教学型公共仪器平台建设与开放机制探索

南京大学自2009年开始进行“三三制”本科教学改革,化学实验教学也按照此理念不断进行实验教学改革,以培养学生扎实的专业实践能力和良好的交叉跨界能力,提升学生的综合实践能力和创新实践能力。仪器设备在改革过程中起着重要的支撑作用,为了满足各实验课程的教学需求,化学国家级实验教学示范中心以培养“四个实践能力”为抓手,高质量建设了以教学为主的公共仪器平台。然而,仪器的开放共享也是资源优化利用的一项重要任务,如何在教学任务之余兼顾对外开放,需要进行不断的探索。本文以化学实验教学中心公共仪器平台为例,介绍平台在实验教学、使用培训、共享开放等方面所采取的管理机制,以及在此基础上取得的一些成果,供国内高校类似的仪器平台参考。

我国大型质谱仪器发展现状与展望

质谱仪器是基础研究领域不可或缺的分析工具,目前,我国科学研究持续高质量发展,但质谱仪器自主研发生产水平较低,这种供给现状形成的结构性矛盾日渐凸显。该文首先梳理了质谱仪器技术发展和我国质谱仪器产业格局;然后结合高校院所质谱仪器使用现状,分析了我国质谱技术与产业发展的困境;最后提出保持政策支持力度、加强示范应用顶层设计、推动良好产业生态的完善、促进科研端与产业端协同发力等对策建议,以期加速国产质谱技术的迭代升级,提高国产化替代水平和应用规模。

管中窥豹—从科学仪器自主研制角度浅谈中国基础研究发展

2023年2月21日习近平总书记主持了二十届中共中央政治局第三次集体学习;并就加强基础研究发表重要讲话,不仅对中国未来科技发展之路具有重要的指导意义,也为普通基础科研工作者指明了前进的方向。在国家大力支持、持续投入和广大科技工作者的长期努力下,我国的科研水平已显著提高,并在某些基础研究领域跻身世界前列。然而,在高精尖科研仪器装备方面,我们仍然很大程度上依赖进口仪器,这成为制约我国科技水平进一步提升的瓶颈。

我国进口科研仪器维修维护发展现状与趋势

科研仪器是科技创新的重要工具,我国高校院所原值50万元以上大型科研仪器有75%为进口仪器,仪器维修维护依赖国外仪器厂商。由于维修工程师缺乏、零部件需从国外进口等原因,仪器维修维护常出现费用高、效率低的情况,影响了科研活动。目前,国内第三方企业和单位虽然在部分领域具备了维修进口仪器的技术能力,但短期内还难以发展成为有效的替代力量。文章提出加速发展国内第三方自主维修力量、多方助力科研仪器关键零部件的研发和整机的国产化、完善老旧科研仪器处置和二手仪器交易机制等建议。

大型仪器设备分层化与特征化运行管理探索

随着高校和科研院所大型仪器设备数量及其功能复杂性的增加,运行管理模式需持续创新与优化,该文基于网络共享平台的运行管理模式和土壤与环境研究领域的测试特征,对大型仪器设备的运行管理模式进行了探索。根据大型仪器设备运行特点,该文将仪器划分为常规型、环节型、耗时型、高难型等4种类型,分别采用“专职人员”“专职人员培训-操作视频-送样人”“专职人员培训-送样人”“专职人员-送样人”等分层化模式进行运行管理,统计分析这些仪器的运行机时、操作故障、自然故障、维修情况、共享率、支撑成果等多个运行指标,结果均较为满意。该文提出的分层化与特色化大型仪器设备运行管理模式,可为大型仪器设备共享率与运行效率的提升提供参考。

跨校区办学模式下科研仪器开放共享探索与实践

科研条件建设,尤其是大型科研仪器设备的装备与运行,是高校开展学科建设和科研创新的重要支持条件。在跨校区办学模式下,仪器设备的管理机制、技术开发与交流、技术管理人力等因素等均是直接影响高校大型仪器设备平台开放共享效率的关键因素。该文总结探讨了高校多个校区间大型仪器设备论证验收流程、信息互联建设、分级管理模式和多元化考核等开放共享机制,为跨校区办学的高校科研条件平台管理提供借鉴与参考。

