大学化学, 2022, 37(2): 2109102-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202109102

专题

高校无机化学实验室资源合理配置的探索与实践

邱丽娟, 邢肖肖,

Exploration and Practice of Reasonable Allocation of Inorganic Chemistry Laboratory Resources in Universities

Qiu Lijuan, Xing Xiaoxiao,

通讯作者: 邢肖肖, Email: xiaoxiao.xing@tju.edu.cn

收稿日期: 2021-09-28   接受日期: 2021-11-4  

基金资助: 天津大学“体育美育劳动教育”及“四史类教育”通识选修课立项.  天大校教〔2021〕31号
2020年天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划项目.  B201005607

Received: 2021-09-28   Accepted: 2021-11-4  

Abstract

Laboratory teaching is an important part of talent training, scientific research and discipline construction in universities. And the optimal allocation of resources is crucial for the laboratory teaching. This article analyzes the problems in the allocation of resources in the inorganic chemistry laboratory at Tianjin University and related solutions, such as setting up general chemistry laboratory courses, so that students are not limited to chemistry, using graduate teaching assistants and student volunteers to reduce lab staff workload, opening laboratory equipment resources, and holding chemical and chemical engineering skills competitions. It is expected to provide reference for the reasonable allocation of resources in other university laboratories.

Keywords: Inorganic chemistry laboratory ; Resource allocation ; Popularization of science ; Social service

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邱丽娟, 邢肖肖. 高校无机化学实验室资源合理配置的探索与实践. 大学化学[J], 2022, 37(2): 2109102-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202109102

Qiu Lijuan. Exploration and Practice of Reasonable Allocation of Inorganic Chemistry Laboratory Resources in Universities. University Chemistry[J], 2022, 37(2): 2109102-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202109102

在新中国社会主义制度发展完善的壮阔历程中,以习近平同志为核心的党中央同历代中央领导集体薪火相传,创造性地丰富了党的教育方针中有关培养目标、方向和途径的内涵,形成了“三全育人”和“五育并举”新时代教育事业重要论述。高等院校以全方位育人为目的,制定了多项举措,其中实验教学更是重中之重。实验教学不仅有利于提高学生的学习兴趣,而且能培养学生严谨求实的科学态度,更能培养学生的动手能力和创新思维,是培养高素质人才不可替代的重要环节[1, 2],同时也是帮助学生巩固、验证所学理论知识的重要手段,实验教学质量已成为高校办学的重要标志。

实验室作为实验教学的载体,是大学生实践教学的最佳场所,是学校事业发展的重要组成部分,实验室的管理能力和水平直接影响实验室作用发挥的程度[3]。因此,实验室资源的充分利用、合理配置尤为重要。现以国家级化学化工实验教学示范中心(天津大学)的无机化学实验室为例,探讨实验室资源的合理配置模式,旨在高效利用实验室资源,扩大受众学生人数,形成具有天津大学特色的实验室管理体系。

1 无机化学实验室资源配置存在问题

1.1 承担教学任务重

无机化学实验是一门面向我校化工、化学、生命科学、材料工程、食品等所有化类学生开设的公共基础课,更是化类学生进入大学后接触的第一门实验课程,是培养学生动手能力、科学素养、严谨思维的第一步。我中心无机化学实验共有教学实验室9间,实验室面积1200 m2,每年承担80余个教学班、近2400个学生的教学任务。此外,相比其他实验室,无机实验室涉及的药品种类繁多、试剂用量大,实验项目多(包括制备性、测定性、验证性、综合性实验),亟需有效的实验室管理体系。

1.2 实验室闲置

每学年的上学期无机化学实验室会承担无机化学实验2A和大学化学实验两门课程,实验项目共有12个,两门课程时间、教室穿插,主要集中在8个教学周内完成,9间实验室同时上课。上学期一般有22个教学周,除去实验技术人员前期准备及后期整理实验仪器的时间,实验室闲置近10个教学周。下学期无机化学实验室会承担无机化学实验2B (约35个教学班,25学时)和无机化学实验GB (约5个教学班,45学时)两门课程,实验项目共11个,7个教学班同时上课,主要集中在11个教学周完成,其中前4周占用实验室2间,后7周占用实验室9间。下学期一般有18个教学周,因此有部分实验室会闲置6个教学周。此外,寒暑假实验室均处于闲置状态,所以一年中无机化学教学实验室的使用率不足50%。

