張蕊 王展霞 李銳

摘 要：大型儀器設(shè)備是高校開展實驗教學(xué)和科學(xué)研究工作的重要工具。生物技術(shù)綜合實驗課程綜合性較強，將大型儀器設(shè)備應(yīng)用在生物技術(shù)綜合實驗課程當(dāng)中，既是高質(zhì)量教學(xué)的保證，又是順應(yīng)時代發(fā)展的必然趨勢。文章分析了大型儀器設(shè)備的含義、在本科實驗教學(xué)中的現(xiàn)狀、應(yīng)用于生物技術(shù)綜合實驗課程中的積極作用以及改革的主要措施，希望對提高教學(xué)質(zhì)量和深化教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新和改革提供幫助。

關(guān)鍵詞：大型儀器設(shè)備；實驗；生物技術(shù)；教育教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）08-0194-03

Abstract： large instrument and equipment are important tools for carrying out experimental teaching and scientific research in Colleges and universities. The comprehensive course of biotechnology is quite comprehensive. The application of large-scale instruments and equipment in the comprehensive experimental course of biotechnology is not only a guarantee of high quality teaching， but also an inevitable trend to adapt to the development of the times. This paper analyzes the meaning of large-scale instruments and equipment， the status quo in undergraduate experimental teaching， the positive role in the application of biotechnology in comprehensive experimental courses， and the main measures of reform， hoping to improve teaching quality and deepening innovation and reform of teaching content.

Keywords： large instrument and equipment； experiment； biotechnology； education and teaching

21世紀(jì)是生命科學(xué)發(fā)展迅速的時代，諸多進展都取決于新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。生物技術(shù)是決定國家命運的關(guān)鍵技術(shù)之一，是世界上許多國家優(yōu)先發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。生物技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)藥產(chǎn)品、農(nóng)林牧漁等新產(chǎn)品的研發(fā)、環(huán)境修復(fù)等方面發(fā)揮著巨大的作用[2]，高校通過生物技術(shù)綜合實驗課程不但可以使學(xué)生了解生命科學(xué)發(fā)展的前沿動態(tài)，熟悉和掌握通用的大型儀器設(shè)備的使用，而且能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的實驗積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，合作學(xué)習(xí)能力和探究學(xué)習(xí)能力[3]，使學(xué)生具有良好的科研素質(zhì)、生物學(xué)實驗技能和較強的分析問題、解決問題的能力，為今后獨立從事生物技術(shù)及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究奠定基礎(chǔ)。這不僅達到了高等教育的要求，也順應(yīng)了社會對生命科學(xué)人才的需要。

生物技術(shù)綜合實驗課程是一門綜合性實驗課程。學(xué)生在掌握生物化學(xué)、生物技術(shù)學(xué)、微生物學(xué)和生物化學(xué)技術(shù)原理等的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握生物技術(shù)實驗的基本原理、步驟[4]和技術(shù)，主要包括基因工程常規(guī)操作技術(shù)及一系列生物大分子的提取、分離、純化的方法和技術(shù)[5]。在每項試驗中，試劑的配制、儀器的安裝、樣品的處理、提取分離純化和含量的測定及性質(zhì)的鑒定都會用到各種儀器，因此掌握各種生化儀器及發(fā)酵器材特別是大型儀器的規(guī)范操作至為重要。儀器設(shè)備在教學(xué)、科研工作中起著技術(shù)支撐的作用，而大型儀器設(shè)備更是儀器設(shè)備的重要組成部分。因此將大型儀器設(shè)備應(yīng)用在生物技術(shù)綜合實驗課程當(dāng)中，既是高質(zhì)量教學(xué)的保證，又是順應(yīng)時代發(fā)展的必然趨勢。

