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摘要：大型仪器作为高校建设的重要组成部分，能够体现高校科研实力和实验教学水平。但能否把大型仪器应用于本科实验教学，对提高本科学生的科研意识和科研能力具有重要的作用。本文结合哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院的大型仪器平台的情况，对大型精密仪器在高校实验教学中利用率不高这一问题进行探索与研究。具体从大型仪器的使用现状、现行实验教学内容、大型仪器使用培训、仪器管理人员队伍建设、考试评价体系等方面进行分析，提出了目前存在的问题及解决的方案。通过拓展教学内容、丰富教学方式、提高教学环境、提高仪器管理员责任心等手段，提高大型仪器在有机化学实验中的利用率，激发学生学习和操作大型仪器的兴趣，培养学生的实践能力和创新能力。
关键词：大型仪器；有机化学实验；教学改革
本文引用格式：白建伟等.大型仪器在本科有机化学实验教学中的应用研究[J].教育现代化，2020，7（43）：13-16.
Application Research of Large-scale in Undergraduate Organic Chemistry Experiment Teaching
BAI Jian-wei*,LI Jun-qing,LIU Qi,CHEN Rong-rong,WANG Jun
(College of Material Science and Chemical Engineering,Harbin Engineering University,Harbin,Heilongjiang)
Abstract:As an important part of university construction,large-scale instruments can reflect the scientific research strength and experimental teaching level of universities.However,whether large-scale instruments can be applied to undergraduate experimental teaching has an important role in improving the undergraduate students'scientific research consciousness and ability.This article combines the situation of the large instrument platform of the School of Materials Science and Chemical Engineering,Harbin Engineering University.To explore and study the problem of the low utilization rate of large-scale precision instruments in college experimental teaching.Specifically,it analyzes from the aspects of the use of large-scale instruments,the current experimental teaching content,the training of large-scale instruments,the construction of instrument management personnel,and the examination evaluation system,and proposes the current problems and solutions.By expanding the teaching content,enriching the teaching methods,improving the teaching environment,and increasing the responsibility of the instrument administrator,to increase the utilization rate of large instruments in organic chemistry experiments,to stimulate students'interest in learning and operating large instruments,and cultivate students'practical ability and innovation ability.
Key words:large-scale instruments;organic chemistry experiment;teaching reform
近年来，随着国家对科研项目的大力支持和对经费投入的增加，各大高校都购买了许多大型精密仪器。对于如何合理的管理好这些大型仪器，发挥它们在本科教学和高校人才培养中的重大作用，目前，已经成为各大高校所面临的重大问题[1]。而实验教学作为高等学校教学体系的重要组成部分，也是提高学生创新能力和实践能力的重要环节之一。其中有机化学实验是一门以实验为基础的学科，众多高校的相关专业普遍开设了该实验课程，其教学目的不仅在于帮助学生对有机化学的基本概念和基本理论知识等方面有全面的认识和理解,更重要的是要加强对学生的综合素质和实践能力的培养，促进学生在多方面共同协调发展[2-3]。然而，现阶段我校有机化学实验在教学中仍然存在着许多问题，而这些问题制约着学生的思维能力和实践创新能力的发展[4]。此时，就需要授课教师将教学方案进行改革，进而丰富有机化学实验教学，提高教学效果，推动教学的不断发展[5]。
