淺談?dòng)?jì)量認(rèn)證對(duì)高校建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的促進(jìn)作用

錢匡亮+彭宇+詹樹(shù)林

摘要：計(jì)量認(rèn)證是國(guó)家為了保證、控制和監(jiān)督全國(guó)工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)所采取的一項(xiàng)重要管理措施，具有科學(xué)性、規(guī)范性和權(quán)威性。目前國(guó)內(nèi)已有不少高校實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)了計(jì)量認(rèn)證，文章從人員要求、儀器設(shè)備、環(huán)境條件、試驗(yàn)方法和材料五個(gè)方面，分析和探討了建筑材料計(jì)量認(rèn)證與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的差異，根據(jù)建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，提出并實(shí)施了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理及內(nèi)容的改進(jìn)，提升了建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)范性和科學(xué)性，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程的認(rèn)知，也增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐和科研能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)量認(rèn)證；建筑材料實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TU502 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）01-0132-03

一、引言

計(jì)量認(rèn)證是依據(jù)《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》的相關(guān)規(guī)定，對(duì)為社會(huì)提供公證數(shù)據(jù)的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)實(shí)施計(jì)量監(jiān)督，即要通過(guò)嚴(yán)格的技術(shù)考核，確認(rèn)其具備同檢驗(yàn)工作相適應(yīng)的計(jì)量檢定和測(cè)試能力、可靠性和公正性。相關(guān)文獻(xiàn)表明全國(guó)共有52家高校實(shí)驗(yàn)室通過(guò)國(guó)家計(jì)量認(rèn)證。

高校實(shí)驗(yàn)室實(shí)施計(jì)量認(rèn)證，不僅能充分發(fā)揮人才、技術(shù)和設(shè)備優(yōu)勢(shì)，為社會(huì)提供更好的技術(shù)服務(wù)工作，同時(shí)也能促進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)室的管理水平，提升實(shí)驗(yàn)人員的素質(zhì)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和發(fā)展。北京工業(yè)大學(xué)更是以通過(guò)計(jì)量認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，開(kāi)設(shè)了學(xué)生創(chuàng)新性研究項(xiàng)目和選修課程，有效地促進(jìn)了高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程測(cè)試中心于2003年首次通過(guò)了浙江省計(jì)量認(rèn)證評(píng)審，并持續(xù)開(kāi)展社會(huì)服務(wù)工作。在實(shí)驗(yàn)室相關(guān)人員全程參與計(jì)量認(rèn)證相關(guān)工作并積累了大量的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)后，適宜地將計(jì)量認(rèn)證中“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的技術(shù)管理要求和方法在建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)踐，結(jié)合學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，實(shí)施了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和內(nèi)容的改進(jìn)，成效顯著。

二、人員

檢測(cè)機(jī)構(gòu)人員是計(jì)量認(rèn)證工作的重要組成。計(jì)量認(rèn)證中對(duì)管理、技術(shù)等不同崗位的人員要求不同，但均著重于素質(zhì)和水平，以保證檢測(cè)機(jī)構(gòu)能夠依據(jù)法律法規(guī)、管理制度和標(biāo)準(zhǔn)，公正地出具結(jié)果。教學(xué)工作中的教師可看作是最高管理者、技術(shù)主管、質(zhì)量主管以及技術(shù)人員的綜合體，需具備較強(qiáng)的管理和技術(shù)能力。而學(xué)生可看作新進(jìn)員工，不同類型的高校應(yīng)根據(jù)其目標(biāo)定位實(shí)施培養(yǎng)。

專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)要注重基礎(chǔ)能力訓(xùn)練，檢測(cè)的目標(biāo)是規(guī)范和準(zhǔn)確地獲取結(jié)果，科研實(shí)驗(yàn)則需要科學(xué)地應(yīng)用實(shí)驗(yàn)技能和檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)科研思路和目標(biāo)。建筑材料實(shí)驗(yàn)課程是專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)應(yīng)在強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)驗(yàn)參與度的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備、環(huán)境、操作的原理理解，基本概念的建立和掌握。同時(shí)，對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)，應(yīng)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解，注重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀。學(xué)生的操作熟練程度、環(huán)境氣候條件、儀器設(shè)備的差異會(huì)導(dǎo)致較大的結(jié)果差異，只有充分理解過(guò)程和原理，才能使學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)規(guī)定的邊界條件和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范的必要性，以更好地理解、分析和判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能辨識(shí)實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)和科研的目標(biāo)定位以及方式方法的差異。

