依托大型仪器服务中心推进本科实验教学改革.pdf
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1、 ISSN1672-4305CN12-1352/N实 验 室 科 学LABORATORY SCIENCE第 26 卷 第 3 期 2023 年 6 月Vol.26 No.3 Jun.2023 依托大型仪器服务中心推进本科实验教学改革倪春花,张国玲,简慧敏,包木太(中国海洋大学 海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东 青岛 266100)摘 要:大型仪器设备在高等院校具有服务于科研和教学的两大重要功能,科学、合理、有效地使用大型仪器具有重要的现实意义,但是目前大型仪器设备在本科教学中的应用还比较薄弱。中国海洋大学大型仪器技术服务中心依托其先进的大型仪器设备及其科学规范的管理制度,完成了一系
2、列有益于本科实验教学的实践探索。简单介绍了大型仪器技术服务中心概况,制约大型仪器设备服务于本科教学的因素,详细阐述了大型仪器技术服务中心为促进大型仪器能够科学用于本科实验教学采取的举措。关键词:大型仪器设备;本科生实验教学;仪器使用效率中图分类号:G482 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1672-4305.2023.03.044Promoting reform of undergraduate experimental teaching relied on large-scale instruments service centerNI Chunhua,ZHANG Gu
3、oling,JIAN Huimin,BAO Mutai(Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology,MOE,Ocean University of China,Qingdao 266100,China)Abstract:Large-scale instruments and equipment in universities and colleges have two important functions,scientific research and teaching.Scientific,rational and ef
4、fective use of large-scale instru-ments has important practical significance,but the application of large-scale instruments in undergrad-uate teaching is still relatively weak.The large instruments technical service center relies on its ad-vanced large-scale equipment and its scientific and standard
5、ized management system to complete a se-ries of practices which are beneficial to undergraduate experimental teaching.In this paper,overview of large-scale instruments service center and factors which restrict the use of large-scale instruments and equipment for undergraduate teaching were introduce
6、d simply,and the measures taken by the cen-ter to promote use of large-scale instruments for undergraduate teaching were elaborated.Key words:large-scale instruments and equipment;undergraduate experimental teaching;instru-ments application efficiency 收稿日期:2021-03-23 修改日期:2022-07-21作者简介:倪春花,硕士,实验师,主
7、要研究方向为大型仪器设备的运行与管理。E-mail:nichunhua 目前,培养和提高学生的实践能力是所有高校人才培养的重点内容。本科实验教学作为化学、化工等高等院校教学体系的一个重要组成部分,是学生实践能力和创新能力培养的必要环节,是学生正确理解和掌握理论知识、培养学生分析问题、解决问题和进行独立研究的基础1-2。尤其是大型仪器和设备为学生提供了更多的动手操作机会,能够提高学生实践应用能力和创新能力。大型仪器的应用无论是在科研机构还是企事业单位都具有重要意义,高校更应该注重对学生动手能力的培养,将理论知识和实践能力很好地结合起来3。但是,目前高校的大型精密仪器主要应用于科研,由于种种原因极