大型儀器設(shè)備是保證高校正常的實驗教學(xué)和科學(xué)研究必備的重要物質(zhì)基礎(chǔ)；在一定程度上也衡量著高校的綜合實力[6-8]。隨著國家對高等教育的重視和支持[9，10]，高校對實驗室儀器設(shè)備投入的金額和數(shù)量逐年遞增[11]，這對提升高校的科研與教學(xué)能力有極為重要的意義，為高校學(xué)生對大型儀器設(shè)備的掌握和應(yīng)用提供了技術(shù)保障。但是現(xiàn)今大型儀器設(shè)備在實驗教學(xué)過程中仍然存在設(shè)備利用率低、專業(yè)技術(shù)人員不足、維修維護經(jīng)費不足等諸多問題，如何促進大型儀器設(shè)備在實驗課程中的開放、共享與可持續(xù)性發(fā)展，成為高校發(fā)展中亟待解決的問題[12]。

一、大型儀器設(shè)備的基本含義和涵蓋范圍

根據(jù)《高等學(xué)校儀器設(shè)備管理辦法》（教育部教高[2000]9號），大型儀器設(shè)備指的是單價在人民幣10萬元（含）以上的儀器設(shè)備。各省級教育行政部門和各高等學(xué)?？筛鶕?jù)實際情況，明確各自所管大型儀器設(shè)備的范圍。大型儀器設(shè)備有專業(yè)性強、精密度高、功能多、速度快、應(yīng)用范圍廣、更新?lián)Q代周期短等特征[11-14]，是高校開展實驗教學(xué)和科學(xué)研究工作的重要工具和手段，為本科生創(chuàng)新能力和實驗技能的培養(yǎng)提供了強大的硬件支撐[15]。大型儀器設(shè)備按使用范圍可分為行業(yè)專用儀器設(shè)備和通用儀器設(shè)備，專用類儀器，如惰性氣體質(zhì)譜儀、核磁共振巖心測量儀；通用類儀器，如：顯微鏡、高效液相色譜儀、離心機等。生物技術(shù)綜合實驗課程中涉及的大型儀器設(shè)備有紫外及可見分光光度計、高壓滅菌鍋、PCR儀、電泳儀、凝膠成像分析系統(tǒng)、高效液相色譜儀、超速離心機等。

二、大型儀器設(shè)備在本科實驗教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）利用率低

設(shè)備利用率是反映設(shè)備工作狀態(tài)及生產(chǎn)效率的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，主要用于衡量生產(chǎn)設(shè)備在數(shù)量、時間、能力等方面的利用程度[16]。隨著國家對教育的重視，大型儀器設(shè)備的引進速度也明顯增長，我國擁有的科學(xué)儀器設(shè)備數(shù)量比歐盟15國數(shù)量總和還多，一些高校大型儀器設(shè)備原值在儀器設(shè)備總值中所占比重高達到50%，有些高校甚至接近60%[17]。但是，很多高校的大型儀器設(shè)備利用率不夠高。據(jù)有關(guān)資料顯示，不少發(fā)達國家儀器設(shè)備利用率高達170% ～200%，但我國許多儀器設(shè)備利用率還不到25%[18]。目前，購置前沒有充分論證和科學(xué)評價是重要原因之一[19]，另外許多高校存在的不重視管理、不善管理等問題導(dǎo)致不少儀器設(shè)備長期閑置或使用率低，影響儀器設(shè)備使用效益的發(fā)揮，造成資源的極大浪費[20]。

（二）重科研、輕教學(xué)

從大型儀器的使用情況來看，國內(nèi)高校普遍重視其科研功能的開發(fā)，但對其教學(xué)功能的關(guān)注不夠，用于教學(xué)工作的時間遠遠低于科研[21，22]。如對高等農(nóng)業(yè)院校大型儀器使用現(xiàn)狀的調(diào)查顯示：高等農(nóng)業(yè)院校中大型儀器主要用于教師的科研，本科生教學(xué)使用較少，無本科生自主學(xué)習(xí)的大型儀器試驗項目[12]。在實驗課堂上，開始以老師演示為主，學(xué)生在一旁觀察，由于時間有限最后學(xué)生自己動手進行操作的機會很少[23]。學(xué)生數(shù)量與大型儀器設(shè)備的使用不匹配，也導(dǎo)致大型儀器設(shè)備對學(xué)生實踐能力起不到應(yīng)有的作用。

