大型儀器設備在本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養中的共享利用方式研究

　　摘  要

　　為充分發(fā)揮大型儀器設備在本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養過(guò)程中的作用，將大型儀器設備開(kāi)放共享發(fā)展作為創(chuàng )新人才培養的重要途徑，探索大型儀器設備共享利用方式，提出開(kāi)設大型儀器設備實(shí)驗選修課程、構建完善的大型儀器設備開(kāi)放共享機制、構建虛擬仿真實(shí)驗云平臺、建立大型儀器設備使用獎懲制度，對提升高校大型儀器設備的開(kāi)放與共享水平、促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革、創(chuàng )新人才培養模式、提高本科生的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力具有重要參考意義。

　　關(guān)鍵詞

　　大型儀器設備;創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力;共享利用;人才培養

　　高校重點(diǎn)實(shí)驗平臺已成為區域性科技創(chuàng )新體系的重要組成部分，是高校教學(xué)和科研工作的基礎和載體，也是人才培養和開(kāi)展科技創(chuàng )新的重要基地。中共中央、國務(wù)院在2010年7月發(fā)布的《國家中長(cháng)期教育改革和發(fā)展規劃綱要(2010-2020年)》明確提出了對創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)型人才的培養要求，要求創(chuàng )立高校與科研院所、行業(yè)、企業(yè)聯(lián)合培養人才的新機制。高校應充分發(fā)揮重點(diǎn)實(shí)驗平臺資源優(yōu)勢，尤其是應利用好代表專(zhuān)業(yè)評價(jià)水平和發(fā)展方向的大型儀器設備。大型儀器設備開(kāi)放共享不僅可以提高大型儀器設備資源利用率，還能為學(xué)生特別是本科生提供更多的實(shí)驗機會(huì )，是專(zhuān)業(yè)型人才培養的重要途徑。大型儀器設備在高校本科生的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)重要作用，采取教學(xué)和科研相結合的方式，可以滿(mǎn)足大眾教育背景下的精英教育人才培養。

　　一

　　高校大型儀器設備教學(xué)現狀

　　近年來(lái)，隨著(zhù)中國高等教育的發(fā)展以及各行各業(yè)對高層次人才需求的大幅提升，越來(lái)越多的高校加大了科研項目投資，購入了大量?jì)r(jià)格不菲、高精度、操作復雜的大型儀器設備。但購入大型儀器設備后的管理工作存在許多問(wèn)題，導致大型儀器設備的使用與本科生的教學(xué)工作和人才培養脫節。相關(guān)文獻顯示，我國高校擁有的大型儀器設備數量遠多于歐盟國家，但利用率僅為他們的1/7左右，大型儀器設備在本科教學(xué)和人才培養過(guò)程中也未展現資源優(yōu)勢。由于管理體制不夠完善，高校內不同院系存在重復購置大型儀器設備的問(wèn)題。對于操作復雜的大型儀器設備，因忽視了工作運行環(huán)境的限制，導致實(shí)踐教學(xué)環(huán)節常常無(wú)法正常使用。因缺乏專(zhuān)業(yè)實(shí)驗技術(shù)管理人員的管理，影響了大型儀器設備的開(kāi)放共享程度和深度。部分高校本科生基本沒(méi)有享受到大型儀器設備的資源優(yōu)勢，這與高校培養高層次創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)人才目標有著(zhù)一定的差距。

