大型仪器设备在本科生创新创业能力培养中的共享利用方式研究

　　摘  要

　　为充分发挥大型仪器设备在本科生创新创业能力培养过程中的作用，将大型仪器设备开放共享发展作为创新人才培养的重要途径，探索大型仪器设备共享利用方式，提出开设大型仪器设备实验选修课程、构建完善的大型仪器设备开放共享机制、构建虚拟仿真实验云平台、建立大型仪器设备使用奖惩制度，对提升高校大型仪器设备的开放与共享水平、促进实践教学改革、创新人才培养模式、提高本科生的创新创业能力具有重要参考意义。

　　关键词

　　大型仪器设备;创新创业能力;共享利用;人才培养

　　高校重点实验平台已成为区域性科技创新体系的重要组成部分，是高校教学和科研工作的基础和载体，也是人才培养和开展科技创新的重要基地。中共中央、国务院在2010年7月发布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出了对创新创业型人才的培养要求，要求创立高校与科研院所、行业、企业联合培养人才的新机制。高校应充分发挥重点实验平台资源优势，尤其是应利用好代表专业评价水平和发展方向的大型仪器设备。大型仪器设备开放共享不仅可以提高大型仪器设备资源利用率，还能为学生特别是本科生提供更多的实验机会，是专业型人才培养的重要途径。大型仪器设备在高校本科生的创新创业能力培养过程中发挥着重要作用，采取教学和科研相结合的方式，可以满足大众教育背景下的精英教育人才培养。

　　一

　　高校大型仪器设备教学现状

　　近年来，随着中国高等教育的发展以及各行各业对高层次人才需求的大幅提升，越来越多的高校加大了科研项目投资，购入了大量价格不菲、高精度、操作复杂的大型仪器设备。但购入大型仪器设备后的管理工作存在许多问题，导致大型仪器设备的使用与本科生的教学工作和人才培养脱节。相关文献显示，我国高校拥有的大型仪器设备数量远多于欧盟国家，但利用率仅为他们的1/7左右，大型仪器设备在本科教学和人才培养过程中也未展现资源优势。由于管理体制不够完善，高校内不同院系存在重复购置大型仪器设备的问题。对于操作复杂的大型仪器设备，因忽视了工作运行环境的限制，导致实践教学环节常常无法正常使用。因缺乏专业实验技术管理人员的管理，影响了大型仪器设备的开放共享程度和深度。部分高校本科生基本没有享受到大型仪器设备的资源优势，这与高校培养高层次创新创业人才目标有着一定的差距。

　　国内目前关于高校实验室在创新创业人才培养中的利用机制研究较多，但对于大型仪器设备在本科生创新创业能力培养中的共享利用方式研究较少。笔者以我校国家工程实验室和省内同类重点实验室为样本，调研重点实验室面向本科生的开放现状与模式。据我校公路养护技术国家工程实验室使用管理数据显示，大型仪器设备使用率仅62%。在接受调研的我校道路专业大二、大三学生120人(占该专业总人数的1/3)中，仅10%的学生表示接触过大型仪器设备实验，且这部分学生主要是通过我校创新创业平台与道路协会参与的大型仪器设备实验，在日常教学中参与的多为常规实验。综上所述，笔者以所在单位的国家工程实验室、协同创新中心(平台)等重点实验平台的大型仪器设备为主要研究对象，结合调研情况进行研究与实践，以期提升大型仪器设备的开放与共享水平，促进实践教学改革，创新人才培养模式，提高本科生的创新创业能力。

　　大型仪器设备

　　左右滑动查看更多

　　二

　　大型仪器设备在本科生创新创业能力培养中的共享利用方式

　　依托高校重点实验平台拥有的大型仪器设备和可以开展的科研实验项目，筛选适宜本科生创新创业能力培养的科研实验项目。通过设立校级公选课、专业必修课等方式，介绍大型仪器设备的发展历程、用途、基本操作、实验分析理论知识。构建完善的大型仪器设备共享管理系统，不仅能让本科生高效便捷地利用大型仪器设备，还可以方便学校和学院统筹管理现有大型仪器设备，合理有效使用大型仪器设备。开展面向全体本科生的虚拟仿真实验，构建虚拟实验场景，帮助学生深入了解实验的基本特征与要求，提高学生对专业基础知识的理解能力，扩展视野，促进学生进行“探究式、自主式”学习，提高学生的综合实践能力。除此之外，还需建立健全大型仪器设备管理奖惩制度，推动高校大型仪器设备配置、使用、共享和管理改革。在维护、运行好现有的大型仪器设备的基础上，丰富大型仪器设备共享平台资源，多方面培养本科生的创新创业能力。

