时间:2022-02-10 12:24:51
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安全知识的讲解是本课程的重点和难点。一方面安全教育所涉猎的领域大而广,没有专业的基础知识和长期的工作积累,难以把相关知识组合成一门系统的课程。另一方面考虑到授课对象的学习能力,讲解内容还要使学生易于理解和接受。我们在课程中讲授的安全知识包括通识类、危险化学品、基本实验操作规范、消防知识等。通识类安全知识主要介绍实验室日常使用的水、电、煤气等的使用要求与注意事项,化学废弃物的种类和相关的处理规定,以及养成良好实验习惯的重要性。讲课中会援引一些案例,如我校某实验室冬季没有关闭窗户,致使暖气水管被冻坏,一些较贵重的设备被供暖水浸泡,造成了较大的经济损失;某课题组人员在进行有机合成实验时,未对冷凝水管加固处理,中午外出吃饭时未留人照看实验室,从而导致水压升高,水管连接处松动,冷凝水流入电气设备中,造成较大损失;还有如果煤气灯关闭不严,一旦发生煤气泄漏,后果会更加严重。这些看似细小的问题,都会带来很大的危险性,学生在进入实验室之前必须引起注意。实验操作规范是一门学问,不仅体现了实验者的综合素质,同时也是实验室安全的重要保证。大学实验室中使用的仪器和药品较多,操作步骤也比较复杂,而实验指导教师常常会忽略对基本实验操作规范的要求。例如高中化学实验中会强调温度计的使用方法,不能用温度计搅拌溶液,温度计的液泡不能碰到杯底和杯壁,温度计使用完毕后应该立即放回温度计套筒中;然而到了大学阶段,有的学生使用温度计时却很不熟练,水银温度计经常会被打碎,实验室的水槽底部因此经常有水银沉积。再如在玻璃管加工实验中,经常发生学生被割伤或烫伤的意外事故。这些事故归根结底就是由于实验人员操作不规范、仪器整理不及时导致的。介绍一些基础化学实验操作规范,目的是让学生明白使用实验仪器的基本原理与操作方法,并将学到的相关安全防护知识应用于其他复杂仪器的使用之中。危险化学品部分是我们讲解的重点,这方面的知识很系统也容易理解。学生应该知晓危险化学品的种类和标志符号,并读懂试剂瓶上的标签来判断试剂的性质,或者使用危险化学品安全技术说明书(MSDS)查询材料的危险性。高校中使用的化学药品种类多、性质各异,部分试剂具有易燃、易爆、腐蚀性强等特点。随着高校科研项目的增加,有些课题组购买大量的有机溶剂,并贮存在实验室中,这就存在着较大的安全隐患。危险化学品的购买、存放、使用都有专门的规定,师生都必须严格遵守。学生还应该知道危险化学品的危险特征,懂得安全事故的预防方法,并采取正确的防范措施。消防知识包括“四懂”和“四会”。“四懂”即懂得火灾的危险性,懂得火灾的预防措施,懂得火灾的扑救方法,懂得火灾的逃生方法;“四会”分别是会报警,会使用灭火器材,会灭初级火,会逃生。这其中侧重于灭火器的使用。火灾是极端的危险情况。尽管这种情况极少发生,可一旦发生了就会造成十分严重的后果。实验室人员应当学习相应的防护知识,遇到火灾时保持镇定,根据火灾的性质,采用正确的方式进行灭火。这样不仅会减少火灾发生时的财产损失,也会降低实验室人员所受到的人身伤害。如实验仪器局部着火,应该用湿布、灭火毯等材料将其盖灭,如果直接使用干粉灭火器,虽然可以迅速灭火,但也有可能使得仪器报废,造成不必要的损失。当火势较大无法自行扑救时,师生应当及时关闭电源,迅速离开并报警求助。
二、实验室安全教育的实施效果
开设化学实验安全课程增强了本科生的安全意识,提高了学生对安全事故的防范能力。以往本科生们进入科研实验室前,所受到的安全教育仅仅是师兄师姐的口传心授,没有系统性和规范性。许多本科生来到实验室的第一项工作常常是清理玻璃仪器,这样就会接触到一些有毒的化学试剂。以前,学生对这项工作的安全性普遍不太重视,而现在则会主动地采取防护措施,戴上橡胶手套再进行相应的操作。经过安全课程的学习,本科生对实验室安全有了正确的认识,能自觉遵守实验室的安全规范,并常常指出所在实验室存在的安全隐患和提出改进方法,推动所在实验室的安全化进程,从而也提升了学院整体的安全水平。目前,我国实验室的安全工作仍然存在很多问题,理论课的学习只是安全教育的一个重要环节,并不能解决实验室里所有的安全问题。实验室的安全教育应该是一项常态化的工作,需要学校全程化、全方位、多层次来进行,时时刻刻提醒学生注意人身安全。所以,我们还通过开设安全教育宣传栏、建立安全教育网页、聘请专家举办安全教育讲座等形式,使学生不断地学习安全知识,增强安全意识。
三、结束语
关键词:高校化学实验室;安全教育培训;体系构建
1高校实验室安全培训存在的问题
目前高校实验室安全培训主要存在以下问题[4]:(1)安全意识淡漠,对实验室安全教育培训重视不够。对安全教育和培训的重要性普遍认识不到位,特别是对学生的实验室安全培训,没有认识到其必要性,培训往往流于形式,简单地用消防安全、防盗安全等常识性的安全教育代替专业化的实验室安全教育,部分学生没有经过必要的培训就进入实验室,无知从而无畏,导致一些不应该发生的事故发生。(2)安全培训方案不甚科学,内容缺乏针对性。优质的培训方案可以使安全教育工作事半功倍,有效地提高师生的安全意识、安全操作技能、突发状况的应急处理能力。但是,目前高校缺乏规范的实验室安全培训方案,培训目标不清晰、培训内容不全面、培训计划不系统,专业性、实用性、操作性不足,存在虽经过培训依然无法处理实际问题的情况。(3)安全培训队伍薄弱,影响培训效果。高校安全培训多由保卫处、国资处等部门的管理人员承担,他们对于专业实验室的情况并不了解,对于实验室可能出现的问题和突发状况没有经验,也没有专业知识作为支撑;有些学校的安全培训由实验技术人员承担,往往简单强调实验过程中要注意的具体问题,安全知识的培训没有系统性,缺乏政策法规介绍。(4)缺乏制度保障,无法保证覆盖面和长效性。目前高校实验室安全工作大多由保卫处、国资处或装备处共同负责,但是对于安全培训由谁来牵头和负责,缺乏明确的职责指向。进入实验室的人员归口不同部门管理,其中本科生由教务处管理,研究生由研究生院管理,教师、博士后、聘用人员由人事处管理,多部门管理的情况下,缺乏制度的保障和部门之间的协调。
2化学实验室安全教育培训内容
系统而规范的安全培训体系应当具有完善的培训内容、专业的培训队伍、多样的培训方式,同时营造浓郁安全文化的氛围,巩固和促进安全教育的成效。
2.1化学实验室必备的安全知识
化学实验室由于存储和使用许多易燃、易爆、对人体有毒害的化学品,因此在实验中存在诸多的安全隐患;同时,化学实验还需要使用各种仪器设备、水电、气体钢瓶等。培训内容应当包括消防安全、用电安全、化学安全、生物安全、辐射安全、设备使用、规范操作、应急(急救处理)等多方面的知识[5]。(1)消防安全:必备的消防知识,如火场逃生与自救、火灾报警、常见消防设施的使用,以及针对实验室不同类型的火情如何选择合适的灭火器材等。(2)用电安全:化学实验室中有各种电器、设备以及反应装置,需要用到的有交流电(三相和单相)、直流电和弱电,工作人员应当掌握基本的电学常识和实验室用电的常规注意事项,了解实验室存在的电气危害、触电的预防、触电后的处理和急救及电气火灾的扑救等。(3)生物安全:化学学科与生命科学的交叉研究领域涉及到部分生物安全问题,应当知晓由动物、植物、微生物等生物给人类健康和自然环境可能造成的不安全以及初步的防范,知晓现代生物技术的开发和应用可能产生的负面影响,学会基本的处理措施,并树立生物安全的概念以及自我防护、环境保护的意识。(4)辐射安全:化学实验室会用到具有放射源的仪器、用作标记物的放射性物质,应学会如何对辐射进行防护及辐射性废弃物如何处理,并建立职业健康思想,知道需要定期对场所进行辐射监测、定期进行工作人员的身体检查。(5)实验室常见设备:化学实验室用到的设备类型很多,如高温、高速、低温、加热、压力容器等。压力容器如带压反应釜、高压灭菌锅、气体钢瓶,属于特种设备,需要定期检查,有特定的操作要求,必须严格遵守操作规程。电炉、马弗炉、干燥箱(烘箱)等高温设备,大多功率较高,不能超过实验室用电的额定功率,不能将多个大功率设备插在一个接线板上同时使用,并应定期检查温控部件。(6)化学品安全:危险化学品是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质,对人体、设施、环境具有危害的化学品。由于其危害性,在采购、存储、使用、回收等各环节都有相关的规定以及特殊的规范要求,实验者掌握并遵守有关规则才可以达成化学品的闭环管理。对于剧、易制爆、易制毒化学品,公安部门颁发了更为严格的要求,实验者必须了解并强制执行有关规定。(7)应急处理:学会如何处理实验室突发事故,学会简单处置实验中的小伤害,如烫伤、割破手指、化学品溅入眼中等事故。
2.2防护措施
进行化学实验时必要的防护可以使工作人员减少或免受伤害,首先应当采取自我防护的措施,如穿棉质工作服、戴防护眼镜及防护手套、穿不露脚趾的鞋子等。同时,应当在实验室硬件条件上采取必要的防护措施,营造健康和安全的实验室环境,比如良好的通风以及配备必要的急救设施,如洗眼器、紧急冲淋器、医用急救箱等,确保实验者的身心健康和安全。
2.3环境保护
在实验工作中学会做到“三不伤害”,即不伤害自己、不被别人伤害、不伤害别人。在做好自我防护的同时,不能影响环境和他人。应当了解化学实验产生的“三废”如何处理及在实验室如何遵守环保规定,例如实验的废弃物不得随意抛弃、生活垃圾与实验垃圾要分开收集、实验垃圾进行分类收集等。
