理员根据仪器设备的使用情况，统筹安排各课题组的试验时间，通过协调和整体掌控，保证学生完成各项科研任务。

3.3 建立有偿和无偿服务相结合的收费制度

经费是大型精密仪器设备高效为科研和教学服务的基础，学校拨付的大型仪器维修基金一般用于仪器的维护、维修、保养。有偿和无偿服务相结合的收费制度是指在为本科生教学服务时，实行无偿服务；为科学研究服务时，按使用机时数收费。有偿服务的收入除去一定比例设立大型仪器维修基金，用于仪器的维护、维修、保养等外，其他收入主要用于运行经费，为平台平稳运行的良性循环提供保障。确保仪器设备长期处于良好的运行状态，使大型精密仪器设备的使用效能和效率最大限度地发挥，消除大型精密仪器设备使用的后顾之忧。采用“科研养教学”的运行模式，提高大型精密仪器在教学课题中的应用效果，同时也促进科研进展，提高了仪器的利用率。

3.4 制定视频培训方案

传统的实验教学模式下，学生和部分教师对大型精密仪器的掌握程度仅仅是认识课本上的图例，停留于理论学习方面的学习，没有实际操作经验，在实验课程中提高仪器设备故障率和实验失败率，甚至会损坏仪器，提高仪器的维护成本，甚至影响教学、科研的正常进行。

因此需要采用视频培训的方式，由教师和大型仪器管理人员共同制作大型仪器原理、操作方法、注意事项、管理与维护等相关内容的视频课程。通过观看视频课程，使教师在进入实体实验室之前就对仪器设备的原理和操作有较感性的认知。针对本科教学实验，学生可以将视频课程作为预习材料进行学习，在实际课程中增加学生实际操作仪器的时间，避免由操作错误引起的仪器故障和实验失败。参与科研实践的学生在完成相关仪器的视频课程学习后，通过考试才可申请预约该大型精密仪器使用。视频培训方案可有效降低大型仪器设备由于误操作导致损坏的几率，降低维护和保养成本，提高仪器设备的利用效率和实验室开放效益。

4 大型精密仪器实验改革展望

“科教兴国”战略部署的实施，使国家和地方财政加大了对高校教育和科研的投入力度，大大的增加了高校大型仪器的数量。通过改革高校教学工作，使大型精密仪器充分发挥仪器设备功能，提高创新人才的教育教学水平，培养新人才的能力，提高科研水平，打造出适合“新工科”要求的高水平合格人才。

先进大型精密仪器设备与学科发展的前沿技术研究息息相关。增加本科学生实操各种大型精密仪器设备，不仅使学生接触到学科发展的前沿技术，更能在在“新工科”教学建设背景下，将大型精密仪器应用到服务科研、促进教学中去。提升学生先进仪器设备的实操水平，激发学生学习高端专业知识兴趣，开拓他们的科研视野，培养他们的创新思维和意识，帮助学生养成独立创造的习惯，塑造良好的品格，拥有发现问题、研究问题和解决问题的能力。