　　1.开设大型仪器设备实验选修课程

　　定期循环开展大型仪器设备讲座，传授实验项目的原理及内容，进行案例分析，分享前沿动态，开拓专业视野。讲座的时间和内容可以比较灵活。以公路养护技术国家工程实验室为例，该实验室是国家重点实验室。实验室拥有国内唯一的大型直道足尺试验系统，还拥有美国材料试验机(MTS-810)、PG分级全套试验设备、PTI沥青路面分析仪(APA)、汉堡车辙试验仪、Trolxer4140-B型旋转压实机(SGC)、WF72455型自动马歇尔击实仪、AVC振动式沥青压实机、剪切实验系统(SST)、UTM试验机等大型仪器设备。以交通运输部批准我校牵头组建“新一代耐久性道路结构与材料”交通运输行业以高校为主体协同创新平台为例，该平台拥有行业最大的大型土工离心试验系统，国际上土木建筑领域最先进的X射线探伤与断层扫描试验系统等先进实验设备。开设的大型仪器设备选修课程内容可涵盖重点平台所有大型仪器设备，向本科生讲解仪器设备的基本原理、组成结构，以及实验操作、实验结果分析、数据处理方法等。通过书面考试和平时表现两个方面对学生进行综合评价，考试成绩占主要部分。采用闭卷考试的方式，考核学生对大型仪器设备的掌握情况;平时成绩主要是依据学生的课堂表现和实验完成情况而定。

　　2.构建完善的大型仪器设备开放共享机制

　　通过对校内师生和社会用户开放共享，充分发挥大型仪器设备的资源优势，提高科研设施与仪器的利用效率和效益。开放共享机制应包含共享体系、管理体系、服务体系和评价体系。

　　第一，共享体系。由学校资产处负责校级大型仪器设备开放共享平台的建设与维护，各学院应将本单位大型仪器设备的开放共享服务信息及时在共享平台上发布和更新。符合国家、省各级大型仪器设备协作网入网条件的我校实验仪器设备，由资产处统一组织入网。

　　第二，管理体系。学校成立大型仪器设备开放共享工作领导小组，组长由主管国有资产管理的副校长担任，副组长由资产与实验设备管理处(实验设备管理中心)负责人担任，组员由资产处、研究生院、教务处、计财处、科研部等单位负责人担任，定期对大型仪器设备管理队伍进行培训与考核。

　　第三，服务体系。大型仪器设备实行集中管理，在优先保证学院和学科内共享的前提下，向院外和社会开放服务;重点实验室、研究中心等由学校重点资助大型仪器设备建设的研究实体，集中管理一些专业性强、使用面窄的大型仪器设备，在优先保证本专业学生使用的前提下，向校内和社会开放服务，并有偿收取一定费用，用来奖励管理人员和支持本科生创新创业能力培养工作。

　　第四，评价体系。资产处组织对各学院实验大型仪器设备的开放共享工作进行评价，主要内容包括大型仪器设备的管理制度落实及管理使用状况、开放共享的服务质量、使用效益和收入等，若学院开放共享评价为优秀等级将获得从学校开放共享基金中划拨的经费补助。

　　3.构建虚拟仿真实验云平台

　　虚拟仿真实验的设置内容涵盖重点平台的所有大型仪器设备，包括实验原理、实验目的、实验要求、实验步骤、数据处理、结果分析等。学生可通过校园网络登录虚拟仿真实验平台进行虚拟仿真实验，不仅能实现教学目标、拓展学生视野，还有效解决了危险性高、成本高、不可逆等诸多实验问题。开展面向全体本科生的实验选修课程、学术交流与讲座等活动，实现大型仪器设备在本科生创新创业能力培养中的共享利用，从理论和实践环节提升本科生的创新创业能力，促进大型仪器设备的资源共享和跨学科交叉。结合使用虚拟仿真技术，以“理、虚、实”一体化的教学方式，构建虚拟仿真软件及云平台，向学生提供能随时随地进行虚拟仿真的实验条件，让学生在虚拟环境中开展实验，弥补实际实验实训中的不足，提高实训效果。进行虚拟仿真实验前，先由教师进行实验相关的理论教学，学生也可通过云平台进行理论知识的个性化学习。对应不同的仿真实验，都需要对学生进行理论知识的自测，学生只有通过自测，才能进入之后的环节。使用云平台启动计算机本地的虚拟仿真软件，学生进入软件后，即进入虚拟仿真实验。虛拟仿真软件能够模拟真实的实验环境、真实的实验任务、真实的实验操作、真实的实验设备等，让学生能够全方位体验实验流程。同时，云平台将对学生的操作进行形成性评价。