2.4规范的实验操作
据统计,大部分的实验室安全事故是由于操作而引起的[6]。化学实验的基本操作,有其特定的要求和专业的规范,不按照规程进行操作可能引发事故。例如:蒸馏和回流时,不能是密闭回路,否则会引起冲料甚至爆炸;在加热液体时应加入沸石以防局部过热而爆沸。虽然在教学实验中已进行过实验操作的培训,但是学生真正步入科研实验室独自开展工作时,依然会有遗忘和疏忽,在安全培训中再次强调单元操作的规范性,可以强化学生的安全意识,培养良好的实验习惯,预防科研实验中错误和疏漏的发生。
2.5事故案例分析
有针对性地选择发生在高校实验室的典型安全事故,对事故原因进行深入而专业的剖析,可以充分发挥其应有的警示作用和教育价值[7],可以避免同类事故的再次发生。面对一个个发生在校园里的鲜活案例,也可能就是身边发生的事情,让学生留下深刻印象,比机械地灌输安全知识,具有更好的培训效果。
2.6政策法规解读
初步统计关于安全、环保的国家、地方的政策法规多达30余种,并且随着形势的发展,法规条例也在不断修改、不断提出更高的要求。对现行法规进行解读,可以帮助学生更好地理解、执行和遵守各项安全环保的规定。
3专业化的培训队伍
规范健全的安全培训体系必须具有专业化的培训队伍。实验室安全涉及的专业知识较多,可以由具备某方面专业知识的人员共同组织成一支培训队伍,各自承担部分培训内容,比如教师承担安全知识、操作规范的讲解,管理人员解读政策法规,消防工作者介绍消防安全知识等,这种由多层次、多类型专业人士组成的培训队伍,才能更具专业性和权威性;同时应当采取措施,加强对培训人员的再教育,鼓励他们参加各种培训和研讨,促进培训人员自身水平的提高,优化其自身的知识结构、更新安全环保理念。
4多样化的培训方式
为了达到良好的培训效果,必须采取多种培训方式[8],以人们喜闻乐见的形式,不断强化、不断重复,以期在思想意识中牢固树立安全的观念。(1)增加实践环节。安全知识的传授,更多是纸上谈兵,在实验室中面对出现的各种情况,必须经过演练和操作,在实际工作中才会真正应对。因此,消防器材的实训操作、消防演练、事故逃生演练、化学泄漏处理演练等,应当作为培训的重要组成部分,提高实验安全事故的实际应对能力。(2)多管齐下提高培训效果。将安全培训纳入课程教学,使安全培训成为强制性的环节,例如北京大学化学院将安全教育作为本科生的必修课,南京大学化学化工学院将安全教育作为本科生的选修课、研究生的必修课,或以讲座报告形式拓宽学生的视野,邀请学者、环保、消防等专业人士,开展不同方向的专业讲座,可以接触到各方面的最新动态,又或者编写安全手册,让学生在进入实验室前进行自学,将自学与讲学结合起来。(3)利用信息化手段推广和强化安全培训。利用信息技术、网络技术,推广安全教育和宣传:在网页上开设安全园地,介绍各种实验室安全的知识和规定;制作安全教育慕课课程,开展网络学习,北京大学以及中国科技大学化学实验中心均制作有网上开放课程,供大家学习;利用虚拟仿真技术、VR技术对实验操作规范进行培训,当出现错误操作或违反操作规程时,危险状况通过虚拟画面呈现,给人带来视觉的冲击、留下深刻印象,操作培训效果更加直观。(4)安全文化氛围的营造。营造实验室安全文化的氛围,可以提高师生的安全素质、强化“安全第一、预防为主”的安全意识,通过潜移默化的作用,使实验室安全内化于心、外化于行[9]。可以采取以下措施营造氛围:实验室门口张贴安全警示以及潜在的安全危险,做好预防提示;将实验室安全制度张贴在实验室,明确规范要求;充分利用墙报、校刊、标语牌的作用进行安全宣传和安全气氛烘托;举办实验室安全知识竞赛、开展实验室安全月活动,进行安全实验室表彰等活动,形成与制度约束相适应的氛围,达到比制度约束更为有力的效果[10]。
5实验室安全教育培训体系的构建
5.1安全培训应当与安全管理制度相结合
构建规范的安全教育培训体系,必须有相应的制度进行保障、有手段促进执行、有机制激励完成,才能实施推行、达到效果。(1)建立考评制度,用考核来检验培训效果,并与实验室准入制度相联[11]。经过课程学习或自学后,参加网上的安全测试并与门禁系统联动,通过者颁发合格证书,合格者方可开通门禁进入实验室。通过强制的手段,使每一位进入实验室的人员都经过安全测试,达到初步培训的效果。(2)通过安全检查制度,查找实验室危险因素[12],有针对性地对学生进行教育培训。因为课题研究方向不同或改变,以及各实验室潜在的危险因素不同且随时变化,所以要以检查促进针对性的培训、以检查促进个性化的安全管理。
5.2以学生为本,建立学生参与机制
建立课题组安全员制度,课题组安全员是由导师指定的学生。首先对安全员进行培训,再由他们将安全管理的具体规定和安全知识向导师和同学传达;来自实验室的安全员,也可以将实验室存在的安全问题反映出来,大家共同商议解决。安全员同时参与安全检查,可以发现其他实验室存在的问题,并提醒自己课题组注意。通过学生参与制度,使学生从被教育、被检查的角色,转换为教育者、检查者,真正成为实验室的主人,增加学生的主人翁意识和责任感。
6规范化实验室安全教育培训体系的优势
6.1全员覆盖
随着高校科研任务的加重,科研合作者、科研助理、博士后、联合培养的学生也越来越多,而研究生导师、实验技术人员以及实验室安全管理人员,虽然长期在实验室工作,但是对于日益严格的安全要求及环保规定,并不了解或观念落后停滞,都需要不断地学习。通过教务处、人事处、国资处、保卫处的多部门联动,在新生入学教育、新教师入校教育、教学课程体系等各环节中,加入实验室安全教育内容,真正实现全员覆盖。
6.2分层次具有针对性
进入实验室的人员情况各有不同,对于不同的对象,应当分层次进行教育和培训。对于理工科的本科生和研究生,实验室安全应作为应知应会的知识,纳入课程体系。不同的学生需要因材施教:对于大一学生,应当掌握通识的安全知识、实验室的基本操作和防护手段;对于大二、大三的学生,应当掌握涉及专业方面的实验技能以及安全知识;对于大四学生及研究生,开始进入科学研究的领域,应当全面了解和掌握涉及到的各种安全问题和规定,并在实际工作中学会解决问题和自我保护。对于新进教师以及博士后等人员,以政策法规解读为主要培训内容,培训的方式以自学为主。同时,根据各类型实验室常发生的问题和状况,有针对性地进行指导和培训教育,分层次、有针对性的教育培训才能具有更好的效果。
关键词: 本科毕业论文指导 实验员 化工化学类毕业论文实验 角色转变
本科毕业论文是本科生教育的一个综合性科学实践教学环节,也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结,是整个教学活动中不可缺少的重要环节。对理工科尤其是化学化工学科而言,毕业论文实验又是毕业论文工作的一个重要内容,它是培养学生综合运用所学知识和技能,理论联系实际,独立分析,解决实际问题的能力,以及训练专业科学研究思维与方法的重要环节[1]。
化学化工类毕业论文实验是一种综合性的设计实验,不同于单学科实验。在整个实验过程中,理论知识和实验内容、方法往往涉及多个学科,需要学生把所学知识有机地结合起来,才能很好地理解、掌握,这样就对论文指导提出了更高的要求[2]。然而,随着高校办学规模的扩大,招生人数的增加,毕业论文指导老师本来就有比较繁重的本科生、研究生教学与科研任务,有限的精力使得他们对毕业生实验的指导和管理经常不能到位,“带而不管、管而不力”的现象时有发生[3]。而且,学生还有可能因为实验室条件以及仪器、药品、耗材等不能到位,对实验过程拖拖拉拉,学生的侥幸心理、畏难情绪等也会影响学生毕业论文的质量。此外,当前毕业论文指导工作量的分配问题,势必会影响实验员的工作积极性,不利于毕业论文实验的顺利开展。因此,在毕业论文完成过程中,如何定位实验员的角色,发挥他们在实验室工作的优势,更好地服务本科毕业论文,提高毕业论文和人才培养质量,也将成为毕业论文教学改革研究的话题。以下就本科毕业论文指导中实验员所扮演的角色进行探讨。
1.做好实验资源规划师,实现实验资源合理利用和资源共享
近年来随着招生规模的扩大,毕业论文完成期间,进入实验室开展实验的学生人数相应增加,势必会造成实验室用房和仪器设备以及药品耗材等的紧张。因此,实验室管理人员,必须统筹规划,做好一名规划师,使实验室资源利用最大化,优势资源有效共享,保障学生毕业论文实验的正常开展。
(1)实验室用房。
我院学生毕业论文实验,一般安排在专业实验室。根据每个指导老师所带学生人数,合理分配实验室用房,有研究生用房的指导老师,会根据要求,少提供用房面积或者不提供。我院应用化学系每年拿出4个120m2的专业实验室供学生开展毕业论文实验,有效地保障了每个进入实验室开展论文实验的学生都有自己的“一亩三分地”,这样就能很好地解决实验室用房问题。
(2)实验室仪器设备、药品及耗材。
①实验室公用设备:例如电子天平、气流干燥器、超声波清洗器等,每个实验室提供一套;而干燥箱、冰箱等则放在专门的干燥实验室和冷冻实验室供学生使用。
②实验所需器材、药品等:学生在进入实验室前选题,查阅文献,统计实验所需的仪器设备、药品、耗材等,先由指导老师认真审阅签字确认,再交实验室管理人员最终审核,以指导老师为小组登记、领取。对于化学反应中常用的小型仪器,如调压器、加热套、磁力搅拌器、水浴锅,根据指导老师所带学生人数,统筹安排,保障每三个学生有两套仪器。对于药品、耗材,如高分子反应所用的引发剂,以及一些催化剂等,用量较少,而且不易保存,一般一届毕业生,共用一瓶已经足够;而耗材,如标签纸、试纸之类,一般交由指导老师小组统一领取。这样可有效避免学生“只借不用”,造成资源浪费的现象。
