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大型儀器設備在本科生創新創業能力培養中的共享利用方式研究

來源:數字音視工程網        編輯:小藺    2021-09-03 10:42:43     加入收藏

摘要為充分發揮大型儀器設備在本科生創新創業能力培養過程中的作用,將大型儀器設備開放共享發展作為創新人才培養的重要途徑,探索大型儀器設備共享利用方式...

  摘  要

  為充分發揮大型儀器設備在本科生創新創業能力培養過程中的作用,將大型儀器設備開放共享發展作為創新人才培養的重要途徑,探索大型儀器設備共享利用方式,提出開設大型儀器設備實驗選修課程、構建完善的大型儀器設備開放共享機制、構建虛擬仿真實驗云平臺、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放與共享水平、促進實踐教學改革、創新人才培養模式、提高本科生的創新創業能力具有重要參考意義。

  關鍵詞

  大型儀器設備;創新創業能力;共享利用;人才培養

 

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

  

  高校大型儀器設備教學現狀

  近年來,隨著中國高等教育的發展以及各行各業對高層次人才需求的大幅提升,越來越多的高校加大了科研項目投資,購入了大量價格不菲、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題,導致大型儀器設備的使用與本科生的教學工作和人才培養脫節。相關文獻顯示,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和人才培養過程中也未展現資源優勢。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題。對于操作復雜的大型儀器設備,因忽視了工作運行環境的限制,導致實踐教學環節常常無法正常使用。因缺乏專業實驗技術管理人員的管理,影響了大型儀器設備的開放共享程度和深度。部分高校本科生基本沒有享受到大型儀器設備的資源優勢,這與高校培養高層次創新創業人才目標有著一定的差距。

  國內目前關于高校實驗室在創新創業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新創業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驗室和省內同類重點實驗室為樣本,調研重點實驗室面向本科生的開放現狀與模式。據我校公路養護技術國家工程實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業大二、大三學生120人(占該專業總人數的1/3)中,僅10%的學生表示接觸過大型儀器設備實驗,且這部分學生主要是通過我校創新創業平臺與道路協會參與的大型儀器設備實驗,在日常教學中參與的多為常規實驗。綜上所述,筆者以所在單位的國家工程實驗室、協同創新中心(平臺)等重點實驗平臺的大型儀器設備為主要研究對象,結合調研情況進行研究與實踐,以期提升大型儀器設備的開放與共享水平,促進實踐教學改革,創新人才培養模式,提高本科生的創新創業能力。

  大型儀器設備

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  大型儀器設備在本科生創新創業能力培養中的共享利用方式

  依托高校重點實驗平臺擁有的大型儀器設備和可以開展的科研實驗項目,篩選適宜本科生創新創業能力培養的科研實驗項目。通過設立校級公選課、專業必修課等方式,介紹大型儀器設備的發展歷程、用途、基本操作、實驗分析理論知識。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,還可以方便學校和學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。開展面向全體本科生的虛擬仿真實驗,構建虛擬實驗場景,幫助學生深入了解實驗的基本特征與要求,提高學生對專業基礎知識的理解能力,擴展視野,促進學生進行“探究式、自主式”學習,提高學生的綜合實踐能力。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新創業能力。

  1.開設大型儀器設備實驗選修課程

  定期循環開展大型儀器設備講座,傳授實驗項目的原理及內容,進行案例分析,分享前沿動態,開拓專業視野。講座的時間和內容可以比較靈活。以公路養護技術國家工程實驗室為例,該實驗室是國家重點實驗室。實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)、漢堡車轍試驗儀、Trolxer4140-B型旋轉壓實機(SGC)、WF72455型自動馬歇爾擊實儀、AVC振動式瀝青壓實機、剪切實驗系統(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”交通運輸行業以高校為主體協同創新平臺為例,該平臺擁有行業最大的大型土工離心試驗系統,國際上土木建筑領域最先進的X射線探傷與斷層掃描試驗系統等先進實驗設備。開設的大型儀器設備選修課程內容可涵蓋重點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,以及實驗操作、實驗結果分析、數據處理方法等。通過書面考試和平時表現兩個方面對學生進行綜合評價,考試成績占主要部分。采用閉卷考試的方式,考核學生對大型儀器設備的掌握情況;平時成績主要是依據學生的課堂表現和實驗完成情況而定。

  2.構建完善的大型儀器設備開放共享機制

  通過對校內師生和社會用戶開放共享,充分發揮大型儀器設備的資源優勢,提高科研設施與儀器的利用效率和效益。開放共享機制應包含共享體系、管理體系、服務體系和評價體系。

  第一,共享體系。由學校資產處負責校級大型儀器設備開放共享平臺的建設與維護,各學院應將本單位大型儀器設備的開放共享服務信息及時在共享平臺上發布和更新。符合國家、省各級大型儀器設備協作網入網條件的我校實驗儀器設備,由資產處統一組織入網。

  第二,管理體系。學校成立大型儀器設備開放共享工作領導小組,組長由主管國有資產管理的副校長擔任,副組長由資產與實驗設備管理處(實驗設備管理中心)負責人擔任,組員由資產處、研究生院、教務處、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行培訓與考核。

  第三,服務體系。大型儀器設備實行集中管理,在優先保證學院和學科內共享的前提下,向院外和社會開放服務;重點實驗室、研究中心等由學校重點資助大型儀器設備建設的研究實體,集中管理一些專業性強、使用面窄的大型儀器設備,在優先保證本專業學生使用的前提下,向校內和社會開放服務,并有償收取一定費用,用來獎勵管理人員和支持本科生創新創業能力培養工作。

  第四,評價體系。資產處組織對各學院實驗大型儀器設備的開放共享工作進行評價,主要內容包括大型儀器設備的管理制度落實及管理使用狀況、開放共享的服務質量、使用效益和收入等,若學院開放共享評價為優秀等級將獲得從學校開放共享基金中劃撥的經費補助。

  3.構建虛擬仿真實驗云平臺

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

  4.建立大型儀器設備使用獎懲制度

  為了促進實驗技術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行教學和科研的過程中,對于對大型儀器設備使用效率高的實驗技術隊伍可獎勵研究開發基金,對于有本科生參與的研究隊伍獎勵額外的科研基金,以此調動實驗技術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。在本科生的創新創業培養過程中,應專門設立教育學分;指導教師根據學生利用大型儀器設備所進行的科研活動和實驗項目的完成程度給予學生學分;學生取得的科研成果還可上報學院、學校,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驗技術人員,根據情節嚴重程度可給予撤銷職務、取消已獲得的獎勵資金和已獲得的榮譽等懲罰措施。獎懲制度是雙向工作評價體系,可從正反兩個方面保證大型儀器設備的良性運行。

  

  結語

  大型儀器設備開放共享不僅可以提高大型儀器設備資源的利用率,還為本科生創新創業能力培養提供了有效的途徑,是專業型人才培養的重要手段。做好大型儀器設備在本科生創新創業能力培養過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:開設大型儀器設備實驗選修課程、構建完善的大型儀器設備開放共享機制、構建虛擬仿真實驗云平臺、建立大型儀器設備使用獎懲制度,這些舉措還需要在實踐教學中不斷吸取經驗教訓進行改進。在未來的工作中,我校除了繼續開展實踐教學外,還需要依靠校外社會資源,不斷豐富大型儀器設備開放共享平臺資源,完善平臺建設。

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  作者簡介:李盛,工學博士,教授。長沙理工大學公路養護技術國家工程實驗室,410114。

  聲明:文中圖表由作者本人提供,非經授權,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

  發布  | 張鑫

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