三、儀器設(shè)備

（一）計(jì)量認(rèn)證與實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的管理差異

計(jì)量認(rèn)證中儀器設(shè)備管理的核心是可靠性，即通過(guò)可靠的儀器設(shè)備獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。從大多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀來(lái)看，實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備的管理和技術(shù)水平還達(dá)不到計(jì)量認(rèn)證的高度。原因在于：一是管理制度的體系性和落實(shí)相對(duì)較弱，而計(jì)量認(rèn)證實(shí)施對(duì)儀器設(shè)備的購(gòu)置、流轉(zhuǎn)、維護(hù)、建檔、過(guò)程記錄的全過(guò)程系統(tǒng)管理；二是對(duì)量值溯源的要求重視程度不足，對(duì)儀器設(shè)備的精度要求未嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，認(rèn)為能夠運(yùn)行就滿足要求；三是缺少經(jīng)費(fèi)支持，量值溯源成本較高，如建筑材料實(shí)驗(yàn)涉及大量?jī)x器設(shè)備，若委托計(jì)量檢定部門進(jìn)行校準(zhǔn)，每年將產(chǎn)生約5萬(wàn)元的費(fèi)用，日常運(yùn)行經(jīng)費(fèi)遠(yuǎn)不能滿足。

（二）改進(jìn)方法

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中，可以有效借鑒計(jì)量認(rèn)證的管理方法，采用類似計(jì)量認(rèn)證“自?！薄ⅰ斑\(yùn)行檢查”等方式對(duì)一些主要的儀器設(shè)備自行進(jìn)行校準(zhǔn)，以評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的適用性。首先將壓力傳感器、天平、游標(biāo)卡尺及鋼直尺等器具，委托有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢校，使其測(cè)量值能與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參比，實(shí)現(xiàn)量值的準(zhǔn)確可靠；再以這些經(jīng)檢校的器具測(cè)量值為基準(zhǔn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室其他的儀器設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀器設(shè)備測(cè)量值的可靠性；最后對(duì)不滿足要求的儀器設(shè)備分類進(jìn)行處理，對(duì)偏差較大的設(shè)備進(jìn)行調(diào)校，對(duì)無(wú)法調(diào)校的設(shè)備采用數(shù)值修正或報(bào)廢的方式進(jìn)行處置。

1.試驗(yàn)機(jī)。實(shí)驗(yàn)室可配備合適量程的壓力傳感器，并將壓力傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，建立壓力傳感器顯示荷載——標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器荷載曲線。每年在學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)課前，對(duì)所需用到的試驗(yàn)機(jī)采用傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。若試驗(yàn)機(jī)誤差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的±1%測(cè)量精度要求，可委托廠家進(jìn)行調(diào)校，若調(diào)校后無(wú)法滿足要求，則可采用試驗(yàn)機(jī)示值——傳感器示值曲線進(jìn)行修正。

2.容器類。容器類的體積可采用經(jīng)檢定的天平或臺(tái)秤，以稱重法進(jìn)行校準(zhǔn)。水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量實(shí)驗(yàn)所用的量水器容易發(fā)生偏差大的情況，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)有一批量水器中，約30%的偏差超過(guò)規(guī)范規(guī)定±0.5ML的要求，最大的偏差量達(dá)到了3ML。對(duì)不滿足精度要求的容器應(yīng)作報(bào)廢處理。

3.尺寸類?；炷痢⑸皾{試模采用經(jīng)檢定的游標(biāo)卡尺、鋼直尺等進(jìn)行校準(zhǔn)，一般情況下，試模尺寸均能符合規(guī)范要求，若不能滿足要求應(yīng)作報(bào)廢處理。

4.稱重類。采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)其精度進(jìn)行檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)個(gè)別電子天平易在靠近最大量程處產(chǎn)生較大的偏差，對(duì)這些儀器可貼上測(cè)量范圍的標(biāo)簽，表明超出測(cè)量范圍后不應(yīng)使用此儀器設(shè)備。