③大型仪器设备:如气质联用仪、流变仪、红外光谱仪等,一般由专门实验技术人员负责管理,为全校开放,保障优势资源有效共享。
2.做好实验全程的“绿化师”,加强和培养学生的环保意识
毕业论文期间,化学专业类学生,大多数都要进入实验室开展为期3个月左右的实验。实验过程中使用的有毒、有害,甚至“三致”物质等,如果进入环境,必定对环境造成污染,对人类造成危害。随着现代经济的发展和高校培养人才方式的转变,化学实验实现绿色化是化学实验教学发展的必然趋势,化学教师更应该具有绿色化学的思想,提倡绿色教育[4]。所以,实验员在毕业论文全程中,应该做好一名“绿化师”,加强和培养学生的绿色意识,严禁把废气、废液、废渣和废弃化学品等污染物直接向外界排放[5]。
在毕业论文完成过程中,要实现绿色化学,实验员首先要从源头上降低化学污染物的生成。为此,可以采取以下几方面的措施。
(1)提供微型实验装置,开展微量化学实验。如在有机合成研究课题中,实验室统一提供成套半微量玻璃仪器实验装置。这样既可以减少化学试剂的用量,降低“三废”的排放,又可以节约水电以及一些辅助耗材的消耗,降低了实验成本,并且能使爆炸、燃烧、中毒等事故相应减少,极大地改善实验环境条件,减少对环境的污染[6]。(2)提供无毒或低毒试剂和溶剂。当学生领用有毒有害试剂开展实验时,需要指导老师及学生研究讨论,考虑更换试剂,实在无法更换的,必须做好防护措施,小心操作,并且对实验过程中的所有废弃物回收处理。其次是对“三废”的有效处理。“三废”处理,必须分类集中收集,分别处理。尽可能采用废物回收、以废治废的方式,降低成本,提高实验室污染治理率[7]。如对废液中有机溶剂尤其是重结晶后的溶剂,可通过蒸馏回收,重复利用;对酸液、碱液可通过实验室提供的废液回收装置,分类集中收集,统一处理。对实验过程中产生的有毒或有异味的气体,必须采用密闭式操作或在通风橱中进行,能吸收的,进行吸收处理。对废渣,能回收利用的,回收利用,不能回收利用的,必须进行无毒化处理。最后,实验员还应该经常进入实验室,督促学生清洁实验,保持实验室卫生,培养他们的绿色意识、环保观念。
3.做好学生实验的安检员,保证毕业论文实验正常安全开展
完成毕业论文是学生自己查阅文献,确定研究思路和方案,自己搭建实验装置,分析和处理实验结果的过程。在这个过程中,实验员应该做好一名安检员,对学生实验过程中出现的不合理操作,进行适当的引导,对有危险操作步骤的学生多巡视指导,防止事故的发生,保证毕业论文实验正常安全开展。
作为一名安检员,实验员应该对以下两方面进行监督检查。第一,在实验室安全方面。首先应该给学生灌输安全思想。这方面我们采取在学生进入实验室前,全体学生集中学习实验室各种规章制度,开展安全教育,增强学生安全意识。其次是实验员还应该经常巡查有易燃易爆易腐蚀物以及有污染源的学生。例如,学生在研究混凝土高效减水剂时,用水泥净浆做性能测试,虽然学生对大量废渣已经妥善处理,如不加以提醒,忽略了烧杯壁上少量的水泥残渣,而直接冲洗进入下水道,由于积少成多,也会造成水管堵塞,影响实验室的正常运转。最后,实验员还应对精密贵重仪器以及实验室的水电、消防器材等加强监管,确保论文实验正常安全开展。学生在用气相色谱开展检测分析时,应从载气钢瓶、减压阀、注射器以及检测器等多方面给予指导,强调注意事项,并且观察学生实验过程,保证操作无误后,方能离开。第二,检查学生实验操作是否规范。论文实验过程中,由于学生素质有高有低,动手能力有强有弱,难免有操作不规范,而且只追求结果、不注重过程的人,这样就会给实验室安全带来不小隐患。学生在开展有机合成研究时,最容易造成实验装置搭建不规范。如在研究有HCl、H2S等有毒有害气体生成的实验中,没有搭接尾气吸收装置,这样既会给环境带来污染,又会给师生健康带来危害。第三,在安检方面,还应该密切关注为学生开放的精密贵重仪器室,重点检查学生操作情况与水电等,确保仪器安全。
4.做好学生问题的咨询师,服务引导毕业论文全过程
毕业论文实验期间,学生总会遇到这样那样的问题,而且学生问题覆盖毕业论文完成的全过程。实验员是学生进入实验室后离得最近的人,最有可能成为学生咨询问题的第一人。因此,实验员应该做好一名咨询师,服务引导,帮助解决论文中遇到的问题。例如,学生需要查找实验过程中的一个小步骤、药品性质;仪器不会使用,出了问题;实验过程中缺东少西,等等,这些情况学生一般都会找到实验员,要求帮助解决。在解决问题期间,实验员办公室成为服务学生的场所,实验室的办公电脑成为公用电脑,实验员成为全体学生的辅导老师。在为学生服务的过程中,实验员应充分体现优良的“敬业、献身、奉献、负责”的教育精神。
要成为一名优秀的咨询师,实验员必须加强学习,自我提高。实验员除了具备基本的人文社科素质之外[8],还应该具备文献资料查阅、仪器设备维修、结果分析处理、计算机运用以及实验操作技能等方面的能力,真正成为一名综合型、多能力的“通才”。例如,学生在用TU-1901紫外可见分光光度计对实验结果进行分析测试时,仪器初始化失败,并且出现氘灯、钨灯能量低等情形,这时,学生就会第一时间找到实验员,并且表现出束手无策的样子。其实,实验员只需打开机箱底座,松开光栅驱动轮,用手转动进行调整,再重新开机,仪器就能恢复正常。帮助学生解决问题的过程,其实就是实验员自我提高的过程,同时也是学生进入社会前进一步学习的过程。
总之,实验员在学生完成毕业论文的过程中,扮演的角色是多方面的。实验员必须正确认识自己,不断加强学习,提高自己各方面的素质,勇于承担起多重角色,发挥在实验室工作的优势,积极工作,乐于奉献,更好地服务于学生,才能真正为提高本科毕业论文和人才培养质量贡献出自己的力量。
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实验是根据一定的科研目的和任务,运用仪器设备等工具突破自然条件限制,在人为控制和干预客观对象的情况下,观察、探索事物本质和规律的基本方法,是探索自然奥秘和创造发明的必由之路,是自然科学技术的生命,是推动自然科学发展强有力的手段。化学是一门实践性很强的学科,化学的每一项重大发现都来源于实践,化学理论都建立在大量实验数据的基础上。因此,实验教学是化学化工类专业学生获取新知识的源泉,是实现知识与能力、理论与实践相结合的关键,是训练技能、培养创新意识的重要手段,是全面实施素质教育最有效的形式。化学实验历来为化学家所重视;在全面推行素质教育的今天,实验教学在整体教学中的地位更加突出,作用更加重要。努力培养高素质创新型人才是化学化工实验教学中心责无旁贷的任务,使命光荣,责任重大。我们将以国家级实验教学示范中心建设为契机,秉承湖南师范大学以“仁爱精勤”为核心的大学精神,按照“全力建造一流环境,坚实构筑一个平台,努力建设一支队伍,精心打造一批成果,全面培育一代英才”的中心发展战略和“融合、发展、创新”的实验室建设理念以及以学生为主体,以教师为主导,以实验专职技术人员为主力,以培养学生的实践能力和创新精神为核心,理―工―教融合,使学生的知识、素质、能力协调发展的实验教学理念,全面规划化学化工实验教学中心的建设和实验教学改革,努力使中心成为理―工―教融合特色突出,教学理念先进,专业特色明显,课程体系先进,教学内容科学,教学设备精良,网络教学资源丰富,教学环境舒适安全,实验教学队伍业务精良,管理体系规范,校企联合紧密,功能集约,开放运行,高效服务型的一流基础与专业实验教学基地、科研基地和服务基地,为培养专业基础知识雄厚、探索精神敏锐、实践创新能力强劲的应用型、复合型、创新型化学化工人才创造有利条件,为高等学校特别是师范院校实验教学与实验室建设提供示范。
湖南师范大学化学化工实验教学中心源于1938年成立的我国第一所独立设置的国立师范学院的理化系化学实验室,已故中国科学院院士吴浩青教授是创始人之一。1953年,学校进行院系调整,成立了附属于二级学科教研室的实验室。1998年,合并各教研室管理的实验室,组建基础化学实验室和应用化学实验室,实行校院二级管理,并通过了湖南省实验室合格评估。2002年,整合基础化学实验室、应用化学实验室和原隶属于医学院的医用基础化学实验室,成立湖南师范大学化学实验中心。2003年,湖南师范大学化学实验中心被国家财政部列入中央与地方共建高校基础课教学实验室。2006年获批湖南省实验教学示范中心。2012年,整合化学实验中心和化工原理与制药工程专业实验室,成立了湖南师范大学化学化工实验教学中心。经过70多年几代人的建设,中心已发展为一个资源高度共享的先进的现代化实验教学中心。中心依托湖南师范大学化学化工学院,有国家化学特色专业、国家理工教融合化学化工人才培养模式创新实验区、国家化学专业综合改革试点和国家大学生创新实验计划等国家级教学平台以及“石化新材料与资源精细利用”国家地方联合工程实验室、现代合成与分离分析化学国家“211工程”重点学科和化学生物学及中药分析省部共建教育部重点实验室等重要科研平台作支撑,有一支以中国科学院院士姚守拙教授领衔的国家级化学实验教学团队为主体的实验教学队伍。中心一直秉承湖南师范大学“仁爱精勤”的优良传统,坚持以“理论与实践并重,以高素质团队培育高素质人才”和“理工教融合”为特色,提出并实践着“以学生为主体,以教师为主导,以实验专职技术人员为主力,以培养学生的实践能力和创新精神为核心,理―工―教融合,使学生的知识、能力、素质协调发展”的新型教育理念。为湖南区域经济和全国基础教育发展培养了一大批高素质人才。
