利用高校大型儀器進行人才培養的探討和實踐論文
利用高校大型儀器進行人才培養的探討和實踐論文
摘要：利用學院現有的大型儀器裝置，在本科生中開設“生命科學儀器分析”課程，並進行分層次的人才培養，即基礎培養和高階技能培養。高階技能培養採用研究生式培養模式，利用創新課題和平時分析測試中心的測試任務進行人才培養，並配合學校和學院的一些措施增強培養效果。一方面促進本科教學質量，增強學生綜合能力，促進就業，同時也為大型儀器裝置培養專業的使用人才。
關鍵詞：高校；大型儀器裝置；人才培養
隨著我國經濟的發展及對高校教學科研的投入逐年增加，高校擁有的大型精密儀器裝置也逐年增加，但是目前普遍存在的問題是儀器效益低，大型儀器專業操作人才缺乏。同時，大型儀器在教學中發揮的作用比較小。鑑於此，本文對利用學院大型儀器裝置對本科學生進行儀器操作的人才培養進行探討。
一、大型儀器裝置在本科人才培養中的意義
高校大型儀器裝置應該為人才培養服務。2003年起，教育部對全國的普通高校進行了本科教學評估，其中一項就是單位學生擁有的儀器價值，所以學校購置了許多大型精密儀器裝置，可以說許多普通高校的大型儀器裝置本是為本科教學評估而購買的，其目的也應該是為本科教學服務。本校的大型精密儀器裝置管理制度也規定：大型儀器的使用應以本科教學優先。
高校大型儀器裝置用於本科教學也是提高儀器使用效益的手段之一。目前高校大型儀器裝置普遍存在的問題是儀器裝置的使用效益低，而且主要是用於科研，用於本科教學則比較少。這主要是因為這些裝置價格昂貴，數量少，學生只能走馬觀花地參觀或簡單使用，而且用於教學不像用於科研能馬上出成果。用於本科教學不僅能提高儀器使用率，提高其價值，而且也符合儀器購買的初衷。
儀器裝置是開展實驗教學的關鍵支撐條件，大型精密儀器裝置更是本科實驗教學中開發學生的創新意識、培養學生的創新能力、提高學生的綜合素質的基礎條件之一。圍繞大型儀器裝置的功能開發與應用，調整驗證性實驗為主的實驗教學體系，增加綜合性、設計性和創新性實驗專案，把學生作為實驗教學的主體，強調學生的積極參與，利於形成師生互動的實驗教學氛圍，培養學生的創新能力。
大型儀器裝置是培養學生科研能力的重要基礎。培養未來的科技工作者是高校的重要任務，所以在本科生中開設介紹大型精密儀器裝置的課程，儘早讓學生了解生命科學研究中常用的大型精密分析儀器裝置，為將來用於科學研究做好基礎，有著重要的意義。精密儀器的購置首先應是為了培養人才。科學技術的飛速發展要求儘快地將先進的技術手段傳授給學生。
在本科時期開設大型儀器的課程對培養大型儀器專業人才大有裨益。高校大型儀器效益低的一個重要原因是專業人才的缺乏，所以在本科生中開設大型儀器的課程，並採用分層次培養，也是培養大型儀器專業人才的很好途徑。大型儀器專業人才培養難度大，主要是因為生物儀器分析技術汲取並融合了當代化學、物理學、數學、光學、電子學、計算機科學及資訊科技等多學科的新成果與新技術，需要較寬的知識面，儘早開設此課對培養大型儀器的專業人才大有裨益。
二、“生命科學儀器分析”的課程設計
本院擁有顯微鏡，流式細胞儀，液相、氣相色譜儀，熒光分光光度計，原子吸收分光光度計，實時熒光定量PCR等。尤其是顯微鏡，包括熒光顯微鏡、倒置顯微鏡、相差顯微鏡、鐳射共聚焦顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡，幾乎包括所有常用生物顯微鏡。以此為基礎，針對本院本科學生開設了“生命科學儀器分析”課程。
1.“生命科學儀器分析”課程的特點
生物儀器分析技術主要講授生命科學領域常用大型儀器裝置的執行原理、基本結構及其用途。本門課程是各種理論和實踐的充分結合，能夠服務於生產和研究等實用性很強的工作之中。對它的學習過程將是一個知識綜合運用能力和分析解決問題能力的提高過程。本課程採用分階段培養人才。前期課堂教學以激發學生興趣為主，介紹各儀器的基本原理和結構及其運用，後期採用更加靈活多樣的方式培養實踐操作技能和高階技巧。
2.課程內容建設
“生命科學儀器分析”課程內容建設緊密結合科研和實際生活，以安徽師範大學生命科學學院綜合實驗中心大型儀器開放式科研教學平臺為依託，選取在生產和科研中具有廣泛用途的生物分析儀器作為該課程的主要內容，以影視劇情節和諾貝爾獎及實際生活中活生生的例子為引子，介紹生命科學儀器在生命科學研究和實際生活中的功用，以儀器的'原理結構和基本操作為核心。
3.實驗教材建設
高校介紹生物領域大型儀器的教材多為分析化學方向的指導教材，專門用於生命科學領域的生物儀器分析實驗教材很少，且因儀器裝置的種類和型號不同，導致生物儀器分析教材實用性受到限制。基於這種現狀和本院生物分析儀器的配備情況編寫了適合本校本科生使用的《生物科學儀器分析》。該教材涵蓋了大型光學顯微鏡、鐳射共聚焦顯微鏡、電子顯微鏡、高效液相色譜、氣相色譜及氣質聯用儀、流式細胞儀、熒光定量PCR儀、熒光分光光度計、原子吸收分光光度計等。
