段輝平 宋洪海 杜 鵑

北京航空航天大學(xué) 北京 100191

分析測試中心服務(wù)于本科教學(xué)的問題與思考

段輝平 宋洪海 杜 鵑

北京航空航天大學(xué) 北京 100191

如何利用有限的大型分析測試設(shè)備服務(wù)于本科實驗教學(xué)一直是困擾教育和實驗管理部門的難題。通過調(diào)查問卷的方式，總結(jié)了分析測試中心在服務(wù)于本科實驗教學(xué)中存在的問題，并對存在的問題進(jìn)行了分析，提出了解決問題的方法和途徑。

大型設(shè)備；本科教學(xué)；服務(wù)途徑

國內(nèi)高校材料學(xué)專業(yè)基本采取了寬口徑的大專業(yè)培養(yǎng)模式,材料現(xiàn)代測試方法已成為材料專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本技能,但囿于各單位測試設(shè)備資源有限,大學(xué)本科的分析測試方法主要依附于理論課程,很少甚至沒有相應(yīng)的實驗來支撐學(xué)生的理論學(xué)習(xí)；即使開設(shè)實驗,也多半以驗證性實驗或參觀演示性實驗為主。本科學(xué)生基本沒有機(jī)會接觸到相應(yīng)的設(shè)備,更不用說親自動手上機(jī)實驗,因此對設(shè)備沒有基本的感性認(rèn)識。

目前許多高校購置了大量先進(jìn)的分析測試設(shè)備,逐步形成了系統(tǒng)完善的分析測試平臺,但目前這些大型設(shè)備都主要用于教師、研究生的課題研究,對本科生教學(xué)的作用不夠理想。因此大型設(shè)備如何為本科生提供更多的接觸和使用機(jī)會引起了大家的關(guān)注,如何協(xié)調(diào)大型分析測試設(shè)備服務(wù)于科學(xué)研究與本科生教育之間的關(guān)系仍然是困擾教育部門和實驗管理人員的難題。為此一些單位也進(jìn)行了探討和研究,提出了一些方法和建議。如屈樹新教授從開設(shè)實驗課、選修課以及為本科生畢業(yè)設(shè)計服務(wù)等方面進(jìn)行了積極的探索；饒薇薇老師從實驗室管理、實驗室運行機(jī)制、實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面,探討對本科生開放大中型儀器的具體措施。

為了解學(xué)生對大型分析測試設(shè)備的學(xué)習(xí)興趣和分析測試中心在本科教學(xué)中存在的問題,我們對正在學(xué)習(xí)分析測試方法課程的大二學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查,旨在探討分析測試中心對學(xué)生掌握現(xiàn)代分析測試設(shè)備基本技能的方法和途徑,探索大型公共分析測試設(shè)備在本科教學(xué)中的作用和方法。本次調(diào)查共發(fā)放問卷90份,收回87份。

1 調(diào)查結(jié)果與分析

通過對調(diào)查問卷的統(tǒng)計和分析,可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對分析測試中心及設(shè)備的功能知之甚少,但絕大部分學(xué)生都有強(qiáng)烈學(xué)習(xí)的愿望。筆者對幾個典型的調(diào)查問題進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

問題1：你對分析測試中心的分析測試設(shè)備是否了解？通過什么途徑了解？雖然分析測試中心與材料學(xué)院同在一棟教學(xué)樓里,學(xué)生每天上課都必須經(jīng)過分析測試中心,但令人驚訝的是只有一名同學(xué)通過學(xué)校網(wǎng)絡(luò)了解分析測試中心的所有設(shè)備,其余同學(xué)對分析測試中心竟然一無所知,甚至不知道有這樣一個機(jī)構(gòu)存在。

問題2：你認(rèn)為分析測試中心可以通過何種途徑、方式、方法為本科課堂教學(xué)服務(wù)？有43名同學(xué)不清楚,這與大部分同學(xué)不了解分析測試中心有關(guān)。有同學(xué)建議要讓學(xué)生了解分析測試中心的職能和現(xiàn)狀,采取的方式可以包括組織參觀、對學(xué)生開放、加強(qiáng)宣傳等。為本科教學(xué)服務(wù)的方式和途徑包括開設(shè)實驗課、現(xiàn)場講解、自主實驗、演示實驗、學(xué)生動手實驗、創(chuàng)新實驗以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、提供設(shè)備圖片、實驗數(shù)據(jù)、設(shè)備模型和演示儀器設(shè)備、為學(xué)生提供實驗平臺等。

問題3：通過課堂學(xué)習(xí),你對設(shè)備的構(gòu)造、工作原理、基本功能是否了解？雖然同學(xué)已經(jīng)歷了大半個學(xué)期的課堂學(xué)習(xí),但有多達(dá)64名同學(xué)對設(shè)備的構(gòu)造、工作原理和基本功能不了解,僅有20人有一定程度的了解,其余未回答。這可以看出大型分析測試設(shè)備的實驗教學(xué)與課堂教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)。