建设理―工―教融合的高素质实验教学团队
在实验教学与实验室建设改革的实践中,中心领导深深感受到,传统的各教研室分散管理的实验教学队伍,只能站在各自的二级学科平台上思考问题,不能综观全局,这种弊端严重阻碍了实验室的建设与发展,阻碍了新的实验课程体系的建立与完善,阻碍了实验教学内容的改革与教学水平的提高,因而必须在化学化工一级学科平台上组建知识结构、学缘结构合理,能综观全局、协调发展的实验教学团队。自2002年开始,中心探索用新的理念、新的思路指导化学化工实验教学团队建设,在化学化工一级学科平台上建设了一支实验与理论互通,教学、科研、技术兼容,理―工―教融合,结构合理,核心骨干相对稳定的综合型、高素质教学团队。这支化学实验教学团队于2008年被评为湖南省级教学团队,于2010年被评为国家级教学团队。
(1)落实团队组织机构,明确岗位,稳定核心骨干
近年来,中心按照中心主任―课程负责人―实验主讲教师―实验指导教师的多层次梯队式结构,组建化学化工实验教学团队。中心主任全面负责实验中心的教学和管理工作,负责实验课改革的整体构想和规划,负责理论课与实验课间和各实验课程间的相互协调。每门实验课程聘请一名有高级职称、科研能力强、实验教学经验丰富并且有很强责任心的教师担任专职课程负责人,主持本课程的建设和改革,组织实施教学教研活动,从实验课教学的角度与理论课教师沟通,并对实验室管理和建设提出相应的要求。中心主任和课程负责人是团队骨干,属专职实验教学人员,编制相对稳定。实验教师是相对流动的团队成员。学院根据年度教学任务确定实验教师人数,采用公开岗位、自主报名、平等竞争和择优录用的实验教师选拔机制和人才流动机制,并同时确立理论课与实验课同等重要的理念,促进实验教学与理论教学队伍相互沟通,吸引了大批高水平教师担任实验课教师。
(2)理―工―教融合开展实验教学队伍建设
为满足现代高校培养的学生应具备一专多能与高素质的要求,中心在教师队伍建设中注重理、工、教多学科融合,按教学需要,同时引进理学、工学和教育学三类不同知识结构的人才,特别注重引进或联合培养高素质的工学类和教育学类人才。如近年从企业引进了工学类高水平教师5人,并先后从企业和中学聘请了31名兼职教师。目前化学化工实验教学团队成员既有来自北京大学、浙江大学、吉林大学、中山大学等综合性大学(理学)的,也有来自天津大学、华中科技大学、北京理工大学、华南理工大学等工科大学(工学)的,还有来自北京师范大学、东北师范大学、西南师范大学和湖南师范大学等师范大学(教育学)的,同时还有来自中国科学院大连化学物理所、山西煤化所和上海药物所等中科院系统的,既有理学博士,也有工学博士和教育学博士。
(3)以实验课程体系、教学内容的改革吸引高水平教师加入实验教学团队
近年来,围绕创新人才培养,中心全面开展了高师本科化学实验课程体系、教学内容、教学方法、教学模式等方面的改革研究,提出了系列研究课题,研究过程不是只依赖课题申请者本人,而是发动全院教师积极参与。如在进行“高师本科化学实验课程体系及教学内容改革的研究与实践”的研究过程中,课题组多次组织全院有高级职称或博士学位的教师对拟采用的新的实验课程体系中应包括的教学内容反复讨论;中心也不失时机地制定了《关于加强本科生实验教学的几条措施》和《化学化工学院关于具有高级职称和博士学位的教师必须在本科生中开设研究设计性实验的规定》等教学文件,从而有目的地把全院教师的目光吸引到实验教学及其改革创新工作上,吸引了大批高职称、高学历的优秀人才加入实验教学团队。
教学团队通过对国内外化学类专业培养目标、规格和课程结构的比较研究,在全国师范院校中较早创建了新型的大学本科基础化学实验三层次课程体系,将历年的实验教学研究成果应用于本科实验教学,固化进本科学生培养方案,并面向湖南地方经济和“四化两型”社会需求,根据化学化工学科和湖南师范大学的教师教育特色,进一步深化改革,建立了基于一级学科的既相对独立,又覆盖相关专业各门化学化工课程和知识领域的“三位一体”“立体交叉”式的理学(化学)、工学(化工)、教育学(教师教育)融合的实验教学体系(如图1所示)。新的实验教学体系包含理学类的化学基础实验教学平台(含基本操作技能训练、综合能力训练、研究能力与创新精神培训3个层次的7门实验课)、工学类的专业实验教学平台(含专业技能训练、专业设计、科技活动与社会实践3个层次)、教育类的化学教学论实验(含师范技能、实验教学、实验设计与化学奥赛研究实验)。不同平台之间、层次之间相互支撑、渗透与有机互动。理学类的化学基础实验注重化学类多专业的共性,重点传授实验基础知识,训练基本方法与基本操作技能,培养学生的综合实践和知识创新能力;工学类专业实验注重学生的专业特色,重视社会需要,与企业联合开展教学;教育类的化学教学论实验注重教育教学特色,重点训练学生的实验教学技能,培养学生创新实验教学方法与设计新实验的能力。不同专业的学生可根据自己的兴趣爱好和发展意向交叉选课,促进了学生完成毕业论文(设计)和开展大学生创新实验。
图1 化学化工实验教学中心实验教学体系
(4)以科研反哺教学为抓手,促进高水平教师加入实验教学队伍
中心注重科研与教学结合,促进科研成果向实验教学转化,利用科研仪器为本科实验教学服务,以此吸引高水平教师加入实验教学队伍。近年中心由教师的科研成果或在研项目转化而来的教学项目达40余项,其中30余项写入已出版的《化学研究与设计性实验》教材中,为新实验教学体系不同实验平台中第三个层次的实验课的开出提供了保障,同时壮大了本科实验教师队伍。长期以来,化学化工学院化学所、催化研究所、发光材料研究室等单位的博士生导师、特聘教授等在完成研究生教学任务的同时,均利用本单位的科研设备,结合自己的研究课题,为本科生开设研究设计性或综合性实验项目,如姚守拙院士实验室的实验项目导电聚苯胺薄膜的电化学合成和EQCM表征深受学生喜爱,潇湘学者苏胜培教授的纳米材料合成与表征实验成为专业方向必修实验。
(5)加强青年教师的培养
化学化工实验教学团队一直十分重视青年教师的培养,采取多种措施督促激励青年教师投入实验教学工作,不断提高青年教师的实验教学能力:①引导重视实验教学。一方面要求每位新到岗的青年教师首先过好实验教学关。规定新到岗的青年教师必须经过一轮以上的实验教学,同时担任对应理论课的助教工作,并得到实验课程负责人的认可,才可申请对应理论课程的主讲教师。另一方面加强青年教师的思想品德教育,规范教师言行,提高教师的道德修养,要求青年教师到岗即签字遵守学院教代会通过的《教师行为准则》。②配备指导教师,以传帮带的形式培养青年教师的实验教学能力。为了让青年教师尽快熟悉实验教学,实验中心为每位青年教师配一位实验教学经验丰富的指导教师(一般是对应实验课程负责人),以传帮带的形式进行指导。如首先安排青年教师与指导教师带同一实验,一同做预备实验,在青年教师撰写好实验报告后一起分析讨论如何解决实验中可能遇到的问题。在实际教学过程中,开始阶段由指导教师讲授实验,做示范教学,然后经过试教逐步过渡到由青年教师讲授并主持实验。实践证明这种方式不仅能迅速提高青年教师的教学能力,也密切了同事间的关系,培养了全体教师的团队精神。③鼓励在职攻读学位,构建可持续发展的实验教师队伍。按照学院理―工―教融合的办学特色,化学化工实验中心在青年教师培养方面也首先考虑如何构建理―工―教融合的实验教师队伍。中心在青年教师在职攻读学位和进修时进行了规划和导向,如根据学院理科教师比例较大的实际情况,鼓励青年教师到工科院校和师范院校攻读工学学位和教育学学位,先后选拔了4人在职攻读工学博士学位,1人攻读教育学博士学位。此外,中心还有计划地选派选送青年教师出国(境)或到国内名牌大学进修、访问。④支持教学研究和教学改革。除鼓励青年教师积极申报校级以上教改课题外,学院还设立教改课题重点支持青年教师进行实验教学改革,并规定青年教师申报高级职称时必须有教改论文,支持青年教师参加各种全国性的教学研讨班或研讨会。⑤要求青年教师积极为本科生开设创新实验,将科研成果转化为实验教学项目。实验教学团队中的青年教师大部分有博士学位,科研的生力军。中心要求每个青年教师都要担任本科生的科研导师,指导学有余力的大学生开展自主性创新实验。
提高实验仪器质与量,满足教学与科研需要
经过几年的建设,化学化工实验教学中心仪器设备的档次明显提高,满足教育部化学实验教学指导委员会讨论通过的综合性大学《化学专业化学实验教学基本内容》的要求,紧跟国际化学学科实验教学的先进水平,符合适用、先进、适当超前和可以扩展的原则,也满足了学校招生规模的要求。目前化学化工实验教学中心拥有各类仪器设备1 439台(套),总价值为2 808.89万元,其中单价10万元以上的大型精密仪器设备共47台(套)。中心对所有仪器设备实行统一购置、专人管理,有健全的仪器设备管理制度,仪器设备的完好率达到98%以上。近3年来,实验中心新购置仪器设备542台(套),总价值为1 048万元。化学化工学院各科研实验室共有科研仪器设备1 275台(件),总价值为1 501.77万元。科研仪器与教学仪器设备同时为教学与科研服务。气相色谱仪、高效液相色谱仪、紫外光谱、红外光谱等大型仪器设备均有5套以上,可让本科生直接上机操作,除化工大型实验装置外,保证了基础课实验每组1人,专业课实验每组不超过2人,每个实验项目其他仪器配套数均在5套以上。