8、少用于本科教学4-5。因此,改变大型仪器和设备在本科教学中的应用现状,提高其在高校本科教学中的利用率是非常重要的研究热点。得益于教育部 211/985 学科建设经费、教育部重点实验室设备专项经费的稳定支持,中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室利用6 年时间完成了大型仪器技术服务中心的建设。现在拥有相对独立、设施齐全、环境良好的研究实验室,面积约 300 余平方米。拥有从事海洋化学理论与工程技术研究的配套大型仪器和技术手段,先进仪器设备总价值 4000 多万元,其中 10 万元以上的仪器设备 35 台套,主要仪器见表 1 所示。大型仪器技术服务中心的运行有效提高了大型仪器设备的使用
9、效率,不仅为本校各学院和重点实验室的科研提供了有力的分析表征支持,而且为其他高校、科研院所、企事业单位等提供了必要的技术支持。为了使大型仪器更好地服务于本科教学,大型仪器技术服务中心利用其先进科学的建设成果及规章制度,发挥自身优势,探讨并尝试了一系列有益于本科教学的具体举措。表 1 大型仪器技术服务中心主要大型仪器仪器名称数量厂商仪器名称数量厂商连续流动分析仪1德国 SEAL 公司液相色谱-质谱联用仪1赛默飞等离子体发射光谱仪1赛默飞气相色谱仪1安捷伦原子吸收光谱仪1赛默飞气相色谱-质谱联用仪1赛默飞液相色谱仪1安捷伦元素分析仪1美国 PerkinElmer稳定同位素比质谱仪2德国 Eleme
10、ntar总溶解无机碳分析仪1美国 APOLLO 公司1 大型仪器技术服务中心情况简介1.1 组织构架及人员组成大型仪器技术服务中心(以下简称:中心)分级管理,责任到人,运行有序,规章制度健全。中心拥有的技术队伍层次、结构合理,现有工程/实验技术人员 18 人,其中专职工程/实验技术人员 6 人,科研团队自聘实验技术人员 12 人,全部具有硕士及以上学位,其中具有高级专业技术职称人员 3 人,人员结构如图 1 所示。图 1 大型仪器技术服务中心组织构架及人员组成1.2 实验室管理与规章制度建立有偿使用机制。实验室根据不同仪器设备特点设立收费标准,收费标准分为本实验室、校内、校外三个不同标准。制定
11、了海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室大型仪器技术服务中心管理、共享与有偿使用办法。依据仪器设备使用中的耗材成本、维修维护费用、开机时长等因素适当收取一定的测试费用,力争实现以机养机的良性循环,解决贵重仪器维护费用高的问题。建立实验室管理守则、学生实验守则、实验室安全制度及大型仪器操作规范等相关制度;并制定了仪器责任教授制职责。1.3 网络化管理运用信息网络技术,实现大型仪器设备管理的871 倪春花,等:依托大型仪器服务中心推进本科实验教学改革信息化、自动化和智能化。通过学校大型仪器设备共享平台网络化管理系统(见图 2 所示),学校师生可以了解平台运行的状况、了解相关设备为教学和科研提供服务
12、的项目,同时实现各种仪器设备的预约使用6-7。中心构建了资源共享网络平台,网络平台内容主要由仪器信息系统、检测预约系统、收费系统、耗材管理和维修系统等部分组成,能实现在线服务、网上管理。另外,平台购置了 2 台预约一体机,可以直接在机器上完成仪器查找,提前预约,使用查询等功能,方便广大师生使用大型仪器设备。图 2 大型仪器技术服务中心网站1.4 强化实验技术人员队伍高校的实验技术人员属于教辅系列,其工作内容主要是为科研教学提供服务。大型精密仪器的使用不仅需要测试人员具有扎实的理论基础,而且需要丰富的实践经验,其新功能开发,更需要一批素质高、综合能力强、具有一定科研能力的人员8。中心经常举行内部
13、技术交流报告,不定期邀请同行专家来进行业务培训,支持教师参加不同层次的应用技术讲座、专题技术培训班和各类技术交流会议。例如,相关实验技术人员参加了第四届连续流动分析仪技术培训、液相色谱标准培训(LC1260 Chem-station)、气相色谱标准培训(7890 Chemstation),并取得合格证书;实验技术人员全部参加了国家海洋标准计量中心举办的海洋监/检测人员计量认证培训,并取得资格证书等。通过实验室基金激励实验技术人员开展仪器测试功能开发、分析测试新方法和新技术的研究,中心已申请了 3 项中央高校基本科研业务费实验室研究基金项目。为了更好地开发仪器功能及改进测试方法,提高科研技术水平
14、,实验技术人员积极进行深造,已有 5 名技术人员攻读博士学位。2 大型仪器在本科教学应用中的制约因素2.1 大型仪器运行和维修成本高由于大型仪器设备的价格都非常昂贵,一般价格都是几十万元,甚至几百万元。这就造成多数仪器日常运行需要的耗材成本和维护费用特别高,尤其是当仪器设备出现故障的时候,更需要巨额的费用用于维修和配件更换5。高校本科生接触大型仪器设备的机会有限,没有经过专业的操作培训,不能独立操作大型仪器设备。如果盲目上机操作仪器就会使大型仪器设备损害的几率增加,导致大型仪器维修成本大大提高9-10。因而,许多高校大多通过理论讲解结合教师演示教学的方式进行授课。这样学生只能看到大型仪器的基本
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