大型儀器設(shè)備專業(yè)性強、價格昂貴、對操作人員技術(shù)要求高。由于本科生缺乏經(jīng)驗和專業(yè)的操作培訓(xùn)，容易增加大型儀器設(shè)備損壞的概率，提高維修成本，因此高校對于本科生使用大型儀器設(shè)備的開放性不足[24]。有些大型儀器設(shè)備購置后，開放性不足，利用率不高，甚至個別設(shè)備出現(xiàn)閑置的情況。這不僅造成了高校教育資源的嚴(yán)重浪費，與大型儀器設(shè)備開放共享脫節(jié)，而且影響了實驗教學(xué)質(zhì)量，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[25]。

（三）管理與維護維修不足

部分高校對大型儀器設(shè)備使用的管理與維護維修不重視，分配的費用少，而且仍采用傳統(tǒng)方式使用和管理大型儀器設(shè)備，很少用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)手段進行管理，對購買的設(shè)備“專管專用”，即使本學(xué)院的大型儀器設(shè)備也只有極少數(shù)的教師能夠使用，往往設(shè)備只是擺設(shè)在極個別科研能力很強或者職務(wù)級別很高的幾個人獨立擁有的房間內(nèi)[26]。大型儀器設(shè)備不能及時得到維護與維修，使用壽命降低，且許多功能不能得到有效發(fā)揮，造成功能浪費，有一些大型儀器設(shè)備經(jīng)常處于損壞狀態(tài)，這也嚴(yán)重影響了大型儀器設(shè)備在實驗教學(xué)中的應(yīng)用。

三、大型儀器設(shè)備應(yīng)用于生物技術(shù)綜合實驗課程的積極作用

（一）提高了大型儀器設(shè)備的利用率，利于學(xué)生發(fā)展

大型儀器設(shè)備應(yīng)用于生物技術(shù)綜合實驗課程中，顯著提高了利用率，可以在一定程度上避免設(shè)備出現(xiàn)閑置而浪費教學(xué)資源的情況。同時學(xué)生可以充分地進行實際操作，了解其工作原理、操作步驟和注意事項，增加對這些大型儀器設(shè)備的掌握，更加凸顯學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的主題，也使學(xué)生對于生物技術(shù)有了更為深刻和真實的認識，為以后從事科研工作和生產(chǎn)實踐打下牢固而堅實的基礎(chǔ)，真正從實際出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生動手實踐、獨立分析解決問題和創(chuàng)新的能力，加強學(xué)生團隊合作意識，為學(xué)生的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)和提供了更廣闊的空間。

（二）促進了科研反哺教學(xué)，推動實驗教學(xué)改革創(chuàng)新

大型儀器設(shè)備應(yīng)用于生物技術(shù)綜合實驗課程中，增加了老師對這些先進儀器設(shè)備的利用與掌握。老師可以將自身的研究和大型儀器設(shè)備的功能聯(lián)系起來，從自己的科研項目中不斷衍生出高水平的綜合實驗項目，并應(yīng)用于實驗教學(xué)。這種以教學(xué)助力科研，而科研又反哺教學(xué)的良性循環(huán)，不但提高了教師實驗教學(xué)的積極性，更能夠促進教師發(fā)揮自身研究領(lǐng)域的優(yōu)勢，將學(xué)科前沿涉及到的多項先進、熱門的實驗技術(shù)引入實驗教學(xué)，推動實驗教學(xué)內(nèi)容的不斷革新，使實驗教學(xué)水平更上新的臺階[27]。

四、改革的主要措施

如何合理有效使用大型儀器設(shè)備是實驗教學(xué)順利進行的前提，生物技術(shù)綜合實驗課程的設(shè)立對學(xué)生的培養(yǎng)符合國家對生物技術(shù)人才的要求，因此了解如何處理大型儀器設(shè)備在實驗教學(xué)中的使用極為重要。