問題4：為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,固化課堂學(xué)習(xí)效果,分析測試中心透射電子顯微鏡實驗室擬開設(shè)一些實驗,你是否有興趣參加,有何建議？有多達(dá)68名同學(xué)表示有強(qiáng)烈興趣參加實驗教學(xué),但也有19名同學(xué)無興趣參加。提出的建議包括：實驗設(shè)備對有興趣的學(xué)生開放、讓他們有機(jī)會多動手親自實驗、由教師現(xiàn)場指導(dǎo)結(jié)合實際操作及現(xiàn)象進(jìn)行深入淺出的講解、開設(shè)一些創(chuàng)新、趣味和基礎(chǔ)并重的實驗并納入學(xué)習(xí)成績考核等。

2 存在的問題

從學(xué)生對分析測試中心的了解程度來看,可以說分析測試中心與本科教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié),這種缺失已經(jīng)對學(xué)生發(fā)展和深造帶來了嚴(yán)重的影響。通過筆者對部分畢業(yè)設(shè)計的本科生以及研究生的接觸和了解,盡管他們學(xué)習(xí)了現(xiàn)代測試分析方法課程,但對設(shè)備，特別是一些尖端分析測試設(shè)備,如透射電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、電子探針等的認(rèn)知幾乎為零,對設(shè)備的基本操作和基本功能知之甚少,進(jìn)行實驗時,甚至不清楚可以從實驗中得到什么,更不用說對實驗結(jié)果的正確分析,因此在如何利用分析測試設(shè)備時非常茫然。

導(dǎo)致這種結(jié)果的主要原因大致有如下2點：(1)大型分析測試設(shè)備屬于高端精密儀器,設(shè)備價格昂貴,維修價格高且周期長,為保證科研所需,由于擔(dān)心學(xué)生損壞設(shè)備,幾乎不向本科生開放；(2)大型分析測試設(shè)備臺套數(shù)少,資源有限,而每臺大型精密設(shè)備每次實驗?zāi)苋菁{的學(xué)生數(shù)很少,同時掌握大型分析設(shè)備的基本操作需要較長時間的訓(xùn)練,所需課時投入相對較大。由于大型設(shè)備都要承擔(dān)大量的科研任務(wù),根本無法留出時間承擔(dān)本科教學(xué)任務(wù)。

3 方法探討

考慮到大部分同學(xué)今后發(fā)展和工作需求,他們只要掌握設(shè)備的用途和分析方法,掌握如何利用分析測試設(shè)備為自己的學(xué)習(xí)和研究服務(wù)即可,要求本科生掌握這些設(shè)備的具體操作和使用是不切實際也完全沒有必要的。分析測試中心為本科教學(xué)服務(wù)的重點應(yīng)該是如何利用設(shè)備優(yōu)勢來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高他們的分析測試技巧和方法。那么分析測試中心該如何發(fā)揮自己的作用,服務(wù)于本科教學(xué)呢？由于本科高年級的綜合實驗和畢業(yè)設(shè)計的實驗教學(xué)環(huán)節(jié),已經(jīng)納入教學(xué)計劃,筆者不多做討論。這里要討論的是新生入學(xué)參觀、材料現(xiàn)代分析方法實驗教學(xué)以及服務(wù)于日常教學(xué)方面等問題。

(1)對于新生入學(xué)參觀,傳統(tǒng)做法是在新生剛?cè)雽W(xué)時進(jìn)行。由于新生沒有相關(guān)專業(yè)知識的儲備,對材料科學(xué)一無所知,此時參觀根本達(dá)不到互動的效果。調(diào)查問卷的結(jié)果說明了一切,這種走馬觀花式的參觀不會給同學(xué)留下深刻印象?；谡{(diào)查結(jié)果,2010年一年級新生入學(xué)時,我們沒有安排他們參觀分析測試中心,而是把參觀安排在該學(xué)期中期。參觀過程中,由設(shè)備管理人員為學(xué)生講解設(shè)備的基礎(chǔ)知識,包括工作原理、功能和發(fā)展趨勢等,并回答學(xué)生提出的各種具體問題。通過參觀可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對現(xiàn)代分析測試設(shè)備充滿了好奇,對高端設(shè)備具有濃厚的神秘感。更可喜的是由于學(xué)生經(jīng)過半年多的專業(yè)學(xué)習(xí),已經(jīng)對材料科學(xué)有了一些基本的認(rèn)識和理解,因此在整個參觀過程中,學(xué)生會不斷地提出許多相關(guān)問題,達(dá)到了互動的效果。

