“原来质谱仪的内部是这样的!”在厦门大学化学化工学院的仪器自搭建实验室里，学生们围着一台带有透明观察窗的教学质谱仪，亲手拆装、调试，屏幕上，清晰的质谱信号逐渐显现。这堂实验课，没有标准答案，只有探索的兴奋与思考的火花。
作为厦门大学的优势学科，化学化工学院深耕百年学科积淀，率先突破传统教学瓶颈，研制出内部结构可视化、可自主拆装调试的教学型仪器，打破仪器“黑箱”桎梏，推动学生从被动“操作工”向主动“创造者”转变，走出了一条科教融合、本研贯通、理工结合的创新人才培养新路，用实践诠释着“为党育人、为国育才”的使命担当。
破“黑箱”之困：让仪器从“不可见”变为“透明舱”
科学仪器是科学研究和技术创新的基石，更是人才培养的重要载体。长期以来，高校化学实验教学中使用的分析仪器多依赖进口，不仅价格昂贵，更因结构封闭如同“黑箱子”，将学生与仪器内部原理隔离开来。学生只能机械遵循操作规范完成实验，看不到内部构造，更无法动手拆装调试，实验结束后对原理依旧一知半解，创新能力的培养沦为空谈。这不仅是教学资源的短板，更暗藏人才培养的隐忧——当学生习惯“照方抓药”，创新思维何从谈起？
“要让学生真正理解科学仪器，就必须把仪器打开给他们看。”中国科学院院士、教育部高等学校化学类专业教学指导委员会主任郑兰荪，早在2012年就开始呼吁教学型仪器的研发及其在本科实验教学的普及。2014年，他带领团队率先推出第一代XMJD-1型教学用质谱仪。2020年，团队又推出内部结构可视化、可自主拆装调试的电子轰击离子源——飞行时间教学质谱仪，采用模块化设计、透明观察窗、全手动参数调节，学生可以直观感受每一个部件对信号的影响，为国内高端教具研发提供了新的思路与方向。郑兰荪表示，“用于教学的科学仪器，实际上就像大号的玩具，不仅可以让学生明了仪器的原理，还可以激发学生的好奇心和创造力。”
郑兰荪给师生讲解质谱仪工作原理
从“黑箱子”到“透明舱”，转变的不仅是仪器的呈现形式，更是教育理念的深刻革新——让学生从被动接受知识的“操作工”，成长为主动探索未知的“探索者”。这一理念迅速在厦门大学化学化工学院落地生根、广泛推广，学院以学生实践与创新能力培养为核心导向，将学科雄厚的科研实力与特色精准转化为人才培养的优势，相继研制出一系列具备内部结构可视化、可自主拆装调试、成本效益高、运行稳定性强的教学型仪器，覆盖谱学、电分析、流动化学、自动化合成等多个领域，为创新型人才培养筑牢硬件支撑，彰显了学科科研与教学深度融合的鲜明特色。
立育人之新：以项目式学习重构实践育人范式
创新人才的培养，既要夯实专业基础、锤炼实践技能，更要培育跨学科思维、复杂问题解决能力与终身学习素养。传统实验教学“按步骤操作、按标准答案评分”的固化模式，难以承载新时代创新人才的培养目标。为此，学院大胆革新，引入“项目式”学习模式，打造以仪器自主搭建与应用为核心的全链条创新实验，构建本科生仪器搭建创新平台，将其深度融入基础、综合、专业三个层次的实验课程体系。通过案例分析、小组研讨、团队协作、拓展提升等多元形式，围绕科学仪器的设计制造、分析测量的原理与方法，引导学生主动开展探究式学习，让知识在实践中落地生根。
在“教学质谱仪搭建、调试及应用”创新实验中，学生们全程参与模块组装、仪器搭建、参数调试、样品检测的全流程操作，在动手实践中破解难题、积累经验。郑兰荪亲自牵头设计实验方案、全程指导教学，课后还与学生面对面座谈，认真听取每一条改进意见，用言传身教传递科研精神。学生们在搭建仪器的过程中，不仅深化了对化学、物理、工程等跨学科知识的理解与融合，更彻底破除了对高端仪器的神秘感与畏难心理，进一步坚定了自主研制科学仪器的信心，锤炼了创新实践能力。
