物理化學實驗室的科學管理措施

喬嶠 李強 劉睿(南京工業(yè)大學，江蘇 南京 211816)

0 引言

基礎化學實驗中心旨在引導學生掌握基本實驗技能，通過具體的實驗設計和實驗過程來提高學生的學習興趣和實踐動手能力，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力?；瘜W實驗教學中實驗物資的計劃、采購、管理和化學試劑的配制工作繁瑣，玻璃儀器和分析儀器數(shù)量和品種眾多，管理的復雜度較高。隨著科學技術(shù)水平的發(fā)展，物理化學及其延伸的相關(guān)學科知識廣泛運用于當代社會的各個層面。物理化學課程是高等院校特別是理工科院校化工、化學、生物、醫(yī)學、環(huán)境、食品等相關(guān)專業(yè)的理論基礎課程。為更好地實現(xiàn)“知行合一”，物理化學實驗是大學生進一步深化理解抽象物理化學知識，加深認識層次的必經(jīng)之路。通過物理化學實驗的實操訓練，理工科大學生的實際動手能力可以大大增強，也為學生在專業(yè)學習結(jié)束畢業(yè)進入科研單位、工廠生產(chǎn)、升學深造之前打下良好的基礎[1]。

本文章結(jié)合化學與分子工程學院物理化學實驗室的具體情況，著重在“物理化學實驗室的定位”“實驗室制度和安全管理建設”“實驗室安全管理建設”“實驗室虛擬仿真建設”“實驗室管理隊伍建設”“實驗室管理的可行性措施”6個方面進行探討，旨在提高我院物理化學實驗教學管理的質(zhì)量，以期更好地服務本科教學和科學研究。

1 物理化學實驗室的定位

化學與分子工程學院化學實驗教學中心于2001年通過教育部基礎教學實驗室評估，2012年成為國家級生物化學工程實驗教學示范中心分中心。物理化學實驗室屬于化學實驗教學中心，承擔了學校化學與分子工程學院、化工學院、制藥與生命科學學院、材料科學與工程學院、環(huán)境科學與工程學院、能源科學與工程學院、安全科學與工程學院等學院26個專業(yè)的化學實驗教學，成為學校最重要的實驗教學、開放創(chuàng)新的教學平臺之一。物理化學課程是傳統(tǒng)的四大化學，其內(nèi)容和理論已很成熟，教學的關(guān)鍵是如何把當代科技研究的熱點及生活中的實例與物理化學原理和理論相結(jié)合，既可拓展和更新原有的課本教學內(nèi)容、又可吸引學生學習的興趣和積極性，提高教學質(zhì)量[2]。

2 實驗室制度和安全管理建設

完善、規(guī)范、科學的實驗室管理制度是開展各項實驗工作的重要依據(jù)，也是物理化學實驗教學工作正常運轉(zhuǎn)的根本要求。物理化學實驗室制定了極具針對性的管理制度，如《物理化學實驗室信息統(tǒng)計制度》《物理化學實驗室檔案管理制度》《物理化學儀器設備管理制度》《物理化學實驗室安全管理制度》《物理化學實驗室衛(wèi)生管理制度》等，這些制度科學合理，為物理化學實驗室的管理提供了行動依據(jù)，有利保障了物理化學實驗教學、科研的有序進行。

3 物理化學實驗室的安全管理建設

實驗室安全是化學實驗室管理工作的重中之重，也是最能體現(xiàn)物理化學實驗室管理水平，特別是近期頻發(fā)的實驗室安全事故，為實驗室管理工作敲響警鐘，稍有麻痹疏忽或者制度建設缺陷就會帶來嚴重的后果。結(jié)合我院物理化學實驗教學的具體情況，堅持“制度優(yōu)先、不走捷徑”的基本原則，從實驗教師、學生、實驗室管理人員3個方面做好物理化學實驗室安全管理工作。學生方面：學生必須在進入實驗室之前通過安全教育知識的考核，實驗教師對學生進行安全教育之后，學生方可進入物理化學實驗室做實驗。實驗教師方面：實驗教師是學生在實驗教學過程中的第一負責人，除了圓滿完成教學任務之外，學生的人身安全和儀器的資產(chǎn)安全也是在實驗過程中需要注意的。實驗室管理人員方面：實驗室管理人員定位是教學輔助，除了需要準備好實驗過程中需要的儀器和試劑，也需要承擔平時對實驗儀器的管理任務，盡力排除實驗室的安全隱患。通過這3個方面相互協(xié)調(diào)、互相配合，可以保證物理化學實驗的有序進行，杜絕一切形式的安全危害。實驗室管理人員是實驗室工作的主體，要最大限度地保證實驗的安全性，將安全隱患降至最低限度[3]。實驗室需要配備并定期檢查滅火毯、滅火器、沙箱等滅火器材，在實驗結(jié)束后檢查水電門窗，從思想認識和實踐操作兩方面做到防患于未然。針對易制爆、易制毒等化學試劑，要嚴格按照學校、學院的規(guī)定，做好流程化管理，利用好二維碼和入庫平臺軟件，不讓危險試劑落入別有用心的人手里。對于常規(guī)使用的藥品試劑，結(jié)合物理化學實驗室的具體情況，采用分類存放、進出有帳的方法進行管理，采用電子和紙質(zhì)雙系統(tǒng)管理。在保有一定庫存量的基礎上，保證正常教學的情況下，合理的采購，降低環(huán)保壓力、減少采購成本。實驗裝置的安全使用也是物理化學實驗室管理的重要部分[4]。對于精密設備，如高精度分析天平、表面張力測定裝置、燃燒熱測試儀、隔膜泵等價值不菲的儀器，既要保證使用者的人生安全，也要保證裝置本身的安全。

