綜合利用高校大型精密測試儀器提高學生的科研創新能力

汪靜 曾榮昌

山東科技大學材料學院 山東青島 266590

在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020）年》中，我國提出了要“充分發揮高校在國家創新體系中的重要作用，鼓勵高校在知識創新、技術創新、國防科技創新和區域創新中作出貢獻”。在高校中，教師無疑是知識、技術創新的主體，但學生的創新意識和創新能力也不容忽視。近年來，各地高校紛紛購入了多種大型精密測試儀器，這不僅提高了學校的整體實力及教師的教學、科研水平，同時也為學生創新能力的培養和提高提供了很好平臺。

為了讓這些器設備更好地為學生服務，提高儀器設備的利用率，學校開設了與這些儀器設備相關的理論課程和實驗課程。但由于大型精密儀器價格較高，儀器原理和操作過程復雜，需要工作人員有較高的理論水平，經過培訓后才能上機操作[1]。而本科生由于其自身學識不足及操作能力的差別，沒有更多機會深入了解、使用這些儀器，學生的學習缺少主動性和積極性，實驗課走馬觀花，使這些大型的精密儀器在培養和提高學生科研創新能力方面起到的作用微乎其微，造成了資源的浪費。

為了改善目前大型精密儀器教學及使用的實際狀況，更好地為提高學生的創新能力服務，實現理論教學和實驗教學的和諧統一，經過幾年的探索，總結出以下幾個方面的經驗。

1 提高教師專業素養，改革課堂理論教學方法

培養學生的科研創新能力的前提是掌握扎實的理論基礎知識，因此，高素質的專業教師隊伍是提高學生創新能力的前提。不同的儀器設備具有不同的特征，代表不同階段的學科特色，在學生教具中有不同的實踐意義。因此，必須設計合理的方案，綜合利用多元化儀器設備，讓學生不僅掌握教學大綱的基本知識，并接收學科前沿的知識和研究方法。這需要教師根據自身學校的特點和時代特征，靈活選擇學習內容和教學側重點。只有具備熟練的實驗操作經驗和豐富的項目經驗的教師，才能在教授大型精密儀器時有的放矢，指導學生獲得正確的分析數據，并對錯綜復雜的實驗數據進行科學、系統的分析處理，從而獲得準確可靠的有效信息。

目前知識的更新速度不斷加快，新儀器新設備層出不窮，教師的教學內容也要不斷更新。結合各種儀器的進展，通過聘請有實際操作大型儀器經驗、在各個領域有專長的教授和學者為教師和學生舉辦學術講座，將最新的分析儀器、分析方法以及在科研最前沿領域的應用介紹給學生，不斷拓寬學生的視野，了解最前沿的科技動向，激發他們的求知欲望。同時與學校的辦學方針及學生的培養方向相結合，緊跟時代的需求，貼近就業環境，既解決了實際問題，又能提高學生的學習興趣。

2 建立立體式實驗教學模式，引導學生建立對科研的興趣

學生創新能力的培養離不開實踐教育，離不開實驗教學。實驗教學的好與壞，直接關系到學生創新能力的高與低，因此，解決好當前大型精密儀器實驗教學中存在的問題是提高學生創新能力的關鍵[2]。

目前，大型精密儀器的實驗教學，一般屬于驗證性實驗。實驗時學生分大組進行，內容主要是學生觀摩實驗，實驗教師演示儀器的操作過程，介紹儀器操作過程中的注意事項，并對簡單樣品的結果進行分析。這種實驗教學過程學生沒有實際操作的機會，走馬觀花，實驗的價值很小。另一方面，大型精密儀器開機成本很高，保證每位學生都操作不現實。

針對實驗教學中的這些缺陷，提出打破傳統的實驗教學體系，建立立體式的實驗教學體系，功夫下在平時，讓學生在教師的指導下盡早接觸科研，在進行科研訓練的同時不斷深入了解應用這些儀器設備。