　　國內目前關(guān)于高校實(shí)驗室在創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)人才培養中的利用機制研究較多，但對于大型儀器設備在本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養中的共享利用方式研究較少。筆者以我校國家工程實(shí)驗室和省內同類(lèi)重點(diǎn)實(shí)驗室為樣本，調研重點(diǎn)實(shí)驗室面向本科生的開(kāi)放現狀與模式。據我校公路養護技術(shù)國家工程實(shí)驗室使用管理數據顯示，大型儀器設備使用率僅62%。在接受調研的我校道路專(zhuān)業(yè)大二、大三學(xué)生120人(占該專(zhuān)業(yè)總人數的1/3)中，僅10%的學(xué)生表示接觸過(guò)大型儀器設備實(shí)驗，且這部分學(xué)生主要是通過(guò)我校創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)平臺與道路協(xié)會(huì )參與的大型儀器設備實(shí)驗，在日常教學(xué)中參與的多為常規實(shí)驗。綜上所述，筆者以所在單位的國家工程實(shí)驗室、協(xié)同創(chuàng )新中心(平臺)等重點(diǎn)實(shí)驗平臺的大型儀器設備為主要研究對象，結合調研情況進(jìn)行研究與實(shí)踐，以期提升大型儀器設備的開(kāi)放與共享水平，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革，創(chuàng )新人才培養模式，提高本科生的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力。

　　大型儀器設備

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　　二

　　大型儀器設備在本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養中的共享利用方式

　　依托高校重點(diǎn)實(shí)驗平臺擁有的大型儀器設備和可以開(kāi)展的科研實(shí)驗項目，篩選適宜本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養的科研實(shí)驗項目。通過(guò)設立校級公選課、專(zhuān)業(yè)必修課等方式，介紹大型儀器設備的發(fā)展歷程、用途、基本操作、實(shí)驗分析理論知識。構建完善的大型儀器設備共享管理系統，不僅能讓本科生高效便捷地利用大型儀器設備，還可以方便學(xué)校和學(xué)院統籌管理現有大型儀器設備，合理有效使用大型儀器設備。開(kāi)展面向全體本科生的虛擬仿真實(shí)驗，構建虛擬實(shí)驗場(chǎng)景，幫助學(xué)生深入了解實(shí)驗的基本特征與要求，提高學(xué)生對專(zhuān)業(yè)基礎知識的理解能力，擴展視野，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行“探究式、自主式”學(xué)習，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。除此之外，還需建立健全大型儀器設備管理獎懲制度，推動(dòng)高校大型儀器設備配置、使用、共享和管理改革。在維護、運行好現有的大型儀器設備的基礎上，豐富大型儀器設備共享平臺資源，多方面培養本科生的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力。

　　1.開(kāi)設大型儀器設備實(shí)驗選修課程

　　定期循環(huán)開(kāi)展大型儀器設備講座，傳授實(shí)驗項目的原理及內容，進(jìn)行案例分析，分享前沿動(dòng)態(tài)，開(kāi)拓專(zhuān)業(yè)視野。講座的時(shí)間和內容可以比較靈活。以公路養護技術(shù)國家工程實(shí)驗室為例，該實(shí)驗室是國家重點(diǎn)實(shí)驗室。實(shí)驗室擁有國內唯一的大型直道足尺試驗系統，還擁有美國材料試驗機(MTS-810)、PG分級全套試驗設備、PTI瀝青路面分析儀(APA)、漢堡車(chē)轍試驗儀、Trolxer4140-B型旋轉壓實(shí)機(SGC)、WF72455型自動(dòng)馬歇爾擊實(shí)儀、AVC振動(dòng)式瀝青壓實(shí)機、剪切實(shí)驗系統(SST)、UTM試驗機等大型儀器設備。以交通運輸部批準我校牽頭組建“新一代耐久性道路結構與材料”交通運輸行業(yè)以高校為主體協(xié)同創(chuàng )新平臺為例，該平臺擁有行業(yè)最大的大型土工離心試驗系統，國際上土木建筑領(lǐng)域最先進(jìn)的X射線(xiàn)探傷與斷層掃描試驗系統等先進(jìn)實(shí)驗設備。開(kāi)設的大型儀器設備選修課程內容可涵蓋重點(diǎn)平臺所有大型儀器設備，向本科生講解儀器設備的基本原理、組成結構，以及實(shí)驗操作、實(shí)驗結果分析、數據處理方法等。通過(guò)書(shū)面考試和平時(shí)表現兩個(gè)方面對學(xué)生進(jìn)行綜合評價(jià)，考試成績(jì)占主要部分。采用閉卷考試的方式，考核學(xué)生對大型儀器設備的掌握情況;平時(shí)成績(jì)主要是依據學(xué)生的課堂表現和實(shí)驗完成情況而定。

