新工科背景下大型仪器在本科生创新型人才培养路径中的探索

一、引言

随着科技的快速发展，高校大型仪器设备已然成为科研和教学的重要支撑[1]。然而，传统教学实践模式下，这些设备多集中应用于研究生及以上层次的科研工作，本科生的参与度较低，其实践能力与创新能力的培养受到限制。在新工科背景下，如何在本科生教学过程中充分、有效利用大型仪器设备，切实提升其实践能力和创新能力成为高校教育改革的重要课题[2]。

二、新工科背景下大型仪器在本科生教育中的重要意义

在新工科建设全面推进的时代背景下，大型仪器的教育价值已从传统的科研辅助工具转变为创新型人才培养的核心载体。以济南大学为例，其依托总价值超3.5 亿元的大型仪器平 台，通过教学模式创新与资源整合，力争为本科生构建真实工程场景与创新能力培养的立体化空间，其在以下几个方面展现出重要意义。1. 推动教育理念的转变，促进科教融合

大型仪器在本科教学中的应用和实践，有助于打破传统的理论教学观念，推动教育理念向创新实践转变。大型仪器设备的开放共享可以为本科生提供真实的科研环境，学生能够更直观、更形象地理解知识。在实践教学过程中，学生可以通过参与科研项目更好地理解学科前沿，为未来的学术或职业发展奠定基础[3]。

2. 提升学生的实践能力与创新精神

大型仪器设备的开放应用不仅限于理论学习，更注重实践中的创新探索，增强学生的动手能力和科研素养。鼓励学生开展自主研究项目，帮助学生将理论知识应用于实际操作，培养他们的创新思维和解决问题的能力。

3. 提升就业竞争力，支持新工科人才培养

通过大型仪器设备的实践操作，学生能够掌握先进的实验技术和科研方法，提升其专业素养和就业竞争力。此外，国家新工科建设强调培养具有国际竞争力的创新型工程科技人才，大型仪器设备的开放使用正是实现这一目标的重要途径。

三、新工科背景下大型仪器在本科生教育中面临的困难

1. 设备共享开放程度不高

尽管部分高校已经开放共享大型仪器，但整体上仍存在设备教学利用率低、学生参与度不高的问题。大型仪器设备数量有限、价格昂贵、维护复杂，在使用过程中需要规避安全问题[4]。大型仪器的运行现状属于“重科研、轻教学”的管理模式。在本科生培养过程中，主要会通过理论讲解、教师演示的方式实施教学，学习时间有限，学生难以操作和系统地掌握大型仪器。

2. 仪器教学方法不完善

大型仪器设备在本科教学中的应用往往局限于基础实验，缺乏创新性和前沿性。大型仪器设备的教学方法通常为线下传统的“教师演示+学生模仿”，会造成学生的学习受到时空限制。此外，大型仪器设备的教学实验项目设计不足，形式呆板缺少灵活性，内容缺少丰富性。

3. 实验技术人员储备不充足

大型仪器的良性运行需要一支专业的技术队伍，但许多高校的实验技术人员数量不足、专业技能不强。实验技术人员往往缺乏专业培训和系统学习，导致设备教学队伍稳定性不足，难以满足本科生教育的需求。

4. 信息化管理水平较低

尽管部分高校已建立了大型仪器设备共享平台，但功能不完善、操作繁琐、信息更新滞后等问题仍然普遍存在[5]，并且仪器平台供给本科生服务的时间少、机会少。此外，缺乏对设备运行、维护、维修状态的监控和有效评价机制，使得问题难以及时发现和解决，尤其是仪器设备故障之后的维修得不到高效顺利地解决，大大影响了设备的有效利用。

四、大型仪器在本科生创新型人才培养中的路径探索在新工科背景下，大型仪器在本科生创新型人才培养中的路径探索可以从以下几

1. 构建开放共享平台，推进信息化管理

建立统一的大型仪器共享平台，整合资源，应用信息化手段代替繁琐的人工操作，实现仪器设备的网上管理和全天候网上预约，开放共享设备预约方式的网络化、智能化，确保仪器设备网上预约和管理更加透明、公正、方便和快捷，提高实验室仪器设备使用效率和管理效率。此外，通过制定政策的保障，将大型仪器切切实实纳入本科实验教学体系，确保本科生能够深入接触、学习、掌握先进的科研设备，深化并运用理论知识，提升实践能力。

2. 强化实验师资力量建设

建立实验技术人才培养、培训机制，通过内部技术交流和厂家培训，定期组织实验人员参加相关学术会议，拓宽视野、提高业务能力。此外，围绕科研团队的研究需求，与科研人员进行交流，精准提供实验服务，真正转变实验技术人员的角色，使其从设备操作者转变为实验项目的组织者和执行者，构建专业化的实验技术队伍，提升大型仪器在实践教学中的应用效果。

3. 优化课程体系建设，鼓励科研与教学结合

将大型仪器设备的使用融入本科课程体系，开发相关实验项目和课程，大力建设相关内容的教学资源。鼓励科研岗位教师将科研项目相关成果及时凝 形成新的知识体系和教育资源，融入实践教学，为学生创造更多参与课题、项目的机会和提供更多科研实践的锻炼。在开展本科生实验教学工作时，能够在大型仪器设备上开设教学实验内容，不仅使得实验课独具特色，而且能够拓宽学生的知识面和视野。

4. 建设虚拟仿真教学资源

开发大型科研仪器的虚拟仿真教学资源，为师生提供线上操作培训和指导，帮助本科生提前熟悉设备操作流程，提高实际使用效率。通过虚拟现实技术模拟仪器操作环境和操作流程，让学生在实际使用前就能对设备具有一定了解，增加操作的熟练度和安全性。

5. 实施分层次培训

根据不同学生的专业背景和需求，提供多层次的线上线下培训课程，通过包括实验室准入培训、理论与实践结合、个性化培训等专业模式，确保学生能够规范、熟练操作大型仪器，提升学生的实验技能和科研能力。

五、结论

大型仪器设备在新工科背景下对本科生创新型人才培养具有重要作用。通过开放共享、教学模式创新、教学资源、队伍建设等措施，高校可以充分发挥大型仪器设备的教学潜力，培养具有实践能力和创新能力的高素质人才。这不仅有助于提升学生的综合素质，也可以为高校的科研发展和学科建设提供有力支持。

参考文献

[1] 吴玉俊, 乔枫, 马永贵. 大型仪器平台建设在本科生物教学及创新型学生培养中的作用及思考[J]. 生命科学教育, 2024, 13(1): 28-35.

[2] 刘钊. 面向新工科的大型仪器设备管理思考与实践探索[J]. 实验技术与管理, 2024, 41(10): 15-20.

[3] 詹来明, 曹楠, 薛培. 高校大型仪器设备服务本科创新人才培养的路径探索[J]. 增强出版, 2024, 2(4):46-50.

[4] 张哲娟, 洪家祺, 聂耳. 综合性高校大型仪器共享问题与推进策略[J]. 实验技术与管理, 2024, 41(8):30-35.

[5] 杨阳. 高校大型仪器信息化管理的创新策略[J]. 南京工业大学柔性电子(未来技术)学院, 2024, 3(1):10-15.