對一、二年級專業基礎比較薄弱的學生，提出并實施“科研立項”計劃。學生根據自己的愛好，跟隨專業教師進行初步科研訓練，鼓勵學生提出實驗題目、應用背景、實驗內容、所用儀器等；指導教師與學生討論后，根據其實驗過程列出所需使用的儀器設備及次數并監督實驗的進展，在實驗完成后幫助學生對實驗結果進行分析。在這個過程中，很多教師和學生都可以參與其中，使學生了解科研的流程，激發學生的專業認知度，培養學生的興趣，為理論課程打下良好的基礎。

對高年級的學生，在專業知識已經鞏固的基礎上，通過設立涉及多個專業多個研究方向的開放性、設計性實驗，讓學生大膽提出實驗思路，實驗室提供必要的條件和經費支持，學生自己動手進行實驗驗證。在這個過程中，教師也可以把在科研過程中遇到的一些問題與學生討論，幫助學生形成自己的想法和科研思維方式，提高學生應用知識的能力，使學生形成自己的興趣點，為畢業設計環節的進行提供很好的基礎。

3 加強畢業設計環節實驗支撐，提高學生的科研創新能力

畢業設計階段是對學生專業知識、技能和創新能力的檢驗和再提高的時期。經過前期的科研訓練，在畢業設計階段，學生能夠獨立進行科學研究，是學生科研創新能力集中體現的時期[3]。通過查閱文獻資料、設計實驗方案、搭建實驗臺架、進行實驗測試、分析實驗結果等過程，對學生進行嚴格的科研訓練。學院要盡量多地給學生使用這些大型儀器的機會，并且對一些專業知識基礎扎實、動手能力強的學生培訓后，獨立對大型儀器進行操作。這樣在減輕實驗教師壓力的同時，對學生個人能力的提高也起到很重要的作用。

另外，學生科研創新能力的體現建立在大量的實驗工作基礎上。現在畢業設計一般安排在第四學年，這時專業課的學習基本結束，學生為考研、找工作等事情困擾，在畢業設計進行過程中容易出現自我管理能力不足，情緒易受影響等問題的困擾。指導教師要注意對學生的管理和督促，跟蹤實驗進展，經常關心學生，及時解決學生實驗過程中的困難，提高學生的科研創新能力。

4 優化大型精密儀器實驗教學管理制度，為學生科研創新能力的提高創造良好的環境

目前高校對大型精密儀器的教學和實驗存在重理論、輕實踐的弊端，實驗教學的時間比理論課程的課時要少得多[4]。要提高學生的創新能力，必須盡量多地讓學生親自動手，在實踐中總結經驗，提出問題，這就需要增加實驗教學的課時，加大實驗教學的投入。另一方面，由于大型精密儀器的特點以及儀器管理的需求，這些設備通常實行封閉式管理，即除了在規定的時間之外，其他時間允許學生使用儀器進行實驗和測試。使得學生更加缺少將某些創新觀念進行實踐、驗證的機會，創新能力的發展自然受到限制。

因此，在提高教學人員教學水平的同時，還要改進教學人員的配備，增加教學人員的數量，增加開機時間，讓這些設備盡量多地為學生服務。這樣，通過實驗培養創新能力的教學模式才能夠得到保障，學生的創新能力才能夠得到提高。

5 結語

利用大型精密儀器提高學生的科研創新能力不是一蹴而就的，而是循序漸進、耐心引導的過程。這需要學校、教師、學生三者緊密配合才能實現：學校提供良好的大型精密儀器的管理制度和科研環境；教師根據自己的經驗，有意識地引導學生，培養學生對科研創新的興趣，幫助學生形成良好的科研習慣；學生在學習的過程中，利用學校提供的平臺不斷提升自己，創新能力才能不斷提高。

[1]陶文宏,王英姿,楊中喜,等.關于大型儀器實驗教學的思考:以《現代材料測試方法》實驗教學為例[J].中國科教創新導刊,2008(8):182.

[2]梁惠儀,林來興,張艷玲,等.完善實驗教學以培養學生創新能力[J].中國科教創新導刊,2011(23):25-26.

[3]黃己立.在畢業設計教學環節加強教研室、實驗室組織功能的研究與實踐[J].中國建設教育,2009,10(10):43-45.

[4]馮烜.對高校儀器設備管理與使用的若干思考[J].中國科教創新導刊,2011(22):231.