4.課程培養方式
“生物科學儀器分析”課程採用兩個階段培養：儀器基本知識、實踐技能的基本培養和高階技能的培養。
（1）基礎技能培養。初級階段的培養主要採用採用理論課程講授和現場參觀以及儀器的簡單操作，主要目的一方面是培養學生的興趣，另一方面進行儀器概論講解，講述儀器之間的共同點，以達到融會貫通的效果。
由於課程講授的儀器種類較多，每種儀器的結構和原理又不相同，而且往往會涉及到物理、化學、計算機軟體和自動化等知識，靠課堂的時間難以講授清楚，而且由於缺乏感性認識和相應的知識結構，學生也往往無法深刻理解，容易產生厭煩情緒，如果學生不願意聽，再有用的課程也沒有意義。所以結合實踐尤其重要，除了現場的講解和功能演示外，課堂講授尤其結合科研和生活實踐，以影視劇情節和諾貝爾獎及實際生活中活生生的例子為引子。比如現在深受大學生喜愛的一部電視劇《法證先鋒》，經常會檢驗一些成分、指標等，都會用到一些分析儀器。近來食品安全比較熱門，三聚氰胺、瘦肉精事件、重金屬超標、農殘檢驗都要用到一些分析儀器。歷年生物醫學諾貝爾獎更是離不開這些分析檢測儀器。
為使學生能夠達到融會貫通的目的，該課程還重點闡述清儀器的原理和不同儀器結構的相通之處。大書法家王曦之苦練書法，始終不能悟出真諦，後來練劍，卻悟出書法的真諦。講解一些儀器不僅有利於學生更好的理解，還可能促進儀器的創新和儀器功能的開發。比如基本許多的自動化儀器，訊號採集通常都採用光電倍增管來記錄訊號；質譜儀、電鏡等都需要真空泵來製造真空環境；鐳射共聚焦和流式細胞儀都採用鐳射光源；顯微鏡、分光光度計類儀器都需要一些濾光片或光柵等。 儀器技術是一門實踐性很強的技術，理論知識必不可少，實踐運用更是最終目的，理論結合實踐是必不可少的，實驗科學更是如此，但由於本科教學人數較多，每種儀器又僅有一臺，學生只能簡單瞭解和進行一些最基本的操作。所以，從學習此課程的學生中挑選一部分興趣濃厚、知識結構基礎比較好且責任心強、細緻認真的學生進一步培養，意在培養能夠獨立操作大型儀器的人才。因為大型儀器價格昂貴，所以學生不僅要有知識結構，細心和責任心尤為重要，才能儘可能避免儀器的損壞。
（2）高階技能培養的程式和方式。
人員的選定：理論課程結束後，對希望進一步深入學習的人進行專門考核選撥，包括原理、結構和維護保養的相關知識等。因進階培養更重要的是自學能力，故採用沒有標準答案的開放題目，測試學生的自學和檢索文獻、解決問題的能力。
現場詳細降解：此階段由於人數較少，學生的目的明確，而且已瞭解儀器的基本情況，可以在儀器現場進行較詳細的培訓，包括儀器的基本結構、功能、基本操作、基本維護，使得學生能夠進行基本的操作。
進一步補充相關知識。進行理論知識的系統深入培訓，針對不同種類的儀器，為學生補充相關的背景知識。比如顯微鏡，是生命科學中使用很廣泛的儀器裝置，現在的大型顯微鏡功能強大，要用好維護好需要了解許多知識，包括顯微鏡的基本知識和概念、應用光學的一些知識、顯微攝影的知識、光與色的知識、顯微影象處理知識。色譜類儀器需要最基本的色譜理論、無機化學和有機物化學的基本知識、常用檢測器技術、樣品前處理技術、方法開發技術、色譜柱技術等，每一項都有很大的學問，需要學生能夠較深入地瞭解這些，對深入開發儀器功能和遇到問題如何解決有非常重要的作用。
培養模式：專業培養採用類似於研究生的培養模式。
1）每年都選一批人，這樣就可以上一屆帶下一屆，這樣不僅能減輕老師的負擔，還能增加學習的效果，學生在課下還可以交流，類似研究生的培養。
2）課題培養。學校和學院開設開放課題、創新課題、大型儀器使用專項基金等。利用課題來使用儀器，增加實戰經驗，更深入瞭解儀器的使用，同時可以完成本科畢業。
3）大型儀器平臺是共享的，平時就會對校內和校外共享使用，這也是學生鍛鍊的好機會。
4）儀器公司的技術支援人員大部分具有碩士或博士學位，既瞭解生物學問題又精通儀器原理和應用範圍，在主觀上十分願意參與高校的教學活動，是一支重要的不可忽視的教師資源。
5）善用儀器公司的技術服務熱線。目前大型精密儀器90%以上都是國外的大型跨國公司的產品，其售後服務，尤其是技術服務都很好。
三、促進教學效果需要的配套措施
興趣是最重要的老師，但有時學生難免有惰性，對於選進來進一步學習的學生也需要有一定的獎懲措施來促進學習。
1.加分政策
進階學習的學生如果學習效果經考核合格，能夠獨立操作一臺大型儀器，可以加學分。
2.技術認證
經過2～3年理論和實踐的培訓，經考核達到一定水平，學院和學校可以頒發校級技術認證的證書，對學生的能力進行認證，增強學生就業的競爭力。
3.物質獎勵
如果儀器共享效益較好，學生在幫老師完成測試任務、鍛鍊自己能力的同時，還可以獲得經濟上的獎勵。
四、結束語
採用分階段培養，在本科生中開設“生命科學儀器分析”課程不僅能夠讓大部分學生儘早瞭解大型儀器在科研和生活中的用途，增加知識面，促進就業，而且能培養一批專業的大型儀器操作人才。