四、環(huán)境條件

（一）計(jì)量認(rèn)證檢測(cè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)境條件差異

環(huán)境條件對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響不僅體現(xiàn)在試驗(yàn)時(shí)，更貫穿在試驗(yàn)全過(guò)程中。計(jì)量認(rèn)證的設(shè)施和環(huán)境條款中明確要求對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)、控制和記錄，并提出了嚴(yán)格的控制要求。學(xué)生實(shí)驗(yàn)中可以引入計(jì)量認(rèn)證的要求，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)材料的準(zhǔn)備、制樣、養(yǎng)護(hù)和試驗(yàn)全過(guò)程的理解。在建筑材料實(shí)驗(yàn)中，環(huán)境條件對(duì)結(jié)果的影響主要是溫度和濕度，特別是水泥、混凝土相關(guān)主要實(shí)驗(yàn)。endprint

學(xué)生實(shí)驗(yàn)室通常難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的環(huán)境氣候條件。一是實(shí)驗(yàn)室對(duì)環(huán)境氣候控制要求的重視程度不足。教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中，重視空間的使用功能，輕視調(diào)控溫濕度的空調(diào)、加濕器等的配制；學(xué)生實(shí)驗(yàn)室的使用率相對(duì)較低，費(fèi)效比低。約50%的僅以教學(xué)為目的的建筑材料類實(shí)驗(yàn)室的使用率在1年6次或3—4個(gè)月每年。二是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件控制的有效性較差。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的大量人員成為熱擾，顯著影響室內(nèi)環(huán)境溫濕度，其溫濕度及均勻性均難以控制。

（二）改進(jìn)方法

教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展中應(yīng)盡量保證試驗(yàn)過(guò)程中環(huán)境條件的控制，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性、可比性和準(zhǔn)確性，同時(shí)讓學(xué)生理解、掌握環(huán)境條件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

對(duì)環(huán)境條件有要求的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)優(yōu)先配備溫度及濕度控制設(shè)備。首先考慮配備水泥、混凝土實(shí)驗(yàn)室溫濕度的控制設(shè)備和設(shè)施，以保證試驗(yàn)操作空間的溫濕度滿足規(guī)定要求；其次應(yīng)配備標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)設(shè)備或設(shè)施，保證試樣養(yǎng)護(hù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，減小過(guò)程環(huán)節(jié)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

在無(wú)法配制溫濕度控制儀器設(shè)備的條件情況下，可調(diào)整上課時(shí)間。如夏熱冬冷氣候區(qū)的高校，水泥、混凝土實(shí)驗(yàn)盡量安排在春秋兩季，晚上優(yōu)先于白天，以使環(huán)境的溫濕度及穩(wěn)定性盡量接近標(biāo)準(zhǔn)要求。

教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)化環(huán)境條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的基本概念。理解溫度、濕度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果如何以及產(chǎn)生什么樣的影響，如水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度試驗(yàn)中，不僅材料和器具的溫度，更有試驗(yàn)過(guò)程中溫度和濕度變化對(duì)結(jié)果的影響，應(yīng)該從相對(duì)濕度對(duì)水分蒸發(fā)速度、溫度對(duì)水化速度的角度綜合理解溫濕度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。這樣便于學(xué)生分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，也有利于建立規(guī)范化概念，提升獲取準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)和科研能力。

五、試驗(yàn)方法

（一）試驗(yàn)方法的偏離

計(jì)量認(rèn)證中著重強(qiáng)調(diào)了有條件的偏離。由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或檢測(cè)委托方需求原因，檢測(cè)中會(huì)產(chǎn)生與標(biāo)準(zhǔn)不完全一致的內(nèi)容，但條件是偏離處于受控狀態(tài)，預(yù)計(jì)所發(fā)生的偏離不會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中試驗(yàn)方法與標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法常常會(huì)有較大的偏離。除前面所述的環(huán)境條件、儀器設(shè)備等因素外，還受課程時(shí)間安排的約束，使得方法偏離比檢測(cè)更大，也更不易受控。如砂表觀密度試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程需要在2個(gè)課時(shí)內(nèi)完成，但標(biāo)準(zhǔn)方法中，僅靜置的時(shí)間就需要24小時(shí)。在實(shí)施教學(xué)過(guò)程中，說(shuō)明偏離的原因以及對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響，這樣既不會(huì)影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，也加強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)識(shí)。

