大型仪器设备应用于实验教学
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【摘 要】大型仪器设备是高校开展科研、支撑教学的重要手段。文章结合南方医科大学中心实验室大型仪器设备共享平台近年来的探索，分析了大型仪器设备应用于实验教学存在的问题，并提出了有效解决措施。
【关键词】大型仪器设备;实验教学
中图分类号： G647 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）19-0243-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.117
大型仪器设备是支撑高校科研活动、实验教学和技术开发的重要保障，是学校赖以生存和发展的基础。随着我国高等教育的快速发展，科研力量不断壮大，大型仪器设备数量日益增多。[1]科研成果成为了衡量高校水平的准则，大量的大型仪器设备应用于科学研究，而轻视实验教学。实验教学是连接理论教学与应用实践的桥梁，大型仪器设备应用于实验教学，对培养学生兴趣，增强实践技能，改革教学内容等方面都具有重要作用。[2]
1 大型仪器设备应用于实验教学存在的问题
1.1 高精密性、高专业性
大型仪器设备是高等学校开展教育与支撑科研的重要工具。大型仪器设备在科研的使用率远远高于教学，究其原因，大型仪器设备过于精密、复杂、专业，功能繁多，往往仅限于专业技术人员操作。设备学习过程长，对于短期教学使用犹如走马观花，效果大打折扣。
1.2 价格昂贵，维护维修经费不到位
根据《高等学校仪器设备管理办法》，单价超过10万（含）的设备即纳为大型仪器设备。大型仪器设备价格昂贵，操作复杂，由于大多数的学生对大型仪器设备了解甚少，基础薄弱，缺乏仪器操作培训及仪器使用经验，往往加大了仪器损坏的概率，因此大多数的实验室不愿开放使用。[3-4]大型仪器设备从购入起，质保期一般3-5年，质保期外，高额的维护维修费用给实验室造成了巨大的压力，这也是实验室不愿开放给实验教学的另一原因。
2 大型仪器共享平台概况
高校大型仪器共享平台的建设必将大力地推动科学研究的进步及教学质量的提高，对培养“创新型”“实践型”高层次人才起着至关重要的作用。由于传统思想的束缚，实验教学一直处于附属地位，实验课程亦为普通的验证实验，鲜少接触大型仪器设备。为了提高实验教学质量，依托大型仪器共享平台，开展实验教学新体制，培养高层次优秀人才。[5]
我校中心实验室是围绕广东省高水平大学建设目标，而新建的一个具有基础性、综合性、共享性、服务性的中心。拥有数量较多先进大型设备，总价值过亿。各类高端显微镜（正置（倒置）激光共聚焦显微镜、超分辨率显微镜、多光子激光扫描显微镜）、流式细胞分析（分选）仪、透射电镜、扫描电镜、7T的小动物核磁共振成像、小动物B超、多模式小动物活体成像、600M核磁波谱、液质联用质谱、气质联用质谱、高精密度3D打印机等等。中心以“服务科研，孵化创新”为理念，不但服务于广东省各大高校及附属医院等科研单位，同时支撑本校的大型仪器实验教学。成为我校医学实验技术操作和仪器设备管理的培训基地、高层次人才科技创新和学生创新创业的流动站。
3 提高大型仪器设备应用于实验教学有效措施
3.1 增强理论知识学习
理论是实践的基础，在进行实验操作前，每个学生必须进行必要的理论知识学习。传统的理论课程往往显得枯燥无味，除了部分基础较好的研究生，有所兴趣。一般刚入学的研究生及大多数的本科生显得基础薄弱，对大型仪器设备、对实验课题、实验系统流程等方面，了解甚少，没有什么概念，对自己学习研究的方向甚是模糊不明。往往容易失去兴趣，教学质量大打折扣。开展大型设备授课，不但有利于研究生的科研实验，也有利于提高本科生的就业竞争力。
（1）我校中心根据学校教学大纲的要求，开展了《高级生物医学实验仪器应用》授课。本门课程由相关的仪器专业技术老师进行授课，专业技术老师有别普通讲师，专业技术老师往往在设备使用上经验丰富，可结合自身的实验案例生动形象的给学生介绍各大型仪器设备的原理，使用方法及应用范围。
（2）电子信息飞速发展的时代，多媒体授课、视频教学、虚拟仿真教学等受到更多教学工作者的青睐。在大型仪器教学，往往会通过多媒体展现各种实验图片。色彩斑斓的细胞图片能瞬间吸引人们的目光，抓住学生的思维。而虚拟仿真教学是近几年来较为热门的教学方式，虚拟仿真教学系统可以通过模拟实验操作过程，生动逼真的演示整个实验原理及实验过程。结合高科技手段演示，实验原理及过程更加简单易懂，教学质量大大提高。[6]