本文结合哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院的实际情况，阐述了大型仪器用于有机化学实验教学的重要性与必要性。
— 大型仪器在本科有机化学实验教学中的应用现状
无论是在教学、实训、还是实验等方面，很多高校都保持着传统的教学模式。为了满足教学和科研的双重需要,学校利用科研经费为我院购进了许多大型精密仪器。例如:核磁共振波谱仪、透射电镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、傅立叶红外光谱仪、紫外分光光度计、荧光分光光度计等先进大型设备。随着这些大型精密仪器的不断引进，我院的科研水平有了极大的提高，而且大型仪器在推进实验教学和学科建设方面也具有重要的作用，但目前我院在实验教学方面仍有一定的不足，如近几年大型科研设备增加较快，但大型仪器主要应用于科研和工程实践，而使用在本科生教学方面较少，因此对教学内容的改革迫在眉睫。具体根本原因主要体现在以下方面：
（一）大型仪器设备的应用与教学内容严重脱节
目前，很多本科院校在人才培养计划中以“将学生培养成高能力的综合性人才”作为目标，但是在教学大纲的制定上，却往往只是针对某一课程的教学，不能将多门课程的内容有机结合起来。而具体到现在的有机化学实验教材大多按照较老的大纲编写，其内容主要包括基本实验操作、有机化合物性质验证实验、有机合成实验和天然有机物的提取实验。传统的教学内容中验证实验偏多,合成实验偏少,利用大型仪器进行设计性、综合性实验基本为零。当购置完仪器后，没有相应的系统讲授大型仪器的教材，即使个别老师讲授也是通过演示的方式，没有从根本上让学生亲自动手操作，只是流于形式，这很难激发学生学习的积极性。
（二）学生动手操作大型仪器的机会少
高校的大型精密仪器大部分主要用于教师的科学研究，在实验仪器教学中，一般的大型仪器实验都属于演示实验，而且由于实验课程的课时较少，班级人数较多，实验室空间狭小等原因，即便是学生分组做实验，每组的人数也会很多，不能保证每位学生都能够清晰的看到教师操作仪器的全过程，更不用说让学生有亲自动手操作仪器的机会。同时，目前学院的教学大纲还没有更新，且分组做实验需要的时间又较长，有时就需要任课教师或仪器设备管理人员利用课外时间来进行培训，这样就会导致部分教师不愿意开设大型仪器相关课程，进而导致学生动手操作大型仪器的机会少，只能通过与教师一起参与科研项目的研究生才能够接触到这些大型仪器设备。
（三）教师对学生使用大型仪器的培训意识不强
大型仪器在购买时，主要是为了科研服务，而且一般大型仪器设备价格不菲,动辄几十万,甚至几百万,往往都是单台套配置,因此只有实验教师和研究生才有机会动手操作。同时，大型仪器设备的零件容易损坏，一旦出现问题，就会影响教学和科研，因此为了保证仪器的正常使用，通常由专职人员进行管理，没有对学生进行大型仪器设备的培训。而在校本科生数量快速增加，在有机化学实验中，学生都是采取2人一组的方式进行，这种形式造成学生在规定的上课时间内无法实现亲自对大型仪器的操作。由于时间和空间的影响，所以实验教师在讲授大型仪器时，仅仅局限在让学生学会仪器的开关以及参数选择上，这就导致了学生不会使用和不敢操作大型仪器，极大地影响了实验教学质量和高素质专业人才的培养。因此，学院需要教师加强对学生仪器使用前的知识培养和对学生操作仪器时系统的教学培训。
（四）仪器设备管理人员的积极主动性不高
仪器设备管理人员的任务是负责设备的管理工作，负责对设备操作人员的培训工作，负责对设备的维护检修工作。但是目前很多高校的仪器管理人员多由任课教师担任，任课教师有自己的教学和科研事业，对仪器管理的积极主动性不高，常常不能全身心地投入到对仪器设备的管理中，也会导致设备使用人员和管理人员发生矛盾。另外，部分学生不能通过使用大型仪器进行数据分析的主要原因是实验管理人员不想做跨学科或者跨实验的准备工作，因为这样会在无形中增加了管理人员的工作量，因此导致了管理人员的积极主动性不高。
（五）大型仪器设备教学模式单一
从目前大型仪器设备的使用状况来看，很多高校都普遍重视对科研功能的开发与利用，而对实验教学功能方面的关注度较低，其原因主要是学校在大型仪器设备方面设置的教学课程过于单一，导致学生亲自上机操作的机会较少。这样就会使学生对大型仪器设备的基本原理、使用方法和注意事项等方面了解的比较少。因此，就需要改变原有的教学模式，将大型仪器设备更好的应用在有机化学实验教学中。
二 有机化学实验教学创新改革措施
（一）建立起开放式实验教学的模式
开放式实验教学是指在“实验时间、实验空间、实验项目及实验设备”4个层面开放的教学模式。通过学习中国科学技术大学的经验，我院将首先在时间和空间上对学生开放。实验中心同时开设多个实验，学生根据自己的情况，在不同的实验时间选修不同的实验项目。实验中心会为每台大型仪器接一个读卡器，将学生的信息录入到终端服务器，学生只有在提前预约并使用校园卡的情况下才能启动仪器。这样的开放式实验教学模式，就能够让学生有更多的机会接触到大型仪器。同时，将和大型仪器相关的创新项目相结合，制定相关大型仪器的实验教材，将哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院教师所涉及的科研课题研究内容与开放内容有机结合[6]，组织学生完成一些学生科技创新项目，从项目申报、具体实验到项目结题都让学生参与其中，这不仅使学生的科研能力和创新能力得到了提高，也使学生能够熟练掌握仪器的使用。
（二）加强对大型仪器管理人员的培训
