现代分析检测技术在现代科技活动中的作用越来越明显，大多数创新性设计或构思均需要通过分析检测技术来验证或完善，因此，掌握现代分析检测技术已经成为理工科学生必备的技能。如材料学科，所有科研和教学活动都是围绕材料的合成与制备、组成与结构、物理与力学性能以及服役性能四大要素展开。在这四个要素中，除合成与制备以外，其他三个要素都涉及材料分析检测技术。为此，材料学科开设了现代分析检测技术相关理论课程，但课程教学存在以下不足。一是随着招生规模逐年扩大，分析检测设备建设远远跟不上扩招的步伐，无法满足实验教学需求;二是大型分析检测设备，特别是透射电镜等大型精密设备台套数不多，无法承担成建制的实验教学，导致学生很少有动手操作的机会;三是分析检测技术的学习长期以来局限于课堂和书本，缺乏实践环节的有效支撑，不利于学生创新能力的培养。

　　如何破解大型精密设备在实验教学中的困局，建立满足学生学习需求的实验教学体系，一直是困扰教育部门和大型仪器设备管理人员的难题[1-3]。许多教师为此进行了大量的研究和探讨[4-6]，但问题一直没有得到很好的解决。

　　材料科学与工程国家级实验教学示范中心(北京航空航天大学)(简称示范中心)开展了大型分析检测设备服务于实验教学的实践探索，先后开设了材料透射电子显微分析、材料扫描电子显微分析和透射电镜基本操作等实验课程，取得了较好的教学效果。

　　1 现状分析

　　2 解决途径

　　3 结语

　　本文通过建设虚拟仿真实验和数字课程破解大型仪器设备在实验教学中面临的困局。实践表明，构建“虚拟仿真实验—实体设备实验—数字课程”三位一体实验教学体系，可以降低实验教学对实体设备的依赖，确保实验教学效果，促进大型仪器设备对实验教学的开放共享。

　　一是利用数字技术促进大型仪器设备的实验教学。在操作实体设备之前，学生通过数字课程和虚拟仿真实验学习和掌握设备的基本操作流程，节约实体设备操作机时，降低实验教学对实体设备的依赖。

　　二是利用数字课程增强虚拟仿真实验的现实体验。通过数字课程建立虚拟仿真实验场景和实体设备实验场景之间的关联。虚拟仿真实验是在虚拟场景中学习设备的操作，建立虚拟操作与真实操作之间的对应关系，可以提升学生的真实体验，提高学习效果。

　　三是构建以实体设备实验教学为核心、以虚拟仿真实验和数字课程为辅的“三位一体”大型仪器设备实验教学体系，可以有效促进大型仪器设备对实验教学的开放，确保实验教学效果。

　　参考文献

　　[1] 段辉平,王嘉宜,宋洪海.材料学科研究生实验课程体系的设计方法初探[J].中国现代教育装备,2022(1):93-95.

　　[2] 董祥芝,安凤秋,李庆,等.大型仪器设备在本科实验教学中的应用实践[J].中国现代教育装备,2024(11):33-35.

　　[3] 辛艳青,王昆仑,宋淑梅,等.大型仪器设备实验教学的几点思考[J].教育教学论坛,2018(35):279-280.

　　[4] 段辉平,宋洪海,杜娟.高校大型分析测试设备服务于本科教学的方法探讨[J].中国现代教育装备,2012(11):25-27.

　　[5] 段辉平,宋洪海,王嘉宜,等.大型检测设备服务于研究生科研素质培养的方法[J].中国现代教育装备,2015(7):1-4.

　　[6] [1]吴甲,葛志明.高校大型仪器设备融入本科实验教学体系的探索与实践[J].中国设备工程,2022(22):251-253.

　　[7] 段辉平,宋洪海,王慧,等.以需求为导向的案例实验教学方法探讨[J].中国教育技术装备,2017(20):128-130.

段辉平 宋洪海 王嘉宜 有移亮 杜 娟

材料科学与工程国家级实验教学示范中心(北京航空航天大学)