高校無機化學實驗室資源合理配置的探索與實踐

邱麗娟，邢肖肖

天津大學理學院，化學化工國家級實驗教學示范中心(天津大學)，化學化工國家級虛擬仿真實驗教學中心(天津大學)，天津 300354

在新中國社會主義制度發展完善的壯闊歷程中，以習近平同志為核心的黨中央同歷代中央領導集體薪火相傳，創造性地豐富了黨的教育方針中有關培養目標、方向和途徑的內涵，形成了“三全育人”和“五育并舉”新時代教育事業重要論述。高等院校以全方位育人為目的，制定了多項舉措，其中實驗教學更是重中之重。實驗教學不僅有利于提高學生的學習興趣，而且能培養學生嚴謹求實的科學態度，更能培養學生的動手能力和創新思維，是培養高素質人才不可替代的重要環節[1,2]，同時也是幫助學生鞏固、驗證所學理論知識的重要手段，實驗教學質量已成為高校辦學的重要標志。

實驗室作為實驗教學的載體，是大學生實踐教學的最佳場所，是學校事業發展的重要組成部分，實驗室的管理能力和水平直接影響實驗室作用發揮的程度[3]。因此，實驗室資源的充分利用、合理配置尤為重要。現以國家級化學化工實驗教學示范中心(天津大學)的無機化學實驗室為例，探討實驗室資源的合理配置模式，旨在高效利用實驗室資源，擴大受眾學生人數，形成具有天津大學特色的實驗室管理體系。

1 無機化學實驗室資源配置存在問題

1.1 承擔教學任務重

無機化學實驗是一門面向我校化工、化學、生命科學、材料工程、食品等所有化類學生開設的公共基礎課，更是化類學生進入大學后接觸的第一門實驗課程，是培養學生動手能力、科學素養、嚴謹思維的第一步。我中心無機化學實驗共有教學實驗室9間，實驗室面積1200 m2，每年承擔80余個教學班、近2400個學生的教學任務。此外，相比其他實驗室，無機實驗室涉及的藥品種類繁多、試劑用量大，實驗項目多(包括制備性、測定性、驗證性、綜合性實驗)，亟需有效的實驗室管理體系。

1.2 實驗室閑置

每學年的上學期無機化學實驗室會承擔無機化學實驗2A和大學化學實驗兩門課程，實驗項目共有12個，兩門課程時間、教室穿插，主要集中在8個教學周內完成，9間實驗室同時上課。上學期一般有22個教學周，除去實驗技術人員前期準備及后期整理實驗儀器的時間，實驗室閑置近10個教學周。下學期無機化學實驗室會承擔無機化學實驗2B (約35個教學班，25學時)和無機化學實驗GB (約5個教學班，45學時)兩門課程，實驗項目共11個，7個教學班同時上課，主要集中在11個教學周完成，其中前4周占用實驗室2間，后7周占用實驗室9間。下學期一般有18個教學周，因此有部分實驗室會閑置6個教學周。此外，寒暑假實驗室均處于閑置狀態，所以一年中無機化學教學實驗室的使用率不足50%。

1.3 實驗室設備利用率低

本科基礎教學實驗室的功能一般比較單一，只為一門或兩門課程服務。但由于教學需要，儀器設備不能少，臺套數也較多，而且大多數儀器只服務于某個或某幾個實驗，因此實驗設備會處于長期閑置狀態，不能充分發揮其自身使用功能。此外，儀器設備由于長期閑置，可能會縮短設備壽命，或保養不及時，增加維修費用，造成一定的經濟損失。實驗室中的可見分光光度計、分光計、pH計、電導率儀、磁化率天平、分析天平等儀器設備，數量多，使用時間短，設備資源利用率低，造成的“隱形浪費”明顯。因此，優化設備資源配置，使實驗儀器設備高效投入使用是實驗室管理工作亟需解決的問題。