(2)目前分析測試方法的學(xué)習(xí)仍然以課堂講授為主,如何利用分析測試中心的設(shè)備資源配合課堂教學(xué)仍然是一個非常棘手的難題,特別是對于那些臺套數(shù)少、投入高、操作復(fù)雜并且每次實驗容納人數(shù)少的設(shè)備,如電子顯微分析設(shè)備等,幾乎不為本科生開設(shè)實驗,而電子顯微分析又是現(xiàn)代分析測試方法中非常重要的內(nèi)容。為此我們以透射電子顯微鏡為例,探討了電子顯微分析設(shè)備服務(wù)于本科教學(xué)的方式和作用。具體做法是從被調(diào)查的學(xué)生中隨機(jī)選擇了4組共16名同學(xué),每組實驗時間為8小時,從實驗過程和后續(xù)的學(xué)習(xí)效果來看,結(jié)果非常理想。因此筆者認(rèn)為對于稀缺的大型分析測試設(shè)備,可以通過分組限制選修的辦法來緩解目前的矛盾。以透射電子顯微鏡、掃描探針顯微鏡、電子探針等顯微結(jié)構(gòu)分析設(shè)備為例,可以根據(jù)設(shè)備類型分成4組獨立的實驗。每名學(xué)生根據(jù)自己的興趣只允許選擇其中的1組實驗。這種分組限制選修的方法雖然不能讓學(xué)生接觸大量的大型設(shè)備,但可以極大地激發(fā)和保持學(xué)生對分析測試方法的學(xué)習(xí)興趣。即使只通過1組實驗的訓(xùn)練,學(xué)生也可以對某一種設(shè)備的基本操作、功能、結(jié)構(gòu)和工作原理有一個大概的認(rèn)識和了解,并能加深對課堂理論學(xué)習(xí)的理解；當(dāng)然,對于那些對設(shè)備操作表現(xiàn)出極大興趣的學(xué)生,可選擇1～2名同學(xué)進(jìn)行日常培訓(xùn),為培養(yǎng)熟練掌握設(shè)備操作、具有開發(fā)設(shè)備功能能力的高端實驗人員儲備人才。

(3)對于本科的日常教學(xué),分析測試中心可以采用兩種途徑服務(wù)于本科教學(xué)。一是平時對本科生開放,允許學(xué)生觀摩實驗過程,實驗室教師為學(xué)生解答學(xué)習(xí)過程中遇到的關(guān)于設(shè)備的問題；二是結(jié)合本學(xué)院學(xué)科特點和優(yōu)勢科研方向,為課堂教學(xué)提供實驗數(shù)據(jù)、實驗照片和設(shè)備圖片,讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)的理論知識去分析和解釋,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

高等學(xué)校肩負(fù)為社會培養(yǎng)高級人才的使命,應(yīng)該把如何提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力作為學(xué)校工作的核心內(nèi)容,分析測試中心同樣肩負(fù)服務(wù)于本科教學(xué)和人才培養(yǎng)的責(zé)任。但由于設(shè)備臺套數(shù)、設(shè)備管理等問題,限制了其為本科教學(xué)服務(wù)的作用。要改變目前這種狀況,除了繼續(xù)增加設(shè)備投入外,也需要相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)高度重視,制定相應(yīng)的政策,特別是在考核設(shè)備的績效或安排大型分析測試設(shè)備的工作時,把為本科生教學(xué)服務(wù)內(nèi)容放在重要地位,從制度上保證大型分析測試設(shè)備能積極參與到為本科教學(xué)服務(wù)上來。當(dāng)然,分析測試中心的管理人員也要開動腦筋,樹立為本科教學(xué)服務(wù)的理念,積極拓展新途徑,在現(xiàn)有條件下創(chuàng)造條件,提供更多的機(jī)會為本科教學(xué)服務(wù)。

[1] 周仲榮,張文桂,朱昊,等.重點實驗室參與本科教學(xué)實踐的啟示[J].高等工程教育研究,2003,5：22

[2] 屈樹新,沈如,姜崇喜,等.探索大型分析設(shè)備在本科教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理,2005,22(10)：30

[3] 饒薇薇,包新華,張沁,等.對本科生開放大中型儀器的實踐與探索[J].化工高等教育,2008,3：49

Problem and consideration on the serving approach of analysis and research center to undergraduate teaching

Duan Huiping, Song Honghai, Du Juan
Beijing university of aeronautics and astronautics, Beijing, 100191, China

It is always a great puzzle for the education department and laboratory arrangement division to employ the limited large analysis and testing equipments to serve for the undergraduate experimental teaching. The existing problems for the serving approach of large analysis and testing instruments to undergraduate teaching have been summarized by the way of census and analyzed. Moreover, the key and approach to the problems have also been proposed in this paper.

large analytical instrument; undergraduate teaching; serving approach

2011-04-18 稿件編號：1104090

段輝平，博士，副教授，常務(wù)副主任。

北京航空航天大學(xué)教改項目“公共分析測試平臺在本科實驗教學(xué)中的應(yīng)用探索”。