4 物理化學實驗室的虛擬仿真建設

隨著時代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)深刻改變著人類的思維、生產(chǎn)、生活和學習方式，虛擬實驗逐漸成為了學習者獲取知識的重要途徑，實驗室虛擬仿真科技蓬勃發(fā)展。信息技術(shù)作為新的發(fā)展引擎，大力推動教育變革和思維創(chuàng)新，構(gòu)建網(wǎng)絡化、數(shù)字化、個性化、終身化的教育體系，建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會，培養(yǎng)大批創(chuàng)新人才，是人類共同面臨的重大課題[5-6]。2020年初，新冠疫情令人們的生活、學習措手不及。而物理化學實驗作為一門實驗課程強調(diào)線下授課、集中教學，這與保護同學的身體健康需要相沖突。因此虛擬仿真實驗建設受到空前的重視，仿真虛擬實驗不僅可以提升學校的教學水平，也在高校人才培養(yǎng)模式、實驗教學信息化建設、課程建設方面起著重要的意義。開學季來臨，實驗室虛擬仿真項目的呼聲越來越高。

仿真虛擬實驗具有很多的優(yōu)點：可以提高學生的學習主動性，軟件往往需要獨立操作，獨立完成，獨立處理數(shù)據(jù)，杜絕了以往分組實驗中部分學生“蹭數(shù)據(jù)”的現(xiàn)象，每一位上課學生必須真正地參與其中才能準確地解決問題；可以開拓學生想象空間，軟件的操作不存在限制，新時代的學生較早的接觸網(wǎng)絡、安卓平臺，使用介面友好的仿真軟件得心應手。而Windows平臺、安卓平臺較小的進入門檻可以讓學生天馬行空的想象，有針對性地進行項目設計，從而迅速地通過仿真看到結(jié)果，這在傳統(tǒng)教學中是不可能實現(xiàn)的；計算機仿真教學，可以避免在真實世界中發(fā)生的實驗安全事故，從而以較小的成本提高學生的安全意識；仿真軟件搭建的平臺還可以海量的引入聲音、圖像、視頻等多媒體資源，能夠較好地引起學生的興趣，也方便了學生隨時隨地學習，不拘泥于學習場所。

一言以蔽之，仿真教學是一種新的科學研究手段和教學手段，開展結(jié)合專業(yè)技能訓練的虛擬實驗室的建設顯得尤為重要，可以為本科生以及年輕的專業(yè)教師提供了本科教學和科學研究的平臺，必將在未來的智能化教育領(lǐng)域中取得重大的發(fā)展，成為現(xiàn)代教育的基礎。

5 實驗室管理隊伍的建設

在我院物理化學實驗室，實驗管理人員普遍具有高學歷(碩士及以上)，經(jīng)受過較為扎實、系統(tǒng)的科研訓練。對于物理化學實驗除了能做到實驗原理、實驗操作、實驗理論數(shù)據(jù)基本熟悉以外，還能夠創(chuàng)造性的提出更加科學、實驗效果更好的實驗裝置改造。比如“凝固點降低法測試溶液摩爾質(zhì)量”的實驗中，傳統(tǒng)的實驗方案是將環(huán)己烷-萘作為實驗研究體系。這樣的研究體系對于開展實驗輪次較多的學校來說顯得特別不合適，因為采用有機體系的前提是需要實驗室配備功能強大的抽風系統(tǒng)。通過與儀器廠商合作，實驗室管理人員將實驗體系換成水-尿素的研究體系，大大降低了物理化學實驗室的環(huán)保壓力。此外，為了提高實驗室管理人員的自身發(fā)展和業(yè)務水平，定期組織管理隊伍到兄弟院校單位觀摩學習和大型儀器展會了解學習，可以提高對教學、科研儀器的認識，更好地為教學、科研服務[7]。

6 實驗室管理的可行性措施

進一步細化實驗中心管理細節(jié)，對實驗安全隱患逐項排查，發(fā)動實驗中心各位老師聯(lián)防聯(lián)控，對安全隱患零容忍。進一步優(yōu)化實驗室安全管理規(guī)范，讓重要的制度、規(guī)定出現(xiàn)在顯眼的地方，牢記在師生的心中。建立化學實驗室試劑和玻璃儀器的管理存放規(guī)范，對庫房進行有序整理，避免大量的試劑重復訂購引起的浪費和無序囤積引起的安全隱患。引入師生共同管理實驗室機制，細化實驗室管理環(huán)節(jié)，調(diào)動學生的積極性，讓實驗教師將更多的精力放在實驗室管理上。積極與應化系、化學系合作，進一步推進實驗教學改革。積極推進網(wǎng)站建設，運用項目管理的思想來組織和策劃物理化學實驗室建設，加強網(wǎng)絡資源庫建設，實現(xiàn)線上與線下的資源整合、共享。

7 結(jié)語

物理化學實驗室管理工作非?？简瀸嶒炇夜芾砣藛T的管理水平，需要細致地觀察和全面的視角，是一項“粗中有細、細中帶粗”的工作。要取得不俗的管理成績，需要大力調(diào)動實驗室管理人員的主觀能動性，要求實驗老師必須要有較高的責任感和扎實的業(yè)務能力。結(jié)合學校、學院和學科、專業(yè)的發(fā)展需要，需要不斷實踐創(chuàng)新、與時俱進，探索更加科學規(guī)范的實驗室管理模式，更好地為本科教育、科學研究和學校、學院的跨越式發(fā)展服務。