（3）不管通过何种方式的理论授课，都需要通过不断的练习考试来巩固理论知识。建立大型仪器设备学习考试系统就显得迫在眉睫，大型仪器设备学习考试系统可以单台设备为科目，考试内容可覆盖设备的原理、应用、维护及简单维修等等。学生可根据自身所需，进行选择学习考试。
3.2 开放实验室参观，现场讲解演示
高等大学的大型设备往往存放于校级中心平台、院级分析平台及各大科研课题组，主要支持学校科研项目，鲜少用于教学。对于大多数本科生、部分研究生可能连大型设备都没有见过。开放实验室参观，现场讲解演示，可以进一步地鞏固学生的理论知识。以我校中心的高精度3D打印机（厂家：Stratasys型号：J750）为例，高精度3D打印机采用超薄分层喷射技术，成型层厚度最薄为14μm。多种打印模式可供选择，打印速度快。超过36万种颜色的渐变会通过设计软件自动映射到真实模型。为了使各研究工作者以及学生更直观的了解高精度3D打印机，特设立3D打印机成果展示台，展示各种各样3D打印作品。高精度3D打印机突破二维的空间，实现由普通的图纸变为立体的成品，能引起大多数学生的兴趣。大型设备动辄上百万，同种设备只有一台，由于学生人数过多，无法实现人手一台，往往都是通过以小班为组现场介绍设备的原理、设备组成、软件操作、设备维护等，并进行现场作品设计教学，现场作品打印教学。 3.3 实现上机培训，保证教学质量
理论的讲解及短时间内课堂实操，犹如纸上谈兵，根本无法完全掌握大型仪器设备的使用。大型仪器设备具有专业性，功能复杂，培养一个技术人才耗时长，无法实现针对课堂的每个学生进行一对一的单独培训，再者并非所有的学生都对某台设备有兴趣。针对以上情况，中心根据实际教学情况，开放每台設备自愿报名制学习培训，成立3到4人的群体小组进行专业培训。以多模式小动物活体成像（厂家：Bruker;型号：FXPRO）为例，多模式小动物活体成像针对活体检查，在多个领域普遍应用，包括感染、炎症、代谢性疾病以及肿瘤临床前试验等。尤其适合于高成本效益、敏感、高通量的活体检测和示踪。学生根据自己的实验所需或者兴趣选择设备，技术老师根据报名的情况，分批次地进行培训，培训内容包括仪器开机、关机、软件使用、硬件操作、麻醉使用、机器维护、卫生清洁、安全须知等。培训结束后进行独立上机考核。考核通过者，授予设备使用权限，独立使用机器。考核不过者，重新培训。为了保证设备安全及人员规范管理，中心安装了大型监控系统及信息化管理平台，对于违规操作者，注销设备使用权限，并予以处罚。
3.4 不定期开展培训班及专题讲座，促进学术交流
为了加大人才培养及学术交流。定期邀请设备厂家工程师对设备新开发的功能及前沿的技术进行培训及讲座。培训不应局限于专业技术人员，鼓励学生积极参加各种学术研讨会、专业技术培训班及专业技术讲座，开阔眼界，更新自己的知识架构。[7]
4 结语
大型仪器设备应用于实验教学，一方面可以提高大型仪器设备利用率及使用效益。另一方面提供了先进的仪器设备和实验条件，有助于丰富教学内容，推动实验教学改革创新，提高实验教学质量，为高层次的人才培养提供了必备的保障。
【参考文献】
[1]杨轲，马作豪，金祥飞，等.大型仪器共享平台在实验教学中的应用[J].高校实验室工作研究，2018（03）：132-134.
[2]刘彦强，王益民，阎冰，等.大型仪器设备服务于实验教学的管理机制探究[J].中国轻工教育，2015（06）：46-48.
[3]张蕊，王展霞，李锐.大型仪器设备在生物技术综合实验课程中的应用[J].高教学刊，2018（08）：194-196.
[4]乔光，洪怡.大型仪器设备在本科实验教学中使用问题的探讨[J].实验室科学，2017，20（04）：207-209.
[5]赵宏苏，金传山，宣自华，等.构建大型仪器共享平台培养创新医药科研人才[J].实验室研究与探索，2014，33（12）：304-307.
[6]贠冰，孙建林，熊小涛，等.虚拟仿真实验在大型仪器设备开放共享中作用的探讨[J].实验技术与管理，2015，32（10）：119-121+124.
[7]赵彩霞，邹国亭，周金龙.加强大型仪器设备管理人员的培养[J].高校实验室工作研究，2013（03）：61-63.
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