1.3 实验室设备利用率低

本科基础教学实验室的功能一般比较单一,只为一门或两门课程服务。但由于教学需要,仪器设备不能少,台套数也较多,而且大多数仪器只服务于某个或某几个实验,因此实验设备会处于长期闲置状态,不能充分发挥其自身使用功能。此外,仪器设备由于长期闲置,可能会缩短设备寿命,或保养不及时,增加维修费用,造成一定的经济损失。实验室中的可见分光光度计、分光计、pH计、电导率仪、磁化率天平、分析天平等仪器设备,数量多,使用时间短,设备资源利用率低,造成的“隐形浪费”明显。因此,优化设备资源配置,使实验仪器设备高效投入使用是实验室管理工作亟需解决的问题。

1.4 实验员劳动强度不均衡

近几年,随着学校政策的变化,实验技术人员的招聘越来越少,目前无机化学实验室只有3名专职实验教辅人员且不再增加,需负责近65000人时数的无机化学实验课程,而无机化学实验项目多、课时多、学生多,化学试剂种类繁多且量大,因此实验员的工作量严重超负荷。另外由于无机化学实验开设集中,使得开课期间及开课前后实验员的工作尤为繁重,使实验员的身体在此期间透支严重,精力匮乏。此外,实验室对实验员的激励制度不够完善,使实验员即使时间上有空档,也缺乏精力和动力去优化实验内容和实验室管理、开发新实验。实验员未能充分利用空档时间,创造价值,造成人力资源的隐形浪费。

1.5 面向学生专业单一

我校无机化学实验室乃至整个教学实验中心面向的学生均是化工、化学、材料、食品、环境等化类专业,非化学相关专业(以下简称“非化类”)学生无法享有实验室资源。新高考背景下,很多非化类学生,尤其是社科类专业学生很少有实践课程,缺乏对学生动手能力、科学思维能力的培养[4]。非化类学生一般对化学本身有一定兴趣,对化学实验更是兴趣浓厚,但大学期间他们几乎没机会进入到化学实验室,动手操作,去感受化学的神奇与美丽。化学实验课程面向学生专业单一,使实验室资源未能充分服务全校学生。

2 提高实验室资源利用率措施

2.1 开放通识实验课程,扩大受众学生人数

我校根据“三全育人”“五育并举”人才培养改革方案,以培养具有宽广视野、人格完善、可迁移能力强的学生为目标,启动通识选修课立项工作。无机化学实验室响应学校号召,成功申请了新工科文化素质选修课“实用化学实验”,面向全校学生开课。在实验室原有资源基础上,结合学生的兴趣、专业以及实验项目本身的趣味性、实用性和创新性,筛选出6个实验项目。这些实验项目具有趣味性强、贴近日常生活、简单易行、所用化学试剂绿色环保等特点,非化类学生也可以顺利完成,使其从化学世界汲取营养、锻炼实践动手能力,助力本专业知识的学习,正确认识化学学科对社会、生活的贡献,感受实验教学这“第二课堂”的专属魅力。

开设新课程是提高实验室利用率、避免隐形浪费的最有效手段。通识实验课程开设6个教学周,放在无机化学实验开始前期,并且每学期开设一次。目前已经开设两学期,共12个教学班,均达到选课人数上限,其中非化类学生占选课人数2/3以上,达到了扩大受众学生面的预期。通识课程的开设,有效缩短了实验室的闲置时间,提高了实验室的利用率。

2.2 聘用研究生助教、招募学生志愿者

无机化学实验的教学任务相对于3名实验员来说已经超负荷,再加上实用化学实验课程的开设,让实验员负荷更重。因此,实验室制订新的工作方式,以实验员为主,研究生助教和学生志愿者辅助,人员职责分类如表 1所示[5]。该措施在很大程度上减轻了实验员的工作量,解决了实验员超负荷工作、劳动强度不均衡的问题,使实验员精力富余,可以有更多的时间用于其他教研活动,比如立足于本实验室的资源开发新的实验项目、组织化学实验兴趣小组、指导化学科普展演和社会服务等相关活动。此外,实验员是化学实验室安全的责任人,必须时间、精力富余才能参加各种实验室建设、安全的管理培训,才能确保师生的安全,不断提高个人和团队的业务能力,深化教学改革和实验室改革,提高无机化学实验的教学质量,提高实验室资源的利用率[6]