1.4 實驗員勞動強度不均衡

近幾年，隨著學校政策的變化，實驗技術人員的招聘越來越少，目前無機化學實驗室只有3名專職實驗教輔人員且不再增加，需負責近65000人時數的無機化學實驗課程，而無機化學實驗項目多、課時多、學生多，化學試劑種類繁多且量大，因此實驗員的工作量嚴重超負荷。另外由于無機化學實驗開設集中，使得開課期間及開課前后實驗員的工作尤為繁重，使實驗員的身體在此期間透支嚴重，精力匱乏。此外，實驗室對實驗員的激勵制度不夠完善，使實驗員即使時間上有空檔，也缺乏精力和動力去優化實驗內容和實驗室管理、開發新實驗。實驗員未能充分利用空檔時間，創造價值，造成人力資源的隱形浪費。

1.5 面向學生專業單一

我校無機化學實驗室乃至整個教學實驗中心面向的學生均是化工、化學、材料、食品、環境等化類專業，非化學相關專業(以下簡稱“非化類”)學生無法享有實驗室資源。新高考背景下，很多非化類學生，尤其是社科類專業學生很少有實踐課程，缺乏對學生動手能力、科學思維能力的培養[4]。非化類學生一般對化學本身有一定興趣，對化學實驗更是興趣濃厚，但大學期間他們幾乎沒機會進入到化學實驗室，動手操作，去感受化學的神奇與美麗。化學實驗課程面向學生專業單一，使實驗室資源未能充分服務全校學生。

2 提高實驗室資源利用率措施

2.1 開放通識實驗課程，擴大受眾學生人數

我校根據“三全育人”“五育并舉”人才培養改革方案，以培養具有寬廣視野、人格完善、可遷移能力強的學生為目標，啟動通識選修課立項工作。無機化學實驗室響應學校號召，成功申請了新工科文化素質選修課“實用化學實驗”，面向全校學生開課。在實驗室原有資源基礎上，結合學生的興趣、專業以及實驗項目本身的趣味性、實用性和創新性，篩選出6個實驗項目。這些實驗項目具有趣味性強、貼近日常生活、簡單易行、所用化學試劑綠色環保等特點，非化類學生也可以順利完成，使其從化學世界汲取營養、鍛煉實踐動手能力，助力本專業知識的學習，正確認識化學學科對社會、生活的貢獻，感受實驗教學這“第二課堂”的專屬魅力。

開設新課程是提高實驗室利用率、避免隱形浪費的最有效手段。通識實驗課程開設6個教學周，放在無機化學實驗開始前期，并且每學期開設一次。目前已經開設兩學期，共12個教學班，均達到選課人數上限，其中非化類學生占選課人數2/3以上，達到了擴大受眾學生面的預期。通識課程的開設，有效縮短了實驗室的閑置時間，提高了實驗室的利用率。

2.2 聘用研究生助教、招募學生志愿者

無機化學實驗的教學任務相對于3名實驗員來說已經超負荷，再加上實用化學實驗課程的開設，讓實驗員負荷更重。因此，實驗室制訂新的工作方式，以實驗員為主，研究生助教和學生志愿者輔助，人員職責分類如表1所示[5]。該措施在很大程度上減輕了實驗員的工作量，解決了實驗員超負荷工作、勞動強度不均衡的問題，使實驗員精力富余，可以有更多的時間用于其他教研活動，比如立足于本實驗室的資源開發新的實驗項目、組織化學實驗興趣小組、指導化學科普展演和社會服務等相關活動。此外，實驗員是化學實驗室安全的責任人，必須時間、精力富余才能參加各種實驗室建設、安全的管理培訓，才能確保師生的安全，不斷提高個人和團隊的業務能力，深化教學改革和實驗室改革，提高無機化學實驗的教學質量，提高實驗室資源的利用率[6]。

