物理化學(xué)實驗室的科學(xué)管理措施

喬嶠 李強 劉睿(南京工業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 211816)

0 引言

基礎(chǔ)化學(xué)實驗中心旨在引導(dǎo)學(xué)生掌握基本實驗技能，通過具體的實驗設(shè)計和實驗過程來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐動手能力，進而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力?；瘜W(xué)實驗教學(xué)中實驗物資的計劃、采購、管理和化學(xué)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(fù)雜度較高。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，物理化學(xué)及其延伸的相關(guān)學(xué)科知識廣泛運用于當(dāng)代社會的各個層面。物理化學(xué)課程是高等院校特別是理工科院?；?、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、食品等相關(guān)專業(yè)的理論基礎(chǔ)課程。為更好地實現(xiàn)“知行合一”，物理化學(xué)實驗是大學(xué)生進一步深化理解抽象物理化學(xué)知識，加深認識層次的必經(jīng)之路。通過物理化學(xué)實驗的實操訓(xùn)練，理工科大學(xué)生的實際動手能力可以大大增強，也為學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)結(jié)束畢業(yè)進入科研單位、工廠生產(chǎn)、升學(xué)深造之前打下良好的基礎(chǔ)[1]。

本文章結(jié)合化學(xué)與分子工程學(xué)院物理化學(xué)實驗室的具體情況，著重在“物理化學(xué)實驗室的定位”“實驗室制度和安全管理建設(shè)”“實驗室安全管理建設(shè)”“實驗室虛擬仿真建設(shè)”“實驗室管理隊伍建設(shè)”“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(xué)實驗教學(xué)管理的質(zhì)量，以期更好地服務(wù)本科教學(xué)和科學(xué)研究。

1 物理化學(xué)實驗室的定位

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

2 實驗室制度和安全管理建設(shè)

完善、規(guī)范、科學(xué)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(xué)實驗教學(xué)工作正常運轉(zhuǎn)的根本要求。物理化學(xué)實驗室制定了極具針對性的管理制度，如《物理化學(xué)實驗室信息統(tǒng)計制度》《物理化學(xué)實驗室檔案管理制度》《物理化學(xué)儀器設(shè)備管理制度》《物理化學(xué)實驗室安全管理制度》《物理化學(xué)實驗室衛(wèi)生管理制度》等，這些制度科學(xué)合理，為物理化學(xué)實驗室的管理提供了行動依據(jù)，有利保障了物理化學(xué)實驗教學(xué)、科研的有序進行。

3 物理化學(xué)實驗室的安全管理建設(shè)

實驗室安全是化學(xué)實驗室管理工作的重中之重，也是最能體現(xiàn)物理化學(xué)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(shè)缺陷就會帶來嚴重的后果。結(jié)合我院物理化學(xué)實驗教學(xué)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(xué)生、實驗室管理人員3個方面做好物理化學(xué)實驗室安全管理工作。學(xué)生方面：學(xué)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(xué)生進行安全教育之后，學(xué)生方可進入物理化學(xué)實驗室做實驗。實驗教師方面：實驗教師是學(xué)生在實驗教學(xué)過程中的第一負責(zé)人，除了圓滿完成教學(xué)任務(wù)之外，學(xué)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(xué)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(dān)平時對實驗儀器的管理任務(wù)，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(xué)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(xué)試劑，要嚴格按照學(xué)校、學(xué)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(xué)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(chǔ)上，保證正常教學(xué)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(xué)實驗室管理的重要部分[4]。對于精密設(shè)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(xué)實驗室的虛擬仿真建設(shè)

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(xué)習(xí)方式，虛擬實驗逐漸成為了學(xué)習(xí)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(luò)化、數(shù)字化、個性化、終身化的教育體系，建設(shè)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時時可學(xué)”的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)措手不及。而物理化學(xué)實驗作為一門實驗課程強調(diào)線下授課、集中教學(xué)，這與保護同學(xué)的身體健康需要相沖突。因此虛擬仿真實驗建設(shè)受到空前的重視，仿真虛擬實驗不僅可以提升學(xué)校的教學(xué)水平，也在高校人才培養(yǎng)模式、實驗教學(xué)信息化建設(shè)、課程建設(shè)方面起著重要的意義。開學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生“蹭數(shù)據(jù)”的現(xiàn)象，每一位上課學(xué)生必須真正地參與其中才能準確地解決問題；可以開拓學(xué)生想象空間，軟件的操作不存在限制，新時代的學(xué)生較早的接觸網(wǎng)絡(luò)、安卓平臺，使用介面友好的仿真軟件得心應(yīng)手。而Windows平臺、安卓平臺較小的進入門檻可以讓學(xué)生天馬行空的想象，有針對性地進行項目設(shè)計，從而迅速地通過仿真看到結(jié)果，這在傳統(tǒng)教學(xué)中是不可能實現(xiàn)的；計算機仿真教學(xué)，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(xué)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(xué)生的興趣，也方便了學(xué)生隨時隨地學(xué)習(xí)，不拘泥于學(xué)習(xí)場所。

一言以蔽之，仿真教學(xué)是一種新的科學(xué)研究手段和教學(xué)手段，開展結(jié)合專業(yè)技能訓(xùn)練的虛擬實驗室的建設(shè)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(xué)和科學(xué)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(chǔ)。

5 實驗室管理隊伍的建設(shè)

在我院物理化學(xué)實驗室，實驗管理人員普遍具有高學(xué)歷(碩士及以上)，經(jīng)受過較為扎實、系統(tǒng)的科研訓(xùn)練。對于物理化學(xué)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(xué)、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(xué)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(fēng)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(xué)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(wù)水平，定期組織管理隊伍到兄弟院校單位觀摩學(xué)習(xí)和大型儀器展會了解學(xué)習(xí)，可以提高對教學(xué)、科研儀器的認識，更好地為教學(xué)、科研服務(wù)[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(xué)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(fù)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(xué)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(yīng)化系、化學(xué)系合作，進一步推進實驗教學(xué)改革。積極推進網(wǎng)站建設(shè)，運用項目管理的思想來組織和策劃物理化學(xué)實驗室建設(shè)，加強網(wǎng)絡(luò)資源庫建設(shè)，實現(xiàn)線上與線下的資源整合、共享。

7 結(jié)語

物理化學(xué)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(zé)任感和扎實的業(yè)務(wù)能力。結(jié)合學(xué)校、學(xué)院和學(xué)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(xué)規(guī)范的實驗室管理模式，更好地為本科教育、科學(xué)研究和學(xué)校、學(xué)院的跨越式發(fā)展服務(wù)。