高分辨淌度质谱仪器和生物分子结构分析研究

过去几十年,离子淌度技术,特别是其与质谱的联用,已经发展为生物分子结构解析的一种主要手段。质谱可以获得生物分子的质量信息,淌度则可以进一步区分质谱无法区分的异构体或同重素。清华大学精密仪器系欧阳证教授和周晓煜副教授团队提出了一种离子云扫描技术进行离子淌度质谱分析,并于一台改造的小型质谱仪器系统上开展原理验证,实现了对糖、脂质、多肽、蛋白等多种生物分子的超高场离子淌度质谱分析,且测量非对映异构类型的淌度分辨率超过10000,比现有技术水平提升近2个数量级[1]。

服务一流学科的大型仪器设备精准化开放管理体系探索与实践

随着一流学科建设的深入,越来越多的大型仪器被投入高校使用,然而当前众多高校的院级大型仪器平台具有一定的局限性。文章结合江南大学生物工程学院仪器管理现状,通过完善管理制度,创新仪器分类方式,构建用户分级体系和规范分层培训流程,落实大仪助理的遴选机制以及安全监管体系,协同形成一套标准化、可执行的适用于生物工程学院的大型仪器设备精准化开放管理体系,更好地服务于一流学科建设。

院际仪器共享平台构建共同网络管理系统的探索

高校不同院系仪器共享平台构建共同的大型仪器共享网络管理系统,意在提升大型仪器管理水平和共享力度,促进跨院系、跨学科的教学、科研工作。共享网络管理系统实现各仪器平台内大型仪器设备在该系统内管理和共享,同时系统允许各仪器平台依据自身情况拥有部分项目的个性化管理权限。通过立足共享网络管理系统,从技术队伍建设、质量体系建设、大数据深度挖掘、移动终端建设、服务功能拓展等方面,思考探索如何提高大型仪器的共享力度和共享效益。

多元混合式教学在仪器分析实验课程中的实践

仪器分析实验课程是化学相关专业实践性与应用性极强的核心实验课程之一。在“双一流”建设的大背景下,针对目前仪器分析实验教学存在的问题,从教学模式、教学内容和教学方法三方面进行改革,打造了线上线下相结合,常规实验、虚拟仿真实验和自主创新设计实验相结合,翻转课堂和问题导向学习法相结合的多元混合式教学课程体系。教学实践证明,这种新型的教学课程体系有利于激发学生的学习兴趣与主动性,引导学生内化知识,培养分析和解决问题的高阶思维与综合能力,提高教学效率,优化教学效果。

仪器分析实验课程思政案例设计与实践——以气质联用实验为例

中国科学技术大学化学国家级实验教学中心所开设的“仪器分析实验”为安徽省课程思政示范课程,在实验项目“气质联用法测定饮料中塑化剂含量”的教学过程中,课程组针对课程的特点和教学过程,对该项目进行思政示范教学案例设计。思政案例库的建设,有助于教师充分挖掘专业课程中的德育元素,激发学生的学习兴趣,培养学生的自主创新意识,取得了良好的教学效果。

基于LSTM网络的单台仪器地震烈度预测模型

烈度是地震预警系统的关键产出.如何实现快速预测目标场址的地震烈度是地震预警方法技术研究中的核心问题.本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的单台仪器地震烈度的预测模型(LSTM-Ⅰ).该模型以一个台站观测到地震动参数的时间序列特征为输入,实现动态预测该台站可能遭受的最大烈度.选取了日本K-NET台网记录的102次地震的5103条强震加速度记录训练了神经网络,利用89次地震的3781条数据检验了模型的泛化能力.利用准确率、漏报率以及误报率三个评价指标评价了LSTM-Ⅰ模型的性能.结果表明,当采用P波触发后3 s的序列进行预测时,模型出现漏报的概率为46.78%,出现误报的概率为1.25%;当采用P波触发后10 s的序列进行预测时,模型出现漏报的概率大幅降低到17.6%,出现误报的概率降低到1.14%.结果表明LSTM-Ⅰ模型很好把握住了时间序列中蕴含的特征.进一步基于LSTM-Ⅰ模型评估了Ⅵ度下台站所能提供的预警时间.本文模型能够提供的预警时间与P-S波到时差接近,说明LSTM-Ⅰ模型具有较高的时效性.

