分析測試中心服務于本科教學的問題與思考

段輝平 宋洪海 杜 鵑

北京航空航天大學 北京 100191

分析測試中心服務于本科教學的問題與思考

段輝平 宋洪海 杜 鵑

北京航空航天大學 北京 100191

如何利用有限的大型分析測試設備服務于本科實驗教學一直是困擾教育和實驗管理部門的難題。通過調查問卷的方式，總結了分析測試中心在服務于本科實驗教學中存在的問題，并對存在的問題進行了分析，提出了解決問題的方法和途徑。

大型設備；本科教學；服務途徑

國內高校材料學專業基本采取了寬口徑的大專業培養模式,材料現代測試方法已成為材料專業學生必須掌握的基本技能,但囿于各單位測試設備資源有限,大學本科的分析測試方法主要依附于理論課程,很少甚至沒有相應的實驗來支撐學生的理論學習；即使開設實驗,也多半以驗證性實驗或參觀演示性實驗為主。本科學生基本沒有機會接觸到相應的設備,更不用說親自動手上機實驗,因此對設備沒有基本的感性認識。

目前許多高校購置了大量先進的分析測試設備,逐步形成了系統完善的分析測試平臺,但目前這些大型設備都主要用于教師、研究生的課題研究,對本科生教學的作用不夠理想。因此大型設備如何為本科生提供更多的接觸和使用機會引起了大家的關注,如何協調大型分析測試設備服務于科學研究與本科生教育之間的關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實驗課、選修課以及為本科生畢業設計服務等方面進行了積極的探索；饒薇薇老師從實驗室管理、實驗室運行機制、實驗教學內容和教學方法等方面,探討對本科生開放大中型儀器的具體措施。

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

1 調查結果與分析

通過對調查問卷的統計和分析,可以發現學生對分析測試中心及設備的功能知之甚少,但絕大部分學生都有強烈學習的愿望。筆者對幾個典型的調查問題進行了歸納和總結。

問題1：你對分析測試中心的分析測試設備是否了解？通過什么途徑了解？雖然分析測試中心與材料學院同在一棟教學樓里,學生每天上課都必須經過分析測試中心,但令人驚訝的是只有一名同學通過學校網絡了解分析測試中心的所有設備,其余同學對分析測試中心竟然一無所知,甚至不知道有這樣一個機構存在。

問題2：你認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服務？有43名同學不清楚,這與大部分同學不了解分析測試中心有關。有同學建議要讓學生了解分析測試中心的職能和現狀,采取的方式可以包括組織參觀、對學生開放、加強宣傳等。為本科教學服務的方式和途徑包括開設實驗課、現場講解、自主實驗、演示實驗、學生動手實驗、創新實驗以及進行網絡教學、提供設備圖片、實驗數據、設備模型和演示儀器設備、為學生提供實驗平臺等。

問題3：通過課堂學習,你對設備的構造、工作原理、基本功能是否了解？雖然同學已經歷了大半個學期的課堂學習,但有多達64名同學對設備的構造、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備的實驗教學與課堂教學嚴重脫節。

問題4：為激發學生學習興趣,固化課堂學習效果,分析測試中心透射電子顯微鏡實驗室擬開設一些實驗,你是否有興趣參加,有何建議？有多達68名同學表示有強烈興趣參加實驗教學,但也有19名同學無興趣參加。提出的建議包括：實驗設備對有興趣的學生開放、讓他們有機會多動手親自實驗、由教師現場指導結合實際操作及現象進行深入淺出的講解、開設一些創新、趣味和基礎并重的實驗并納入學習成績考核等。

2 存在的問題

從學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嚴重脫節,這種缺失已經對學生發展和深造帶來了嚴重的影響。通過筆者對部分畢業設計的本科生以及研究生的接觸和了解,盡管他們學習了現代測試分析方法課程,但對設備，特別是一些尖端分析測試設備,如透射電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、電子探針等的認知幾乎為零,對設備的基本操作和基本功能知之甚少,進行實驗時,甚至不清楚可以從實驗中得到什么,更不用說對實驗結果的正確分析,因此在如何利用分析測試設備時非常茫然。