中心先后研制开发出了大型纯水设备、化学实验室中央真空系统、差热分析仪等实验装置。中心主任何红运教授主持设计安装的化学实验室中央真空系统大型实验装置可供180名学生同时进行减压过滤、真空干燥、减压蒸镏等化学实验操作(如图2所示)。分布于不同楼层的3间大实验室共用1台主机。用户接口通过真空管道直接连接在实验台上,进行实验的学生每人1个用户接口,系统压强最低可至0.003 7 MPa,即使全部用户接口同时接上,系统压强仍可稳定低于0.02 MPa,完全满足常规化学实验的要求。多年的运行证明,该装置工作可靠、减压效果好、操作简便、使用成本低、管理维修方便、整体外型美观、占地面积小,深受师生好评,适合于高等院校化学实验室。
图2 学生使用中央真空系统做减压过滤实验
实验课负责人曾跃教授指导本科生创新实验,研制设计的差热分析仪(如图3所示)已用于该院本科实验教学。如图4所示,将样品(S)和参比物(R)放入差热电炉内的样品托盘上后,差热分析仪通过热电偶(A)将温度信号以及温度差信号转换成热电势信号,将样品的温度信号(1-2)和温度差信号(1-3),直接输入多通道计算机数据采集卡(如图5所示)。数据采集卡通过自行研究设计出的,由计算机USB口采样的差热分析计算机接口接入数据采集计算机(如图6所示),计算机通过软件控制并采集温度和温度差信号。自行选用设计的数据采集卡,进行了通道间的隔离,并有稳定放大设计,性能稳定(精度达到±4 μV),可以直接稳定记录温度差信号(几十到几百微伏)。此自制差热分析仪与从市场购买的能够满足教学要求且性价比较高的差热分析仪比较,每台可节省经费约4万元。
图3 HNU-DAT-1型差热分析仪
图4 差热分析信号
图5 多通道USB计算机数据采集卡 图6 数据采集计算机
安全、舒适的实验环境,让师生安心实验
中心现有实验教学用房70余间,使用面积3 000 m2,学生分时段分班次进实验室开展实验,实验时人均使用面积4 m2。实验室基础设施建设以人为本,配套设施完备,实验台、仪器台、试剂柜布局合理,有自主设计安装的统一的纯水设备和中央真空系统。实验室宽敞明亮,通风、照明设施完好,电路、水、气管道布局安全、规范、整洁卫生。中心在智能化建设方面做了大量工作,建立了网络化的实验教学智能管理系统平台(http:///)。该平台具有教师实验管理系统、实验预约系统、实验报告提交系统、师生交流平台、仪器设备管理及预约使用系统和信息等多项功能,实现了网上辅助教学和网络化、智能化管理,有丰富的网络实验教学资源。基于这种网络化管理平台,中心充分发挥了优质教学资源的延伸作用,提高了资源的使用效益。
为保证实验教学顺利进行,消除安全隐患,中心采取了如下措施:
(1)加强对学生安全意识的培养,在学生进实验室前对学生进行专门的安全环保教育,提高学生的安全意识。
(2)实验中心制订了实验室安全及检查制度,编写了《实验室环境与安全手册》《实验室安全规则》及相关安全制度张贴在各个实验室,同时编印了实验室安全检查记录本,要求各实验员每天对所管辖的实验室进行安全自查并记录,发现异常情况及时处理并上报学院。学院每周组织一次安全工作检查。
(3)易燃、易爆、剧保存在专门的仓库,剧领用时须经实验室主任签字,做到随领随用,未用完的当日返回专门的仓库。
(4)每个实验室都配备了废液桶。有毒废液由实验室统一处理:能够经氧化变成无毒物质的达到排放要求后再排放;部分不能回收或解毒的,处理成固态难溶物后,送往获环保与公安部门批准进行处理的工厂集中处理。中心向每个实验室发放了实验室处理废液废渣情况记录本,要求实验员对学生实验中产生的废液种类、数量、处理办法和处理结果及时登记。2013年学院针对教学和科研实验室产生的废液废渣品种繁多、成分复杂、处理难度极大等问题,基于培养学生结合社会实际,开展创新研究的能力的考虑,特设专项资金,鼓励师生立项开展综合处理实验室废液废渣的创新实验研究;经学院组织专家对全院师生申报的综合处理实验室废液废渣创新实验项目进行评审,资助了10个项目立项开展研究。
(5)实验大楼安装了消防报警装置,每个实验室均配有消防器材,药品室安装了防爆电源开关和防爆电灯。
上述措施保证了师生实验的安全和校园环境的优雅宜人。中心自成立至今没有出现安全事故。
丰硕的教学与科研成果回馈中心师生
实验教学曾获国家级教学成果二等奖1项,省级教学成果一等奖2项、二等奖3项、三等奖2项。近年来实验教师发表教研教改论文80余篇,主持省级以上教改课题和国家级、省级质量工程项目20余项,主编出版教材或教学指导书5本,参编3本。基础化学实验2008年被评为湖南省级精品课程。实验课教师谢青季教授撰写的教学在化学教育类国际顶级杂志"Journal of Chemical Education"上,得到了国际同行的认可。中心主任何红运教授撰写的《以“质量工程”为契机,深入开展实验教学改革》论文被评为全国高等学校实验室工作研究会第十次学术研讨会优秀论文(全国76篇,发表在《实验室研究与探索》杂志上)。中心主编的基础化学实验新课程体系系列教材获得了国内同行专家的好评―“我认为湖南师范大学《基础化学实验》的项目先进,对学生的培养目标明确,切实可行,特色明显”(湖南大学蔡炳新教授);“该课程基础良好、特色明显、成果突出”(中南大学罗一鸣教授);“将化学基础实验、综合训练实验和研究设计实验作为一个整体建立在一级学科水平上的独立实验课程体系教材还没有,《本科化学实验》教材的编写正好填补了这方面的空白,是一次大胆的尝试”(专家评审意见表);“这套教材集成了他们在学科建设和专业建设上的一系列成果,适应化学发展的潮流,具有如下特点:第一,理工教融合。作者们将过去在人才培养工作中创立的特色贯穿到该教材中,在内容上既包括了化学实验中合成、分离和分析等全部基本要求,又包含化工的一些基础实验,还有面向中学教学的实验项目,有利于复合型人才的培养。第二,继承与创新。该教材在化学一级学科基础上构建了与原四大化学密切联系,并能覆盖相关专业各门化学课程知识领域的化学实验课程新体系,经典方法与现代方法相结合,注重通用性和多样性,有利于学生学会学习和学会创造。第三,科研转化为教学。该教材的一些实验项目源于作者在基础研究、应用研究和技术开发中取得的科研成果,面向生活、面向生产、面向社会,有助于提高学生探索未知的自信心和创造力,促进研究性学习的开展”(姚守拙院士)。多年来,学生在校园网上对教师化学化工实验课堂教学质量的评价均在90分以上,全部为优秀。
近3年中心教师承担863项目1项,国家重点基础研究发展计划973子课题1项,国家自然科学基金重大研究计划1项,国家科技重大专项子课题1项,国家自然科学基金面上项目26项,湖南省杰出青年基金、自然科学基金等20项,其他合作项目31项,获科研经费2 185万元,发表科研论文310篇,被SCI收录222篇,其中影响因子大于3.0的论文65篇。研究成果获省部级以上奖6项,其中省科技进步奖二等奖1项、三等奖1项,湖南省自然科学三等奖1项,中国侨界贡献奖1项,其他2项。申请国家发明专利18项,获授权9项。2012年,湖南师范大学化学论文被引用的ESI排名在全球前1%的1 047所顶尖学术机构中排名第785位,进入国际先进行列。
化学化工学院在校本科生获批国家大学生创新实验项目33项、湖南省大学生创新实验项目16项,申请发明专利5项,发表科学研究论文15篇,在全国和湖南省大学生课外学术科技作品竞赛、全国和湖南省大学生实验技能竞赛、全国高校化学专业师范素质大赛、全国大学生化工设计竞赛和大学生课外化学化工创新作品竞赛中先后有130余人次获奖,特别是在“三井化学杯”全国第五届大学生化工设计竞赛中参赛的F1队,获得了该赛事举办以来全国师范院校唯一的特等奖。面向生物医药产业的制药工程专业自第一届开始,连续6届毕业生就业率均为100%,化学化工学院4个本科专业的毕业生初就业率一直保持在98%以上,连续5年在全校排名第一。
化学化工实验教学中心面向中学师生开放,硕果累累,声名远扬。每年暑假期间都有大批对化学感兴趣的中学生来中心学习,与在校本科生交流,并由在校本科生指导做部分实验。这既让对化学感兴趣的中学生提前了解了大学实验教学的环境与模式,又使我校本科生对如何从事中学化学实验教学提前获得了体验。近年来,除湖南省内大批中学生外,河北、河南、江西、广东、天津、海南等省市部分中学的学生也纷纷来中心学习。经中心培训的湖南中学生在国际奥林匹克化学竞赛中获得了15枚金牌、4枚银牌。
主任简介
【关键词】开放式化学实验实验教学创新能力
Abstract:ObjectiveTomotivatethestudents''''interestsandcultivatetheirabilityofthinkingandoperationandinnovation.MethodsThenewpatternofopenexperimentteachingshouldbeconstructedbystudenteccentric.Theexperimentcontent,process,optimaltimeandassessmentofachiemementwereresearched.ResultsIdealeffectwasobtainedthroughthismethod.ConclusionTheabilityandoriginalityofinnovationwereimprovedforstudents.