　　4.建立大型仪器设备使用奖惩制度

　　为了促进实验技术人员及师生更积极地使用大型仪器设备，应建立合理的奖惩制度。在使用大型仪器设备进行教学和科研的过程中，对于对大型仪器设备使用效率高的实验技术队伍可奖励研究开发基金，对于有本科生参与的研究队伍奖励额外的科研基金，以此调动实验技术人员与教师的工作潜能和积极性，激励更多的本科生参与大型仪器设备的利用。在本科生的创新创业培养过程中，应专门设立教育学分;指导教师根据学生利用大型仪器设备所进行的科研活动和实验项目的完成程度给予学生学分;学生取得的科研成果还可上报学院、学校，获得相应的奖励。对于对大型仪器设备管理不当，甚至造成设备损伤的实验技术人员，根据情节严重程度可给予撤销职务、取消已获得的奖励资金和已获得的荣誉等惩罚措施。奖惩制度是双向工作评价体系，可从正反两个方面保证大型仪器设备的良性运行。

　　三

　　结语

　　大型仪器设备开放共享不仅可以提高大型仪器设备资源的利用率，还为本科生创新创业能力培养提供了有效的途径，是专业型人才培养的重要手段。做好大型仪器设备在本科生创新创业能力培养过程中的共享利用是一项艰巨的工作，目前我校所制订的培养方案有：开设大型仪器设备实验选修课程、构建完善的大型仪器设备开放共享机制、构建虚拟仿真实验云平台、建立大型仪器设备使用奖惩制度，这些举措还需要在实践教学中不断吸取经验教训进行改进。在未来的工作中，我校除了继续开展实践教学外，还需要依靠校外社会资源，不断丰富大型仪器设备开放共享平台资源，完善平台建设。

　　欢迎订阅《中国现代教育装备》杂志！

　　参考文献

　　[1] 杨昱,罗娅,许洁.基于大学生创新能力培养的高校实验室建设探索[J].实验室科学,2020,23(3):183-185.

　　[2] 徐雷,乜鹏.本科创新实验室的建设与管理实践[J].实验室科学,2019,22(4):160-163.

　　[3] 伍海波.面向学生创新能力培养的高校实验室建设研究[J].实验室科学,2017,20(5):190-192.

　　[4] 王国祥,戴琛,张春华.大型仪器设备服务本科生、研究生创新能力培养的研究与实践[J].科技资讯,2015,13(15):159+161.

　　[5] 赵玉茹,冯建跃.提高高校大型仪器设备利用率的策略探析[J].实验室研究与探索,2019,38(6):120-124.

　　[6] 赵玉茹,冯建跃,赵月琴.浙江省高校大型仪器设备开放共享现状调研与思考[J].实验技术与管理,2017,34(10):255-258+266.

　　[7] 俞有幸,毕晓昉,郝维昌.基于高校大型仪器设备开展实验教学的探索实践研究[J].教育教学论坛,2016(46):263-264.

　　[8] 梁宏.大型仪器设备共享平台建设实践[J].实验技术与管理,2015,32(1):5-8.

　　[9] 高虹.重点实验室大型仪器设备管理和使用的几点思考[J].科技资讯,2018,16(35):187-188.

　　[10] 高红梅,董艳云,王世海.高校大型仪器设备开放共享研究与思考[J].实验室研究与探索,2020,39(6):289-292.

　　[11] 何丽红,熊出华,孔令云,等.高校大型仪器设备共享平台构建与运行管理探讨[J].科教导刊(下旬),2016(3):23-24.

　　[12] 朱媛媛.高校大型仪器设备共享管理现存问题和改进措施探讨[J].教育教学论坛,2019(45):11-12.

　　[13] 张芹,郑艳,朱银红,等.土木类实验室管理的改革与创新[J].科技创新导报,2016,13(1):111+113.

　　作者简介：李盛，工学博士，教授。长沙理工大学公路养护技术国家工程实验室，410114。

　　声明：文中图表由作者本人提供，非经授权，不得使用。

　　原文刊载于《中国现代教育装备》杂志2021年第15期。

　　责任编辑  | 张赛

　　审核  | 肇启龙

　　发布  | 张鑫