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

3 方法探討

考慮到大部分同學今后發展和工作需求,他們只要掌握設備的用途和分析方法,掌握如何利用分析測試設備為自己的學習和研究服務即可,要求本科生掌握這些設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服務的重點應該是如何利用設備優勢來激發學生的學習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揮自己的作用,服務于本科教學呢？由于本科高年級的綜合實驗和畢業設計的實驗教學環節,已經納入教學計劃,筆者不多做討論。這里要討論的是新生入學參觀、材料現代分析方法實驗教學以及服務于日常教學方面等問題。

(1)對于新生入學參觀,傳統做法是在新生剛入學時進行。由于新生沒有相關專業知識的儲備,對材料科學一無所知,此時參觀根本達不到互動的效果。調查問卷的結果說明了一切,這種走馬觀花式的參觀不會給同學留下深刻印象?；谡{查結果,2010年一年級新生入學時,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期中期。參觀過程中,由設備管理人員為學生講解設備的基礎知識,包括工作原理、功能和發展趨勢等,并回答學生提出的各種具體問題。通過參觀可以發現學生對現代分析測試設備充滿了好奇,對高端設備具有濃厚的神秘感。更可喜的是由于學生經過半年多的專業學習,已經對材料科學有了一些基本的認識和理解,因此在整個參觀過程中,學生會不斷地提出許多相關問題,達到了互動的效果。

(2)目前分析測試方法的學習仍然以課堂講授為主,如何利用分析測試中心的設備資源配合課堂教學仍然是一個非常棘手的難題,特別是對于那些臺套數少、投入高、操作復雜并且每次實驗容納人數少的設備,如電子顯微分析設備等,幾乎不為本科生開設實驗,而電子顯微分析又是現代分析測試方法中非常重要的內容。為此我們以透射電子顯微鏡為例,探討了電子顯微分析設備服務于本科教學的方式和作用。具體做法是從被調查的學生中隨機選擇了4組共16名同學,每組實驗時間為8小時,從實驗過程和后續的學習效果來看,結果非常理想。因此筆者認為對于稀缺的大型分析測試設備,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、電子探針等顯微結構分析設備為例,可以根據設備類型分成4組獨立的實驗。每名學生根據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生接觸大量的大型設備,但可以極大地激發和保持學生對分析測試方法的學習興趣。即使只通過1組實驗的訓練,學生也可以對某一種設備的基本操作、功能、結構和工作原理有一個大概的認識和了解,并能加深對課堂理論學習的理解；當然,對于那些對設備操作表現出極大興趣的學生,可選擇1～2名同學進行日常培訓,為培養熟練掌握設備操作、具有開發設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,分析測試中心可以采用兩種途徑服務于本科教學。一是平時對本科生開放,允許學生觀摩實驗過程,實驗室教師為學生解答學習過程中遇到的關于設備的問題；二是結合本學院學科特點和優勢科研方向,為課堂教學提供實驗數據、實驗照片和設備圖片,讓學生結合所學的理論知識去分析和解釋,提高學生的學習興趣。

高等學校肩負為社會培養高級人才的使命,應該把如何提高學生的綜合素質和能力作為學校工作的核心內容,分析測試中心同樣肩負服務于本科教學和人才培養的責任。但由于設備臺套數、設備管理等問題,限制了其為本科教學服務的作用。要改變目前這種狀況,除了繼續增加設備投入外,也需要相關領導高度重視,制定相應的政策,特別是在考核設備的績效或安排大型分析測試設備的工作時,把為本科生教學服務內容放在重要地位,從制度上保證大型分析測試設備能積極參與到為本科教學服務上來。當然,分析測試中心的管理人員也要開動腦筋,樹立為本科教學服務的理念,積極拓展新途徑,在現有條件下創造條件,提供更多的機會為本科教學服務。

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

[2] 屈樹新,沈如,姜崇喜,等.探索大型分析設備在本科教學中的應用[J].實驗技術與管理,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，常務副主任。

北京航空航天大學教改項目“公共分析測試平臺在本科實驗教學中的應用探索”。