Keywords:Open;Chemicalexperiments;Experimentteaching;Innovationability
化学是一门以实验为基础的自然科学,实验是化学教学中相当重要的一个环节。实验教学能为学生正确认识物质及其变化规律提供实验事实,可以帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力,使其初步掌握一些常用的化学实验技能,并可培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法。实验室是实施素质教育、培养学生实验能力的主阵地之一[1,2]。决不是验收时必须的摆设,实验课更不是教学的点缀。要对化学人才培养模式、教育内容和教学方法等进行改革,首先就要改革传统的验证式实验教学模式。
1开放式实验教学简介
传统的验证式实验教学只重视对课本理论知识的验证,过多地强调实验的结果、结论,而忽视了实验的设计、方法、步骤和过程,不注重培养学生的创新精神和科研作风。首先在实验教学方法上教师过于拘泥形式,通常是准备甚至调试好实验装置和仪器,编写好实验指导书,设计出实验报告框架,让学生按照已有的设计和统一的方法操作,把数据填入统一的表格,并按给出的计算公式处理数据,得出结论。这样做严重束缚了学生的积极性和创造性,对培养学生独立分析和解决问题的能力十分不利。其次在实验教学组织安排上不合理,影响了实验效果。由于受仪器设备数量少、器材药品耗损大等因素的影响,实验通常都是分组进行,不能保证每个人都动手,更谈不上对实验操作能力的培养。此外,由于仪器、设备、教材的更新跟不上社会生产发展和知识更新的步伐,现行教材涉及的一些实验方式呆板、内容陈旧,难以调动学生的积极性,主观能动性难以发挥[2]。
开放式实验教学是改革传统的验证性实验教学的有效途径,其目的在于让学生在掌握有关知识和技能的同时,拓展知识面。获得较高的创新意识和创新能力。将教师由传授型转为指导型、将学生由被动接受验证型转为主动参与探索型,进一步提高分析问题、解决问题的能力,促进教学质量的提高。
2开放式化学实验教学的内涵
开放式化学实验教学是针对传统化学实验教学封闭性的弊端而提出的,它已经成为当前高校实验教学改革的必然选择[3]。它不光指实验室的开放,还指实验教学内容的开放、实验教学方法的开放、实验教学评价的开放等不可缺少的内涵。所以实行开放式实验教学,首先一定要充分深刻理解它的内涵。
2.1实验时间开放
开放式化学实验教学,首先意味着实验时间的开放。实验时间开放又包括两层含义:第一,学生进入实验室的时间开放;第二,学生做实验的时间时数开放,也就是每项实验在时间长短上没有限制,每个学生可以根据自己的实际情况进行实验。
2.2实验内容开放
从实验内容和学科发展的关系分析,开放式化学实验教学的教学内容应具有与时俱进的特点。开放式化学实验教学应及时根据现代科技发展的新知识、新技术和新的实验方法而发展,以先进的实验内容吸引、激发学生的求知欲。其教学内容应具有很强的实践性,与社会生产实践密切联系。教师要经常参与来自社会的实践课题,并使其及时转化为实验内容,从而使学生也参与到实践课题中来。这样既充实了实验内容,又锻炼了学生的实践能力,使课堂理论与实践密切结合。
2.3实验教学评价开放
对学生实验能力的评价,不能只重视实验的结果,更要重视实验的过程,特别是实验过程中学生所表现的独立分析问题、解决问题的能力及创新意识等等。对学生的化学实验考核要全面考核学生的实验能力,包括:学生的动手能力、思维能力、创造能力、设计能力、查阅资料的能力、提出问题的能力等等,在开放实验中有独特见解和创新的应给予较高的评价。这样不仅使我们对学生的评价公开公正,并且使学生的创造性得到极大的发挥。
3改革传统的实验教学模式刻不容缓
化学实验课的目的在于使学生加深对化学理论知识的理解,熟练掌握化学实验操作技能,提高分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新思维和创新能力。但是,传统的化学实验教学模式局限于验证一些理论,很少让学生自己去创造、设计,教学模式基本上是“填鸭式”的。学生只需要按照实验步骤一步步做,实验往往比较顺利,不会遇到很大的困难。这样的实验中,学生处于被动的地位,对一些实验原理、方法往往掌握得不够透彻,抑制了其创造性的发挥和个性的发展。因此,改变传统的实验教学模式刻不容缓,势在必行。
4开放式综合设计性实验的实践和改革尝试
为了激发学生学习的积极性和开创精神,培养他们理论联系实际和独立分析问题解决问题的能力,在学生掌握了无机化学、分析化学及有机化学的基本理论知识和技能后,教师结合学生所学专业进行选题。例如:超声波提取植物中草药总黄酮及鉴别研究、超声波提取植物中草药总黄酮及清除羟自由基作用研究、紫茉莉红色素提取及其稳定性研究、药物有机合成、化工中间体有机合成等,笔者对部分导师组和非导师组学生(因为报考导师组学生过多,而招生名额很有限,没有被录取的部分学生也强烈要求来做实验)进行了开放式综合设计性实验的改革尝试,主要分四个阶段。
4.1第一阶段:布置设计实验的题目由教师将多个难易不同的实验题目列出发给学生,每位学生可以任选一个自己感兴趣的题目,并且将实验室所具备的条件(如药品、仪器、设备等)告知学生。学生根据现有实验条件设计分析方案,如有特殊要求也可提前向教师提出申请。实验室尽可能为学生提供条件。但为了安全起见,有毒药品一律不予提供。
4.2第二阶段:设计实验方案学生拿到题目后,可以针对选定的实验题目,查阅有关的文献资料,运用所学过的理论知识和基础实验知识,写出初步的设计方案,包括①实验原理;②所需药品以及所需溶液的配制方法;③所需要的仪器、设备;④具体的实验步骤;⑤实验数据的处理方法;⑥参考文献。设计方案完成后,交给指导教师审阅。教师认为设计方案合理可行且实验条件具备后,学生即可进入实验室实施设计方案。
4.3第三阶段:开放实验室,实施实验方案实验室在双休日和节假日实行全天开放,学生在设计好分析方案后,在开放时段内随时可以进入实验室,完成设计实验的内容。教师只是适时地给予启发性的提示,以充分发挥学生的主观能动性。学生在实验过程中,独立思考解决问题,不断改进和完善实验方案,从而以最简单、最经济的方法得到最准确的实验结果。
4.4第四阶段:写出研究论文或实验报告学生完成设计实验后,整理原始数据,分析实验结果,写出研究论文或系统性实验报告,系统性实验报告包括实验目的、实验原理、实验所需试剂和仪器、具体实验步骤、数据的处理、结果讨论及误差分析。从理论上分析实验过程中所出现的现象,并对开放式综合设计性实验做出总结。
5开放式综合设计化学实验实践的思考
5.1开放式综合设计性化学实验要充分发挥教师的主导作用开放式综合设计性化学实验的选题非常关键,要求教师了解化学在各个学科中的应用及其发展动态,给出既有基本操作,又具有设计性、研究性,符合实验教学规律的题目。由于题目多样化、综合化,在实验过程中学生会提出各种各样的问题,教师要应付自如,必须具有扎实的理论基础和较高的动手能力,对每个实验都要了如指掌,并不断地提高业务水平。因此,开放式化学实验教学对教师的要求更高了。
5.2开放式综合设计性化学实验存在的问题通过开放式化学实验教学的实践,笔者探索出了一条实验教学的新途径,提高了学生的全面素质,充分发挥了实验教学的特殊功能,使实验教学与国际上通行的教学方法接轨。笔者的教改,使学生成为最大的受益者。同时,该项实践也引起了我们深深的思考:由于高校中普遍重视科研和课堂理论教学,教师对实验教学投入的精力很少,这很可能导致实验教学水平下降。由于开放式综合设计性实验所需的药品及仪器很多,对实验室管理体制如何适应新的实验教学模式也提出了新的要求[4]。开放式综合设计性化学实验题目较多并且全天开放,教师及教辅人员工作量如何计算,这些都是有待于我们着力解决的问题。要营造开放实验教学的大环境,只有全面实施学分制,学生才能有真正自主地进实验室做实验的时间保证。
6结束语
化学实验实行开放式实验在部分导师组和非导师组学生中试点实施,已取得较好的成绩,学生公开发表了许多论文,部分论文还荣获广西高校化学化工类论文及设计竞赛二、三等奖及鼓励奖;学生组队代表学院参加实验技能竞赛荣获广西高校化学实验技能竞赛奖。通过化学实验教学方法的改革,编写新教材,开放实验室,安排设计性、综合性及研究性实验,给学生提供了更多的实践条件,扩大了学生的视野,拓宽了学生的知识面。学生变“要我做”为“我要做”实验,大大激发了对实验课的学习积极性,激励了研究化学的热情。开放式化学实验教学虽然已取得了一些成果,但受到硬件的制约,对师资要求提高了。开放式化学实验教学值得借鉴和推广。最近,我院已经出台有关开放实验室的系列文件和制度,学生可以申请进入开放实验室自主进行科学研究,这将进一步极大地推进我院开放式化学实验教学的改革。
【参考文献】
[1]黄锁义,陆海峰,潘祖光,等.民族医学院校化学实验教学改革探索[J].实验室研究与探索,2004,23(12):65.
[2]路丽华,李晓晔,尉琳琳,等.化学实验进行开放式教学的研究[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2004,6(3):288.