为了更好地推进大型仪器在有机化学实验本科教学中的应用性，学院将设立专门的大型仪器管理岗位，实行大型仪器“专人专管”。由于大型仪器具有精密度高，结构复杂和操作技能性强等特点，因此要完成分析测试、功能技术开发、仪器设备优化与维护、日常培训等工作，这就对管理人员的知识水平和专业素养都有一定的要求[7]。我院将主要从以下三个方面来加强对大型仪器管理人员的培训：一是在教师团队中选取专业素养高且仪器使用经验丰富的教师来担任仪器管理员；二是通过培训来改变管理人员的思想，使管理人员不将这项工作当作是一种负担，而是要让他们知道大型仪器在本科有机化学实验中的重要性；三是管理人员可以通过参加培训会和经验交流会，及时了解仪器管理的最新知识和技能，熟练掌握相关大型仪器的技术资料、使用方法以及维护保养技术，并且进行不定期的培训，提高管理人员的管理水平。
（三）加强教师对本科生使用大型仪器的培训
如何加强教师对本科生使用大型仪器的培训，我院将具体从以下三个方面来实施：一是通过举办多期大型仪器操作的技能培训班，为教师与学生讲解大型仪器的操作使用方法，让学生和教师能够更好地掌握大型仪器的使用方法，使学生能够根据自己的时间合理地学习和使用；二是在本科生教学中设置“大型仪器操作技术”选修课，让有兴趣的同学积极参与这门课的学习。这样能够更好地培养学生的动手能力和创新能力，也能够调动学生对大型仪器学习的积极性，让学生更加主动地投入到科学研究中；三是由专业教师开展学术报告、大型仪器系列讲座等活动，向本科生强调学习大型仪器对科研的重要意义，介绍学院重点实验室的仪器设备以及学院为学生科技创新提供的良好平台，鼓励学生积极地参与到教师的科研项目中，激发学习兴趣，开拓学生视野，拓宽科研思路，提高自己的实践能力，有利于高校对创新人才的教育和培养[8]。
（四）完善有机化学实验教学内容
有机化学实验是在学生已经具备无机化学实验和分析化学实验的基本知识的基础上开设的实验课程，传统的教学内容主要涵盖基本实验操作、有机化合物性质验证实验、有机合成实验和天然有机物的提取实验等方面，但由于课时过少，很多内容都涉及的不是很完美。因此，我们要适当的调整教学模式，减少理论部分，增加实验内容，使教学更加具有实用性。改变以往的教学方式，在授课过程中学生可以随时的进行提问，并且充分利用高科技手段，制作与实验相关的课件和演示动画等，激发学生的积极性[9]；同时，我们将要设置有针对性、符合当代科学发展的教学方向和实践内容，设计综合型和设计型为一体的实验。一方面可以让学生通过查阅文献等方式，来设计自己的实验方案，再由教师对实验方案的可行性和合理性与学生进行讨论，并提出建议，最终拟定一个最佳实验方案。另一方面将部分基本实验操作结合到后续实验中，也可以节省实验课时，丰富实验内容；同时，也可以让学生利用大型仪器来制作相关的模拟实验、教学视频等，让学生充分融入到实验中，激发学生对实验的兴趣和积极性[4]。
（五）制定较为完善的大型仪器设备教学方法
推翻传统的教学模式，制定较为完善的大型仪器设备教学方法，通过上机操作和交流探讨相结合的方式来进行。在实验过程中，同学们轮流上机操作，为了使学生对仪器性能有更加全面的了解，还可以建立一个开放式的微信群或QQ群，教师和研究生均可加入其中，该微信群和QQ群主要有两个功能：一是学生可以递交实验报告，记录实验；二是相互交流仪器使用的经验、体会和注意事项，也可以通过这些群来探讨在实验过程中遇到的一些问题，互相交流经验，取长补短，提高实验成功率。这样学生不但可以更加熟练地掌握和熟悉仪器的操作方法，也可以激发他们对科学研究的兴趣，真正体现大型仪器设备在实验教学中的价值所在[10]。
三 结束语
本论文主要是讨论如何将大型仪器应用在本科有机化学实验教学中，激发学生对大型仪器使用的兴趣，培养学生的实践能力和创新精神，调动大型仪器管理人员的积极性，加强教师对学生使用大型仪器的培训，拓展实验教学内容，丰富实验教学方法，改变原有的单一教学模式。将大型仪器更好地应用在本科有机实验教学中，进一步增强本科生在仪器操作及应用方面的能力，提高实验课程的综合性和创新性。通过将大型仪器与理论知识相结合的方法，增强学生的专业能力，调动学生的积极性，提高学生的学习效率。这样不仅可以使学生熟悉并掌握大型仪器的基本原理和使用方法，而且也能使学生具备爱护和维护大型仪器设备的意识，积极投入到科学研究中。
参考文献
[1]王龙,朝飞,李永双,等.高校有机化学实验教学改革研究与探索[J].山东化工,2018,47(02):131-134.
[2]刘志军.实验改革和实施开放实验模式的创新实践[J].实验技术与管理,2006,23(1):17-19.
[3]郭圣荣,袁艳琴.充分发挥大型精密仪器在有机化学实验教学改革中的应用[J].丽水学院学报,2008,30(5):101-103.
[4]遇丽,韩梅，苏小东.大型仪器在应用】技术型高等院校有机化学实验中的应用研究[J].济南职业学院学报,2016,(5):47-49.
[5]张京玉,刘雅敏.虚拟仿真技术在有机化学实验教学中的应用[J].教育现代化,2019,44:125-127.
[6]严平.大型仪器开放实验教学模式研究与思考[J].黑龙江科学,2017,8(13):72-73.
[7]王献玲，靳明，曹丽丽，等.化学实验中心大型仪器开放共享模式研究与探索[J].实验技术与管理,2018,35(8):276-279.
[8]李凤彩，李郤里，纪凡，等.现代大型仪器优势资源用于本科教学的实践与探索[J].河南化工,2018,35(8):55-57.
[9]葛淑萍.大型仪器设备实验教学的探索[J].广东化工,2013,40(22):156.
[10]王晓岗，郝志显，樊雅娟.大型仪器教学功能的研究与探索[J].实验室科学，2012，15(5)：188-190.
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