（一）開放實驗室

目前學(xué)校學(xué)生人數(shù)多、課時有限，學(xué)生沒有充足的時間自己操作大型儀器設(shè)備，所以高?？梢詫Υ笮蛢x器設(shè)備實行開放，不受上下班時間限制，在課表安排以外的空余時間，學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排學(xué)習(xí)，提交申請，預(yù)約大型儀器設(shè)備的使用[28]。另外可以注重以信息化建設(shè)為基礎(chǔ)的管理建設(shè)，如：自動控制及遠程控制使得無人使用時自動節(jié)能運行的設(shè)備管理、校園一卡通的實行[29]。

（二）加強對教師和學(xué)生操作大型儀器設(shè)備的培訓(xùn)

目前傳統(tǒng)的教學(xué)模式將教學(xué)重點放在了大型儀器設(shè)備的原理方面，學(xué)生從公式以及理論方面了解大型儀器設(shè)備的特點及用途，忽略了基本技能的培訓(xùn)，致使學(xué)生無法加深對課程知識的理解。因此可以定期開展大型儀器設(shè)備的培訓(xùn)講座，邀請儀器公司的精英作為嘉賓為學(xué)生講解相關(guān)儀器設(shè)備的用途和技術(shù)原理，提高學(xué)生對大型儀器設(shè)備的認識，為以后的實驗課程及科研提供技術(shù)支持[30]。還可以舉行大型儀器設(shè)備的培訓(xùn)班，既可以加強學(xué)生們的能力及日常維護意識又可以提高儀器設(shè)備的利用率。

加強相關(guān)教師們對大型儀器設(shè)備使用與管理方面的培訓(xùn)，提高教師們的儀器設(shè)備知識結(jié)構(gòu)，加強其對儀器設(shè)備的管理及應(yīng)用能力。同時建立互動交流平臺，方便教師和學(xué)生們進行交流溝通，加深彼此對課程知識和技能的理解。

五、結(jié)束語

實驗教學(xué)相比于理論教學(xué)對學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)有著不可替代的作用[31]。大型儀器設(shè)備作為高校不可或缺的教育資源，不但是高校從事實驗教學(xué)和科研的硬件保障，更是培養(yǎng)生物技術(shù)人才的重要條件。由于大型儀器設(shè)備專業(yè)性強、高校輕管理以及教學(xué)維護經(jīng)費少等原因致使大型儀器設(shè)備在現(xiàn)實教學(xué)工作中使用率較低，不能充分發(fā)揮其教學(xué)功能。因此給學(xué)生提供更多的實驗時間和空間，有利于學(xué)生發(fā)展而且提高大型儀器設(shè)備的利用率，也激勵老師科研反哺教學(xué)，推動實驗教學(xué)改革創(chuàng)新。

參考文獻：

[1]陳曉玲，劉勝洪，梁佳勇.生物技術(shù)實驗教學(xué)與管理模式的實踐與探索[J].陜西教育（高教版），2009（05）：48-49.

[2]趙東旭，楊新芳，謝海燕，等.生物技術(shù)綜合實驗教改的探索[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)，2016（02）：138-141.

[3]Yan Shao G Y Y Z， Liu A Y. The Construction of Informatization for the Large-scale Instrument and Equipment Training[J]. International Conference on Electronic Information Technology and Intellectualization，2016.

[4]姜偉，韋珂.生物技術(shù)綜合實驗課教學(xué)和體會[J].科技資訊，2014（01）：171.

[5]杜婕，徐國強，趙運英，等.分子生物學(xué)實驗課程的教學(xué)改革與實踐[J].廣東化工，2016（05）：194-195.

[6]寇周明，戴建華.我校大型精密儀器設(shè)備管理模式探索[J].華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005（04）：93-95.

[7]吳坤，李存雄，趙君，等.高校大型精密儀器管理的幾點思考[J]. 廣州化工，2016（15）：219-220.

[8]楊巧妹.實驗室大型精密儀器設(shè)備共享管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報，2011（04）：50-52.