生物化学实验室是高校相关教师从事实验教学和科学研究的重要场所。实现生物化学实验室科学规范化管理,使其更好地为教学、科研和人才培养服务,对高校来说非常重要。根据笔者近10年实验室管理经验,剖析实验室规划与制度建设、环境管理、仪器设备管理、药品管理和安全管理等内容,为其他相关实验室管理人员提高管理水平提供参考。
关键词:
生物化学;实验室建设与管理;仪器设备;药品
高校实验室是高校进行实践教学、相关教师进行科学研究、为社会提供技术服务的重要场所,同时也是培养大学生实验操作技能和实践创新能力的重要基地,从某种意义上说,它直接反映了一所学校的教学、科研、学科建设和管理水平[1-2]。高校实验室的建设与管理,是高校实验室工作的重要内容之一。怀化学院生物化学实验室隶属于怀化学院生物与食品工程学院,现有实验面积756m2,有高效液相色谱仪、中高压层析分析仪、荧光分光光度计、高速冷冻离心机、紫外可见分光光度计、PCR仪、超纯水发生器、多功能酶标仪、超低温冰箱、冷冻干燥机和电泳仪等价值近200万元的仪器设备。每年为生物工程、生物科学、生物制药、食品科学与工程、食品质量与安全、化学、科学教育和制药工程8个专业约500名本科生开设“生物化学实验”和“食品生物化学实验”2门实验课,另外每年有50~60名学生在生物化学实验室进行本科毕业论文实验。由于实验室学生人数和仪器设备很多,加上实验过程中常常会使用到有毒、腐蚀、易爆、易燃的试剂和药品,如果管理不善很容易引发安全事故。因此,加强生物化学实验室的建设和管理不但具有重要的意义,而且势在必行。
1实验室建设
1.1实验室内部的合理布局
实验室内部的合理布局是加强实验室建设与管理的前提。根据专业的特点和实验需求,将生物化学实验室合理规划,分为许多不同用途的分室和区域。实验室内有专门用来跑电泳的电泳室、学生用来上实验课的学生实验分室、学生配制溶液的预备室、贮藏药品的药品存放室、用来提取和分离活性成分的样品制备室、用于荧光和紫外可见分光光度实验的分光光度室、实验教师办公室、清洗器皿专用区、公用试剂区等区域,主要的仪器设备也根据仪器特点和用途合理放置在实验室不同区域。虽然实验室教学任务繁重,但由于实验室布局合理、管理到位,实验室一切运行良好。
1.2实验室规章制度建设
实验室规章制度的建设也是保障实验室运行良好的重要方面,因此在实验室建设方面除了加强实验室科学分区外,还加强和完善了实验室规章制度的建设。先后建立和完善了实验室安全管理制度、实验室卫生管理制度、学生实验管理制度、仪器设备运行、维修和报废管理制度、大型精密仪器操作规章制度;另外,还加强了实验室仪器设备自常管理制度的建设,建立了仪器使用的预约、登记、损坏赔偿和借用等制度。由于这些制度的建立与完善,使得实验室的管理制度化、科学化和规范化。
2实验室的管理
2.1实验室环境的管理
实验室既是高校实践教学和科研的重要场所,也是高校开展对外服务和展示高校自我形象的窗口。实验教学水平的提高除了要有较好的教学理念和教学方法外,还要有良好的教学环境,才能获得更好的教学效果[3]。因此,在实验室管理中需要加强实验室环境的管理,让实验室每天都有一个干净整洁、良好有序的实验环境。学生在实验室必须遵守实验室的规章制度,进实验室时必须穿实验服,严禁将快餐盒饭、食品等带入实验室;上实验课时学生随身携带的与实验无关的物品必须规范整齐地放在指定的区域,不能与实验物品混在一起,以免给实验操作带来不便。实验室建立了严格的实验室卫生值日制度,每次实验结束后安排4~6名学生将本次实验仪器设备和实验区域的卫生清扫干净并将仪器归位摆放。另外,每周星期五下午为实验室卫生大扫除日,轮流安排学生将实验室所有房间和所有实验仪器进行彻底清扫,以保证实验室环境的干净整洁。实践证明,良好的实验环境不仅对提高实验教学质量有帮助,而且也能让学生养成严谨的科研态度和良好的实验习惯。
2.2实验室仪器设备的管理
由于生物化学实验室仪器设备种类多、数量大,加上很多仪器使用频率高,导致仪器经常出现故障,给管理工作带来不便,因此必须加强实验室仪器设备的管理。仪器设备管理的总原则是“区别对待、分开管理、专人负责”,即是把大型精密仪器和普通使用频率高的仪器分别由不同的人员管理。大型精密仪器(一般规定价值在5万元以上的仪器设备)由实验室管理员负责仪器的日常维护和管理,每一台大型精密仪器配都配有详细的操作指南,有专门的使用登记本便于使用后登记。任何教师和学生需要使用大型精密仪器时先必须参加培训,经实验管理员考核确认具备熟练操作技能时才能单独操作使用该仪器。大型精密仪器由实验管理员或仪器专业技术人员定期进行维护和保养,确保仪器设备运行良好。普通仪器由实验管理员指派学生助教(以自愿形式招聘一些学生协助实验管理员进行实验室管理,这些学生主要由各班的班长、学习委员和做事认真负责的学生组成,一般在实验室待2~3年。这些学生进入实验室后实验管理员都会对他们进行仪器操作、药品安全和溶液配制、水电门窗安全、突发事件的应急处理等内容的培训,待熟练掌握相关技能后再进入各自的岗位协助实验管理员管理实验室)进行专人管理。其他教师和学生需要使用这些仪器时,需经过学生助教的同意并经过必要的培训后方可使用。对于教师科研和学生毕业论文需要使用仪器时必须登记预约,实验管理员或学生助教根据仪器使用情况合理安排使用时间,避免仪器的拥挤与闲置。学生助教协助实验管理员做好实验室仪器设备的维修、使用和报废等日常工作,每3个月进行一次仪器的清点与统计,做到实物与账相符。仪器在实验过程中出现损坏和故障的,要立即登记并按照相关制度进行处理。简单故障由实验管理员排除,实验室管理员不能排除的应及时联系厂家派专业维修人员进行维修。
2.3实验室药品管理
生物化学实验室储存和使用的药品种类多、数量大,而且对人和实验室环境的危害及影响也很大[3]。如何安全有序地保管好实验室药品,是生物化学实验室管理的重要内容之一。怀化学院生物化学实验室实验药品由实验管理员统一管理,有些具体工作在学生助教协助管理下完成。每学期开学第1周负责药品管理的学生助教对实验室所有贮藏和保管的药品名称及数量进行统一清点和汇总,再根据实验教学内容安排计算本学期实验教学需要的药品种类和数量,对于缺少的药品和数量不够的药品及时进行申购。根据药品的化学性质合理储存,将有毒害的药品单独存放,并做明显标注。实验室所有药品都上锁存放在药品柜中,存放常用、无毒药品的药品柜钥匙由负责药品管理的学生助教和实验管理员同时保管;存放有毒、危险药品的药品柜钥匙由实验管理员单独保管。常用、无毒药品按实验教学需要量150%采购,有毒、危险的药品严格按照实验需要的剂量采购,实验室尽量不长时间保存有毒、危险的药品。实验管理员定期安排学生助教对过期的药品和药品空瓶进行清理,按照实验进度表的安排及时配制每一个实验项目所需的溶液,溶液配制好后在醒目的位置用标签纸标明所配溶液的名称、浓度、配制时间和配制人姓名等信息[4]。
2.4实验室安全的管理
目前,高校生物类实验室已逐步成为事故发生的高危区域。实验室每天使用的易燃、易爆、有毒和腐蚀性的化学试剂很多,加上各种危险的实验日益增多,如果在管理和处理方式稍为不当或不及时,都有可能酿成灾难,严重威胁教师和学生的生命、财产安全,甚至影响到学校的声誉地位。如何加强实验室安全管理,更好的保障实验室每个人的生命和财产安全成为一个严峻的问题。实验室的安全管理是实验室管理中最重要的方面,必须坚持“预防为主、安全第一”的原则[5]。每学期生物化学实验第1堂课内容为实验安全教育课,学习实验室安全制度,指导学生进行有效的安全防护,提出应对突发事故的具体方法和措施。课后每位学生都必须签订安全责任书,表示已学习并保证遵守实验室的各项安全规章制度。同时,学生助教严格按照实验室制定的安全管理制度协助实验管理员负责实验室的安全管理工作。
3结语
【论文摘要】在开展实验教学的过程中常会存在这样那样的问题,很值得广大教师去研究和探讨。本文从实际出发,浅谈初中化学实验中常见的四个问题。
化学实验是中学化学课程内容不可缺少的重要组成部分,是学生认识化学科学知识的重要环节。在多年的教学实验中,笔者觉得在实验教学中必须正视和处理好以下四个问题:
1 实验内容的选择问题
目前初中化学教材版本很多,实验内容丰富多彩,为学生开展实验提供了很好的素材。教师要学会选择。以鲁教版教材为例,涉及到的实验有:分组实验32个、演示实验29个、课外实验1个。这就要求教师在每学期开学之初和实验员一道对本学期将要开展的实验内容进行选择列表,写好计划,有步骤地去实施。在课堂之外,可适时提出让学生做一些“绿色化学”实验、“微型”实验、家庭小实验、趣味小实验,让化学实验绿色化、经济化、趣味化。
2 实验人员的组织问题
演示实验大多由教师完成。那些以学生操作为主的科学探究实验,大多以学生分组实验的形式进行。按照实验内容的不同,可以2人或4人为一小组,任命好小组长,负责小组的管理、实验报告的填写和收发。在实验前的准备阶段,教师首先要向学生强调遵守实验室守则和实验规律的重要性,让学生养成有组织、有纪律的良好实验习惯。既要激发学生的好奇心,又要克服畏惧心理,还要让学生预习实验内容,让每个学生阅读了解每个实验内容、操作步骤、注意事项、实验目的和每个实验的全过程。
3 实验中的安全问题
3.1 仪器和药品的本身安全。
在各种化学实验中,使用最多的就是玻璃仪器。玻璃仪器的优点很多,如耐酸碱腐蚀、容易加工、价廉物美,但有一个致命的缺点,那就是容易破碎,它经不得骤然的冷或热,经不得碰撞和摔打。例如,“H”型电解水器操作很容易损坏,实验室制二氧化碳的装置由于重心较高操作时容易歪倒;学生在连接拨插玻璃仪器时用力的不当会导致仪器的破损和身体上的外伤等。