　　2.構建完善的大型儀器設備開(kāi)放共享機制

　　通過(guò)對校內師生和社會(huì )用戶(hù)開(kāi)放共享，充分發(fā)揮大型儀器設備的資源優(yōu)勢，提高科研設施與儀器的利用效率和效益。開(kāi)放共享機制應包含共享體系、管理體系、服務(wù)體系和評價(jià)體系。

　　第一，共享體系。由學(xué)校資產(chǎn)處負責校級大型儀器設備開(kāi)放共享平臺的建設與維護，各學(xué)院應將本單位大型儀器設備的開(kāi)放共享服務(wù)信息及時(shí)在共享平臺上發(fā)布和更新。符合國家、省各級大型儀器設備協(xié)作網(wǎng)入網(wǎng)條件的我校實(shí)驗儀器設備，由資產(chǎn)處統一組織入網(wǎng)。

　　第二，管理體系。學(xué)校成立大型儀器設備開(kāi)放共享工作領(lǐng)導小組，組長(cháng)由主管?chē)匈Y產(chǎn)管理的副校長(cháng)擔任，副組長(cháng)由資產(chǎn)與實(shí)驗設備管理處(實(shí)驗設備管理中心)負責人擔任，組員由資產(chǎn)處、研究生院、教務(wù)處、計財處、科研部等單位負責人擔任，定期對大型儀器設備管理隊伍進(jìn)行培訓與考核。

　　第三，服務(wù)體系。大型儀器設備實(shí)行集中管理，在優(yōu)先保證學(xué)院和學(xué)科內共享的前提下，向院外和社會(huì )開(kāi)放服務(wù);重點(diǎn)實(shí)驗室、研究中心等由學(xué)校重點(diǎn)資助大型儀器設備建設的研究實(shí)體，集中管理一些專(zhuān)業(yè)性強、使用面窄的大型儀器設備，在優(yōu)先保證本專(zhuān)業(yè)學(xué)生使用的前提下，向校內和社會(huì )開(kāi)放服務(wù)，并有償收取一定費用，用來(lái)獎勵管理人員和支持本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養工作。

　　第四，評價(jià)體系。資產(chǎn)處組織對各學(xué)院實(shí)驗大型儀器設備的開(kāi)放共享工作進(jìn)行評價(jià)，主要內容包括大型儀器設備的管理制度落實(shí)及管理使用狀況、開(kāi)放共享的服務(wù)質(zhì)量、使用效益和收入等，若學(xué)院開(kāi)放共享評價(jià)為優(yōu)秀等級將獲得從學(xué)校開(kāi)放共享基金中劃撥的經(jīng)費補助。