（二）數(shù)據(jù)及分析

計(jì)量認(rèn)證對(duì)數(shù)據(jù)的修約處理。按照數(shù)值修約的專項(xiàng)規(guī)范產(chǎn)品和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。認(rèn)證機(jī)構(gòu)分析數(shù)據(jù)時(shí)主要的關(guān)注點(diǎn)是臨界數(shù)據(jù)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)中應(yīng)強(qiáng)化數(shù)據(jù)取值的有效性概念，更科學(xué)地獲取數(shù)據(jù)，另外，在進(jìn)行綜合分析測(cè)量結(jié)果中，最末一位有效數(shù)字應(yīng)與測(cè)量精度是同一量級(jí)，末一位有效數(shù)字是不可靠的，而倒數(shù)第二位有效數(shù)字是可靠的，多取數(shù)據(jù)的位數(shù)并不能減小測(cè)量誤差。應(yīng)改變學(xué)生讀取儀器設(shè)備的全部顯示數(shù)值，計(jì)算的過(guò)程多取幾位數(shù)字的習(xí)慣。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果分析主要從誤差角度考慮。需從原材料的性狀、測(cè)量過(guò)程的環(huán)境條件、測(cè)量?jī)x器的精度和準(zhǔn)確性、測(cè)量人員的操作規(guī)范性和熟練程度等方面，采用比較、驗(yàn)證、統(tǒng)計(jì)等方法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。也需要強(qiáng)調(diào)真值為約定真值，且存在諸多的邊界條件。此外，一些實(shí)驗(yàn)中操作的規(guī)范及熟練程度是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要因素，如水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量實(shí)驗(yàn)中，因操作原因，同時(shí)進(jìn)行的不同組的學(xué)生數(shù)據(jù)最大差異會(huì)達(dá)40%以上。

六、材料

材料在計(jì)量認(rèn)證中為檢測(cè)樣品，其性能指標(biāo)在檢測(cè)前并不明確，檢測(cè)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)了樣品在整個(gè)流轉(zhuǎn)狀態(tài)中保持延續(xù)性和有效性。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)中樣品為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，一般由實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備，性能指標(biāo)較為固定。

建筑材料實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主體，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可結(jié)合樣品的性能指標(biāo)，來(lái)判斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的可靠性；此外，由于時(shí)間關(guān)系省略了取樣和縮分的步驟，但應(yīng)使學(xué)生充分理解明確樣品的代表性概念，即試驗(yàn)樣品獲得的結(jié)果要能代表整批材料的性狀，必須保證取樣位置、數(shù)量的合理性，并采用合適的方式縮分至試驗(yàn)需要的數(shù)量。

七、結(jié)論

建筑材料實(shí)驗(yàn)課程更需著眼于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的掌握，以及走向社會(huì)后的工程應(yīng)用需求，通過(guò)將計(jì)量認(rèn)證中對(duì)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五個(gè)方面管理的要求和方法應(yīng)用到建筑材料實(shí)驗(yàn)課程的日常管理和實(shí)驗(yàn)中去，可顯著加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)范性、科學(xué)性，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和環(huán)境條件的全面理解，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，以利于學(xué)生工程實(shí)踐應(yīng)用和科研工作能力的培養(yǎng)。將計(jì)量認(rèn)證的方法與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改進(jìn)，可提升實(shí)驗(yàn)室的管理水平，更有利于人才的培養(yǎng)。

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Abstract：Metrology accreditation，be endowed with scientificity，normativeness and authoritativeness，is an important measure to guarantee，control and supervise the quality of national industrial and agricultural products and to develop national's economics. The difference and connection between metrology accreditation and experiment course of building materials were discussed in this paper from the five aspects of personnel requirements，experiment instruments，environmental conditions and materials. According to the actuality of the building material experiment course，improvements about the course's contents and managements were proposed and practiced，which highly raised the scientificity and normativeness of the course，strongly strengthened the students' knowledge about the experiments and the ability of practice and research too.

Key words：metrology accreditation；building material experiment；improvement of teaching methodendprint