[9]賈申利，楊帥.高校實驗室資源共享與人才培養(yǎng)的關(guān)系[J].實驗室研究與探索，2009（05）：14-15.

[10]劉嘉南，潘信吉.大型儀器設(shè)備開放共享的研究與探索[J].實驗室研究與探索，2009，28（3）.

[11]時曉麗.上海市高等院校大型設(shè)備使用效益研究[D].上海工程技術(shù)大學(xué)，2016.

[12]肖俊生，楊靜慧，張偉玉，等.高等農(nóng)業(yè)院校大型儀器使用現(xiàn)狀調(diào)研分析[J].南方農(nóng)業(yè)，2015（34）：74-77.

[13]張立全.淺談生物技術(shù)實驗室大型儀器管理和使用[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2013（06）：159-161.

[14]黃海波，李凡.高校大型儀器教學(xué)改革的探討——“掃描電子顯微分析”精品課程的建設(shè)[J].實驗室研究與探索，2011（11）：317-320.

[15]邢林華.高等院校大型儀器設(shè)備使用績效評價方法及應(yīng)用研究[D].吉林大學(xué)，2009.

[16]陳國和，張紅琳.教學(xué)型高校實驗室儀器設(shè)備利用率計算方法[J].實驗室研究與探索，2010，9（11）.

[17]畢衛(wèi)民，王連之.構(gòu)建多元化共享服務(wù)體系提高大型儀器設(shè)備使用效益[J].實驗室研究與探索，2010（06）：100-102.

[18]方松，趙紅萍.我國大型科學(xué)儀器設(shè)備共享研究初探——借鑒中國水產(chǎn)科學(xué)研究院大型科學(xué)儀器設(shè)備共享研究經(jīng)驗[J].科技管理研究，2011（02）：39-41.

[19]任志波，馬秀娟，陳宏芳.基于多層次模糊綜合評價的高校大型儀器設(shè)備論證方法[J].實驗技術(shù)與管理，2015（04）：264-265.

[20]錢向榮，葛磊.淺談提高儀器設(shè)備使用效益的對策與措施[J]. 管理觀察，2008（17）：96-97.

[21]張小蒙，閻冰，何畔，等.高校大型儀器設(shè)備在教學(xué)中的應(yīng)用探究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2015（19）：4-7.

[22]羅剛，李云，凌冠華.高校大型儀器設(shè)備共享管理平臺建設(shè)[J]. 實驗技術(shù)與管理，2016（02）：230-233.

[23]李永秀.大型儀器在氣象類專業(yè)本科實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016（17）：144-146.

[24]李旭凱，郭杏妹，朱錫淼，等.本科實驗教學(xué)中大型儀器設(shè)備的應(yīng)用實踐[J].實驗室研究與探索，2017（07）：296-298.

[25]劉彥強，王益民，張小蒙，等.大型儀器設(shè)備應(yīng)用于實驗教學(xué)的管理方法研究[J].中國輕工教育，2014（02）：66-68.

[26]彭剛.高校大型精密儀器設(shè)備管理中存在的問題及對策研究——以四川A大學(xué)為例[D].四川師范大學(xué)，2012.

[27]李欣，趙玉紅，李小菊，等.生化實驗室大型儀器設(shè)備在綜合實驗中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2016（05）：252-256.

[28]遇麗，韓梅，蘇小東.大型儀器在應(yīng)用技術(shù)型高等院校有機化學(xué)實驗中的應(yīng)用研究[J].濟南職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2016（05）：47-49.

[29]沈顯生.日本高校實驗教學(xué)的考察與啟示[J].實驗室研究與探索，2010，29（11）.

[30]簡利茹.關(guān)于高校開設(shè)大型儀器培訓(xùn)課程的思考[J].高校實驗室工作研究，2014（4）：88-89.

[31]王皓，張磊，李艷.生物技術(shù)專業(yè)綜合實驗的設(shè)計與教學(xué)實踐[J].管理觀察，2015（29）：147-149.