　　3.構建虛擬仿真實(shí)驗云平臺

　　虛擬仿真實(shí)驗的設置內容涵蓋重點(diǎn)平臺的所有大型儀器設備，包括實(shí)驗原理、實(shí)驗目的、實(shí)驗要求、實(shí)驗步驟、數據處理、結果分析等。學(xué)生可通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò )登錄虛擬仿真實(shí)驗平臺進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗，不僅能實(shí)現教學(xué)目標、拓展學(xué)生視野，還有效解決了危險性高、成本高、不可逆等諸多實(shí)驗問(wèn)題。開(kāi)展面向全體本科生的實(shí)驗選修課程、學(xué)術(shù)交流與講座等活動(dòng)，實(shí)現大型儀器設備在本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養中的共享利用，從理論和實(shí)踐環(huán)節提升本科生的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力，促進(jìn)大型儀器設備的資源共享和跨學(xué)科交叉。結合使用虛擬仿真技術(shù)，以“理、虛、實(shí)”一體化的教學(xué)方式，構建虛擬仿真軟件及云平臺，向學(xué)生提供能隨時(shí)隨地進(jìn)行虛擬仿真的實(shí)驗條件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中開(kāi)展實(shí)驗，彌補實(shí)際實(shí)驗實(shí)訓中的不足，提高實(shí)訓效果。進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗前，先由教師進(jìn)行實(shí)驗相關(guān)的理論教學(xué)，學(xué)生也可通過(guò)云平臺進(jìn)行理論知識的個(gè)性化學(xué)習。對應不同的仿真實(shí)驗，都需要對學(xué)生進(jìn)行理論知識的自測，學(xué)生只有通過(guò)自測，才能進(jìn)入之后的環(huán)節。使用云平臺啟動(dòng)計算機本地的虛擬仿真軟件，學(xué)生進(jìn)入軟件后，即進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗。虛擬仿真軟件能夠模擬真實(shí)的實(shí)驗環(huán)境、真實(shí)的實(shí)驗任務(wù)、真實(shí)的實(shí)驗操作、真實(shí)的實(shí)驗設備等，讓學(xué)生能夠全方位體驗實(shí)驗流程。同時(shí)，云平臺將對學(xué)生的操作進(jìn)行形成性評價(jià)。

　　4.建立大型儀器設備使用獎懲制度

　　為了促進(jìn)實(shí)驗技術(shù)人員及師生更積極地使用大型儀器設備，應建立合理的獎懲制度。在使用大型儀器設備進(jìn)行教學(xué)和科研的過(guò)程中，對于對大型儀器設備使用效率高的實(shí)驗技術(shù)隊伍可獎勵研究開(kāi)發(fā)基金，對于有本科生參與的研究隊伍獎勵額外的科研基金，以此調動(dòng)實(shí)驗技術(shù)人員與教師的工作潛能和積極性，激勵更多的本科生參與大型儀器設備的利用。在本科生的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)培養過(guò)程中，應專(zhuān)門(mén)設立教育學(xué)分;指導教師根據學(xué)生利用大型儀器設備所進(jìn)行的科研活動(dòng)和實(shí)驗項目的完成程度給予學(xué)生學(xué)分;學(xué)生取得的科研成果還可上報學(xué)院、學(xué)校，獲得相應的獎勵。對于對大型儀器設備管理不當，甚至造成設備損傷的實(shí)驗技術(shù)人員，根據情節嚴重程度可給予撤銷(xiāo)職務(wù)、取消已獲得的獎勵資金和已獲得的榮譽(yù)等懲罰措施。獎懲制度是雙向工作評價(jià)體系，可從正反兩個(gè)方面保證大型儀器設備的良性運行。

　　三

　　結語(yǔ)

　　大型儀器設備開(kāi)放共享不僅可以提高大型儀器設備資源的利用率，還為本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養提供了有效的途徑，是專(zhuān)業(yè)型人才培養的重要手段。做好大型儀器設備在本科生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)能力培養過(guò)程中的共享利用是一項艱巨的工作，目前我校所制訂的培養方案有：開(kāi)設大型儀器設備實(shí)驗選修課程、構建完善的大型儀器設備開(kāi)放共享機制、構建虛擬仿真實(shí)驗云平臺、建立大型儀器設備使用獎懲制度，這些舉措還需要在實(shí)踐教學(xué)中不斷吸取經(jīng)驗教訓進(jìn)行改進(jìn)。在未來(lái)的工作中，我校除了繼續開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)外，還需要依靠校外社會(huì )資源，不斷豐富大型儀器設備開(kāi)放共享平臺資源，完善平臺建設。

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　　作者簡(jiǎn)介：李盛，工學(xué)博士，教授。長(cháng)沙理工大學(xué)公路養護技術(shù)國家工程實(shí)驗室，410114。

　　聲明：文中圖表由作者本人提供，非經(jīng)授權，不得使用。

　　原文刊載于《中國現代教育裝備》雜志2021年第15期。

　　責任編輯  | 張賽

　　審核  | 肇啟龍

　　發(fā)布  | 張?chǎng)?/p>