表1   无机化学实验室人员职责分类

人员类别职责
专职实验员培训研究生助教、学生志愿者
仪器购买及管理
化学试剂购买及管理
设备维护
易制毒、危险药品配制及管理
耗材购买及管理
实验室安全管理
废旧试剂回收
废旧试剂桶整理
试剂瓶归位
玻璃仪器、设备归位
碎玻璃回收
制备实验产品的重复使用前处理
研究生助教+学生志愿者
打扫实验室卫生
普通药品溶液配制
实验室摆放玻璃仪器
大瓶试剂分装至小瓶
补充化学试剂及破损玻璃仪器
整理每组仪器
玻璃仪器的分拣、清洗
上课学生使用仪器清洗且归位、清洁卫生

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2.3 开放共享实验室设备资源

实验室资源的合理配置和开放共享是今后高校实验室建设和管理的一个指导思想[7]。无机化学实验室均是一些简单且常用的仪器设备,实验员制定开放共享细则、仪器使用方法,整理成表格,利用微信“腾讯文档”小程序将表格发布于教师微信群中,教师们可查看仪器空档时间,提前一周预约。开放共享,避免了仪器设备的长期闲置,便于及时维护保养、延长使用寿命。实验室设备资源的规范管理,可以有效提高实验室设备利用率,也可以避免科研课题组重复投资购买该类仪器,增强师生的资源优化配置意识、物尽其用,将经费用于其他仪器设备的购买。

2.4 举办化学化工技能大赛

为调动大学生对化学学科的兴趣,提高学生的化学实验技能,培养学生创新和实践能力,加强实验室建设,实验室积极参与化学化工类的专业技能大赛。实验室连续5年为我校“化联杯”化学化工技能大赛提供场所及仪器设备,也为“第二十届化学知识与实验技能联合赛暨第一届京津冀邀请赛”提供复赛场地及实验操作考核,如图 1所示。根据学生的学习情况和需求,实验室提供多个实验考核方案,双方共同决定最终方案,由实验员准备实验仪器及药品,并制定考核细则,为参赛学生提供安全指导。整个活动中,学生表现出极大的参与热情和钻研精神。此类活动在提高实验室资源利用率的同时,对培养学生的科学精神、竞争意识和团结协作能力也起到促进作用[8]

图1

图1   实验室举办化学化工实验技能大赛照片


2.5 化学科普、社会服务

习近平总书记在“科技三会”中指出,科技创新和科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置,天津市科学技术局与天津市教育委员会每年都会举办“天津市科学实验展演汇演活动”。实验室以此为依托,在实验室及实验员空闲期间,为对化学科普感兴趣的大学生提供场地、药品及指导,例如2021年5月参加“天津市大学——中学科普创新大赛”,本实验室获得一等奖2项、二等奖1项、三等奖1项;2021年9月指导大二学生参加天津市科学实验展演汇演活动,并报名项目3项,进入决赛2项,其中1项获得“天津市十佳科学实验展演作品”。该服务向大学生科普化学知识,使其感受化学之美、化学之奇、化学之用,再通过展演汇演活动将其化学知识普及给中小学生,从而提升学生的综合素养,达到全方位育人的目的。

社会服务是高校的一项重要责任,而科普活动是高校发挥社会服务功能的重要方式[9]。无机实验室相比实验中心的有机化学、物理化学、分析化学、大型仪器和综合实验室来说,实验项目操作简单、现象明显,更适合科普,实验室利用自身资源优势,向中学生开放科普实验,例如2021年暑假期间向80余名初三学生开设皂化法制作手工皂、无尘粉笔的制作、洗洁精的配制等趣味性强、操作简单的实验。在向中学生科普化学知识的同时,使其感受化学对社会生活的巨大贡献,增强他们对化学学科的认同感。

3 结语

随着实验教学在本科教育中的地位日益突出,我校无机化学实验室根据自身资源特点,通过聘用研究生助教、招募学生志愿者来分担专职实验员的超负荷工作,从而使其有时间和精力去开设新的通识实验课程、管理开放设备资源、指导大学生化学化工技能大赛和科学展演活动、向中学生开展科普实验等工作。经过一系列的措施,使无机化学实验室的实验室、设备、专职实验员等资源充分利用,扩大了受众学生面,最大限度地发挥了实验室功能,使实验室的管理水平和资源利用率都有所提高,更让实验室的发展上了一个新的台阶。

参考文献

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