学生在进行质谱仪搭建实验
这不仅是实验内容的更新迭代，更是育人范式的系统性重构。学院结合不同层次人才培养目标，构建基础、综合、专业梯度分明的实验课程体系，让学生在循序渐进中提升创新能力。该教学案例成功入选教育部高等学校化学类专业教学指导委员会《化学类专业课程思政教学指南》典型案例，实现了价值塑造、知识传授与能力培养的三位一体，为高校实践育人改革提供了可借鉴的范本。
面向人工智能时代，学院持续迭代育人模式，构建以大语言模型为基础的课程AI助教，推动教学交互从“师生双向”向“师—生—机”深度融合转变；增设人工智能与化学分析、化学自动化等前沿课程模块，将数智化思维融入专业教学，让学生在夯实化学基础的同时，掌握适应未来科技发展的核心能力。如今，学院的实践育人已从“动手操作”向“动脑创新”跨越，从“原理验证”向“成果创造”升级，为创新人才成长注入强劲动力。
融学科之脉：百年优势转化为服务国家战略的能力
作为国家“双一流”重点建设学科，厦门大学化学学科自1923年化学系成立以来，便坚守“理论与实践并重”的办学理念，从田昭武院士、郑兰荪院士、孙世刚院士、田中群院士等几代科学家的接力攻坚，到如今科研工作者的薪火相传，自主研发仪器的基因早已融入学科血脉，形成了“敢为先、重细节、合为贵”的独特学科文化。厦门大学始终以学科优势孕育新专业，以科研实力反哺本科教学，以国家战略引领人才培养方向，让百年学科底蕴成为创新育人的强大支撑。
2021年，学院立足学科优势，在全国率先开设“化学测量学与技术”本科专业，以新工科理念构建人才培养方案，首创核心课程群，深化理工融合，开辟了化学类专业人才培养的新路径，为应对新一轮科技革命和产业变革提供了人才培养范本。该专业的设立，植根于学院在仪器自主研发领域的悠久积淀、雄厚科研实力与一流师资队伍——厦门大学化学化工学院现有中国科学院院士7人，杰青、“长江学者”特聘教授等国家高层次人才35人，国家高层次青年人才获得者51人，国家级教学名师2人，拥有8个国家自然科学基金委创新研究群体、4个教育部创新团队、2个全国高校黄大年式教学团队、4个教育部虚拟教研室，形成了结构合理、实力雄厚的高水平人才高地，为人才培养提供了坚实保障。
与此同时，学院不断完善科教融合机制，建立课题组、研究所与本科教学的联动机制，将前沿科研成果及时转化为教学资源，让学生第一时间接触学科前沿；整合化学、化工实验教学示范中心与分析测试中心，成立教学与实践中心，实现大型仪器设备向本科实验教学全面开放共享，让优质资源真正服务于人才培养；顶尖师资主动投身本科教学一线，以高水平科研带动教学内容更新、教学方法创新，真正实现了科教融合、本研贯通，让学生在科研实践中锤炼本领、成长成才。
从“黑箱子”到“透明舱”，破解的是教学壁垒；从“照方抓药”到“项目驱动”，转变的是育人方式；从“学科孤岛”到“科教融合”，彰显的是责任担当。厦门大学化学化工学院以可视化教学仪器为突破口，系统回答了“如何改变黑箱模式”“如何构建实践育人新范式”“如何融合学科优势与国家战略”三个关键问题，在落实立德树人根本任务、服务国家战略需求的征程上，书写着新时代高校人才培养的厦大答卷。
正如一位参与仪器搭建实验的学生所说：“当我亲手调出第一个质谱信号时，我真正理解了什么是科学，什么是创新，什么是报国。”(文/陈嘉嘉 邓顺柳 吕银云 图/厦门大学)
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