高校实验室仪器设备管理现状及对策讨论

大型仪器设备作为高校实验室建设中不可或缺的科研装备,是进行教学科研的基础和保障,大型仪器设备的利用率高低还关系到国家科技创新能力的形成和发挥,对建设创新型国家具有重要意义。文章对目前高校大型仪器设备的使用、管理现状以及共享效率上存在的主要问题进行了探索和讨论,并提出了相应的对策讨论,为解决实验室大型仪器管理问题提供思路。

仪器分析实验课程思政案例设计与实践——以青蒿素的提取与结构鉴定的探究实验为例

中医药文化被喻为中华优秀传统文化的璀璨明珠,是中华传统文化的重要组成和典型代表。而作为抗疟明星的中医药青蒿素来源于天然产物,因此,天然产物中的青蒿素的提取和结构鉴定显得十分必要。课程团队结合课程特点,将青蒿素的提取和结构鉴定引入实验教学并进行课程思政教学案例设计。以此项目为载体,培养学生自主查阅文献、设计实验方案和运用仪器分析技术表征分子结构的科学素养。该教学案例的建立实施有助于教师充分挖掘课程中的思政元素,激发学生的学习兴趣,培养其自主创新意识,增强爱国情怀和民族文化自信,取得了良好的课程思政教学示范效果。

创新人才培养目标下仪器分析“教研赛”教学模式研究

依照创新人才培养目标,针对传统仪器分析教学中存在的弊端,以竞赛为依托,将科研前沿引入课堂,以线上教学为纽带,开展“教研赛”融合式教学模式改革探索。该教学模式着重培养学生的创新意识、创新思维、创新能力,以及综合分析问题、解决问题的能力;同时,该教学模式也促进理论与实验教学的衔接,形成“虚实结合、理实一体化”的教学体系。

面向交叉创新人才培养的“人工智能+仪器分析”课程教学探索

人工智能与仪器分析技术的交叉创新与应用,对培养创新型人才提出了新的挑战。通过分析“人工智能+仪器分析”现有教学方式的不足,探索针对人工智能与仪器分析交叉领域的课程教学的解决方案,提高仪器分析专业学生掌握人工智能技术交叉创新的能力,为培养应用型和研究型创新人才提供参考。

授人以鱼和渔:仪器分析实验自主设计实验及思政元素融入

为适应现代教育理念及国家对创新型人才的需求,改革传统实验教学模式并激发学生的自主创新意识,在传统仪器分析实验教学基础上探索和构建以学生为主体、以创新能力培养为中心的自主设计实验教学模式。课程在夯实基础和拔高创新方面取得了平衡,同时拓展了课程思政的范畴,如以学生为中心的自主设计实验模式提升了学生学习主动性,课程高阶性、创新性显著提高,授课教师在更多方面以身作则,示范了严谨的科学态度,并倡导了积极的科学探索态度。通过自主设计实验的开展,学生的基础知识、学习兴趣、实验技能、创新能力等都得到了显著提升,建立了有效的仪器分析学习模式。

仪器偏心对纵横波衰减影响的正演实验

近年来,水平井得到了越来越广泛的应用,在页岩气等非常规油气藏以及海上油气藏的勘探开发中发挥了至关重要的作用。但水平井测井在影响因素校正、资料处理和解释等方面尚存在诸多问题。针对仪器偏心对水平井声波测井响应影响的问题,开展了相关的物理模拟实验研究和数值模拟分析。提取了不同偏心率条件下的模式波的能量参数,分析了模式波能量随仪器偏心率的变化关系。结果表明,当仪器处于偏心状态时,模式波的能量均与仪器偏心率呈现类似负指数关系;仪器偏心率与模式波的能量衰减系数呈现S形曲线变化关系。研究结果有助于厘清仪器偏心对水平井声波测井响应的影响规律并为进一步开展仪器偏心对阵列声波测井响应影响校正方案研究提供指导。

我国科研仪器管理标准体系研究

科研仪器管理标准是科研仪器研制、购置、运行、开放共享等工作的基础,也是高校和科研院所避免国有资产低效使用和重复浪费的依据。但是,我国科研仪器管理标准体系仍存在关键标准短缺、制定机构分散、标准约束性不强等问题,还不能满足科研仪器管理工作的需要。结合科研仪器全过程管理要求,从基础标准、通用标准、专用标准3个层次构建科研仪器管理标准体系,并提出相关管理建议。

高校仪器设备10S精细化管理的研究与实践

高校仪器设备的投入不断增加,如何管好、管活仪器设备,使其在教学和科研方面发挥更大的作用,是广大高校仪器设备管理工作者努力解决的问题。四川大学经过长期积极探索与不断实践,首次提出10S精细化仪器设备管理体系,以管理促发展,理论与实践相结合,仪器设备日常管理规范化与现代化相结合,大幅提升了仪器设备管理的科学化和精细化水平,有效提高了仪器设备开放共享的效益和受益面。对10S精细化管理在仪器设备管理中的具体内容进行了阐述与分析,可为其他高校仪器设备管理提供一定的借鉴和帮助。