表1 無機化學實驗室人員職責分類

2.3 開放共享實驗室設備資源

實驗室資源的合理配置和開放共享是今后高校實驗室建設和管理的一個指導思想[7]。無機化學實驗室均是一些簡單且常用的儀器設備，實驗員制定開放共享細則、儀器使用方法，整理成表格，利用微信“騰訊文檔”小程序將表格發布于教師微信群中，教師們可查看儀器空檔時間，提前一周預約。開放共享，避免了儀器設備的長期閑置，便于及時維護保養、延長使用壽命。實驗室設備資源的規范管理，可以有效提高實驗室設備利用率，也可以避免科研課題組重復投資購買該類儀器，增強師生的資源優化配置意識、物盡其用，將經費用于其他儀器設備的購買。

2.4 舉辦化學化工技能大賽

為調動大學生對化學學科的興趣，提高學生的化學實驗技能，培養學生創新和實踐能力，加強實驗室建設，實驗室積極參與化學化工類的專業技能大賽。實驗室連續5年為我校“化聯杯”化學化工技能大賽提供場所及儀器設備，也為“第二十屆化學知識與實驗技能聯合賽暨第一屆京津冀邀請賽”提供復賽場地及實驗操作考核，如圖1所示。根據學生的學習情況和需求，實驗室提供多個實驗考核方案，雙方共同決定最終方案，由實驗員準備實驗儀器及藥品，并制定考核細則，為參賽學生提供安全指導。整個活動中，學生表現出極大的參與熱情和鉆研精神。此類活動在提高實驗室資源利用率的同時，對培養學生的科學精神、競爭意識和團結協作能力也起到促進作用[8]。

圖1 實驗室舉辦化學化工實驗技能大賽照片

2.5 化學科普、社會服務

習近平總書記在“科技三會”中指出，科技創新和科學普及是實現創新發展的兩翼，要把科學普及放在與科技創新同等重要的位置，天津市科學技術局與天津市教育委員會每年都會舉辦“天津市科學實驗展演匯演活動”。實驗室以此為依托，在實驗室及實驗員空閑期間，為對化學科普感興趣的大學生提供場地、藥品及指導，例如2021年5月參加“天津市大學——中學科普創新大賽”，本實驗室獲得一等獎2項、二等獎1項、三等獎1項；2021年9月指導大二學生參加天津市科學實驗展演匯演活動，并報名項目3項，進入決賽2項，其中1項獲得“天津市十佳科學實驗展演作品”。該服務向大學生科普化學知識，使其感受化學之美、化學之奇、化學之用，再通過展演匯演活動將其化學知識普及給中小學生，從而提升學生的綜合素養，達到全方位育人的目的。

社會服務是高校的一項重要責任，而科普活動是高校發揮社會服務功能的重要方式[9]。無機實驗室相比實驗中心的有機化學、物理化學、分析化學、大型儀器和綜合實驗室來說，實驗項目操作簡單、現象明顯，更適合科普，實驗室利用自身資源優勢，向中學生開放科普實驗，例如2021年暑假期間向80余名初三學生開設皂化法制作手工皂、無塵粉筆的制作、洗潔精的配制等趣味性強、操作簡單的實驗。在向中學生科普化學知識的同時，使其感受化學對社會生活的巨大貢獻，增強他們對化學學科的認同感。

3 結語

隨著實驗教學在本科教育中的地位日益突出，我校無機化學實驗室根據自身資源特點，通過聘用研究生助教、招募學生志愿者來分擔專職實驗員的超負荷工作，從而使其有時間和精力去開設新的通識實驗課程、管理開放設備資源、指導大學生化學化工技能大賽和科學展演活動、向中學生開展科普實驗等工作。經過一系列的措施，使無機化學實驗室的實驗室、設備、專職實驗員等資源充分利用，擴大了受眾學生面，最大限度地發揮了實驗室功能，使實驗室的管理水平和資源利用率都有所提高，更讓實驗室的發展上了一個新的臺階。