化学药品的存放时间较长,可能会变质失效,影响使用和使用的效果,大多数药品有毒,不能品尝或接触皮肤、衣物,对在实验过程中产生的有毒物质也要有所认识、有所防范,实验结束后的废液废渣要妥善处理,防止毒性污染。 转贴于
实验结束后养成清点仪器和药品的习惯,防止个别学生带出。
3.2 操作规范的安全。
伽利略说过:“科学的真理不应该在古人的蒙着灰尘的书上去找,而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。”我们在平时的教学中倡导科学探究,在大力开展科学探究的实验过程中,学生的参与愿望得到空前的满足,学习的积极性也得到了很大的提高,同时又鼓励学生开展课外实验、家庭实验。以上的这些活动中,如果实验操作规范缺乏,很容易造成仪器损坏、药品中毒、失火爆炸、废物污染等问题。一方面,要鼓励学生搞探究,自己设计实验,自己完成实验;另一方面,又要对学生的实验进行监督,特别是安全方面,不能有一丝的马虎。“安全系于责任、责任重于泰山。”“责任多一分,隐患少十分。”建立健全各种安全制度很有必要,学生实验设计要经得起老师的安全论证,实验过程中教师要巡回监督和指导,杜绝或减少事故的发生。
3.3 实验室设施的安全。
仪器药品保管室、实验室门窗坚固,要有防盗、防撬、报警等功能,药品的入库、消耗、报废做到帐册清楚,水路、电路能正常安全使用,通风设施完善、消防器材不过期使用,各种安全管理制度上墙、张贴有序。剧毒物品接受公安部门监督。
4 实验中的测评问题
化学实验操作的测评是化学课程中独具特色的一类测评。它主要重于测试学生的态度和实验操作技能与水平,如对实验目的、反应原理的理解,使用和组装仪器的技能,以及对实验过程和实验结果的解释等。做好这项工作的前提是平时教学注重化学实验的训练,让学生熟悉课本中的每一个实验及评分量化细则,能从容应对抽签结果进行实验操作,独立完成实验报告。实验操作测评对于突出和发展化学教学的特征、对于养成学生动手动脑的学习能力,具有重要的导向作用。
化学实验的正常开展,增添了学生的学习乐趣,也增加了教师的教学负担。这就要求我们教师能够在平时养成吃苦耐劳的精神,多花点时间去研究实验教学。去洞察实验事实发生的实质,搞清楚实验事实说明什么问题,为什么会产生这些事实,并去寻找支配实验事实的规律等;还需要根据学生的认知水平向学生介绍一些新技术和新方法等,这就要求教师设计补充一些实验,在内容的选择、方法和装置的确定、实验成功的条件和关键等方面进行反复的研究。以更好的落实“面向全体学生的化学”、理念,使化学贴近生活、贴近社会,更好地培养学生的科学素质和创造精神。虽然我们教师的教学任务是繁重的,但处理好以上这些问题也是很有必要的。相信在化学实验中能正视处理好这些问题,其实验效果会是高效的。
参考文献
论文关键词:高职院校 实验室 科学管理
0 引言
实验室是学校办学的重要组成部分,随着现代教育科学的不断发展,教育内容和手段的不断更新,实验教学成为全面实施素质教育,培养学生实验技能、创新能力、科技素质的一个重要环节。素质教育对实验室管理工作提出了更新、更高的要求。实验室工作人员的首要任务是管好、用好实验室,充分发挥实验室的整体效益。管理工作是实验室工作的关键,也是实验室工作的中心内容,更是实验教学的重要前提与根本保证。总结多年的实验室工作经验,结合我院的实际情况,谈一谈实验室管理工作中的几点体会。
实验室管理必须从学校工作的整体出发,确立“服务于教育,发展于需要,一切为了育人”的指导思想,处理好各个方面的关系,最大限度地发挥实验室为教学服务的功能。
1 完善管理,建立规范化管理机制,服务实验教学
管理制度是实验室管理的法规和依据,是实验教学顺利进行的重要保证。规章制度的健全和完善,一方面约束实验室的管理者和使用者,而且也为实验教学顺利开展打下良好的基础。还有就是建立完整的实验室档案,这样既有利于督促实验人员管理好实验室的财产,又对实验室的实验器材做到心中有数,从而服务于实验教学,确保实验工作正常有序的开展。
同时,学校对实验教学和实验教师的一些制度也应该得到重视和执行。实验管理是整个学校教育教学管理的重要组成部分,必须配足富有事业心、责任感和具有专业知识的专职实验教师。同时要形成校长主管,教务处主抓,总务处、教研组共同配合的管理网络。要将实验室管理工作纳入学校行政会研究的范围,定期召开各处室的协调会议,确实解决实验管理工作中出现的一些问题。学校应经常组织实验教师到先进的学校学习交流,参观取经,开阔视野。要加强对实验教师的定期培训和业余进修。要鼓励实验教师写经验总结和撰写论文。上级主管部门应定期组织有关人员到各校进行业务指导,督促实验管理工作正常开展,促进校领导对实验管理的重视并及时发现和解决一些存在的问题。增强实验教师工作的责任心,鞭策实验教学的有序开展。
2 加强仪器设备等实验用品的管理,提高实验教学效率和质量
加强仪器设备等实验用品的管理,提高实验教学效率和质量。仪器设备是实验室赖以生存的基础、是学校的贵重财产,做好实验仪器设备的管理工作,意义重大,责任也很重大。对实验室仪器设备要加强规范化管理,同时要加强对各种仪器的日常保养和维修管理,提高仪器的完好率,延长使用寿命,使教学仪器设备更好地发挥使用效益。仪器设备管理的任务,就是利用有效的管理措施,使仪器设备处于良好的状态中,能尽量为教学服务,最大限度地发挥实验仪器设备的投资效益。
2.1 各类仪器应按计量、通用、专用、挂图、标本、模型、玻璃以及实验工具等分门别类排放。
2.2 各器材除易损易耗外,都应有相应的编号。对各种新购入的仪器经验收合格后编号人橱。要将各类仪器说明书归类装订成册,编上目录以便查用。要加强对各种仪器的日常保养和维修管理,做好防尘、防锈、防潮、防蛀、防腐、防变形、防老化、防粘等工作。发现有损坏的应及时维修,提高仪器的完好率,延长使用寿命。 2.3 实验药品和材料应按普通药品和危险品分室保管,并按配备目录顺序分橱分层排放,为取用方便,橱上应贴上相应的标签,配备目录中没有的放在最后排放。
2.4 凡是进出实验室的各种仪器、药品、材料,应进行登记造册,建立档案。应建立仪器总账、分类账、低值易耗品领用账、仪器借用使用归还情况登记。这些账目不但是实验室装备情况的缩影,而且是一个学校实验开展情况。每学年末应对各种器材。药品进行一次清点,列出报废、报损的清单,经领导审核后消账,使之一目了然。做到账目清楚,账物相符,账账相等。
2.5 为保证化学实验的正常开展。每年应参考上一学年的消耗量,新学年学生数,库存情况开出合理的仪器药品申请单。开出的申请单经主管领导审核批准后,交由总务处统一采购。
3 加强实验室环境建设和安全管理,营造和谐育人环境
要使化学实验室成为教师和学生施展才华的基地,要为教师课堂教学提供帮助,并自制教学仪器、改进实验方法提供材料和资料。要鼓励学生开展小制作、小发明、小论文活动,培养他们创新素质。实验室环境建设和安全管理关系到实验教学质量、实验室安全等重要问题,在很多国家行业标准中占有重要地位。实验室环境建设包括实验室面积、房间安排、照明、用电、温度、湿度、洁净度、通风、有毒有害气体排放处理等诸多方面问题,要使实验教学提高到一个新水平,需要不断改善实验条件,使之与教学改革相适应;与培养高素质人才相适应。
为了能够提供更好的服务,实验室工作人员要不断进修和学习先进的实验经验、实验技能技巧、实验新技术、实验管理方法。要写实验总结和撰写实验论文。在不断学习和经验总结中,把实验教学工作扎扎实实地开展下去。
4 化学实验室管理是搞好化学实验教学,实施素质教育的重要环节
综合与设计性化学实验教学改革实验小组数据共享工业生产概念设计《综合与设计性化学实验》是在基础化学实验课程基础上开设的一门可以提高学生综合能力和科学素养,并可以衔接毕业论文的实践性很强的实验课程。
近年来对《综合与设计性化学实验》的教学改革研究非常活跃,主要围绕实验课程体系的设置=和实验教学体系的改革(如实验指导教师的配备、实验方案的自主设计、实验室开放、实验成绩的评定等方面)进行,目的在于激发学生实验兴趣,充分调动学生实验积极性和主动性,重点培养学生的研究能力和创新能力。
吉林化工学院对化学与制药工程学院和化工与材料工程学院的化学、应化、制药、药剂、化学工程与工艺、轻化等专业的大三或大四学生开设《综合与设计性化学实验》,对于在大一和大二阶段已经经历多门基础化学实验课程的历练,进入大四第二学期就要面临毕业论文环节的大三学生来说,是一门承上启下的重要的实践课程。多年来,对大四学生毕业论文指导工作中发现,绝大多数学生在实验方案的设计、同学之间的协作和毕业论文的撰写等方面表现出明显的不足,在毕业论文的撰写过程中,面对几十个在不同条件下获得的大量实验数据,不能进行较深度的剖析和讨论,不能发掘有意义的问题,不能很好地利用所学理论知识分析问题和解决问题,而且不能很好地阐述自己的观点、并提出建设性的意见和设想。
针对以上问题,为了全面提高学生的综合科学素养,对《综合与设计性化学实验》课程教学进行了如下改革,并通过对学生的问卷调查验证了实施效果。
一、《综合与设计性化学实验》教学改革
1.《综合与设计性化学实验》课程中引入实验小组,通过实验小组二次实验方案的设计和实验过程中分工实施与协作实施相结合,强化学生的团队协作能力
团队协作可以充分利用团队成员的智慧和能力,通过激发个人潜能,往往达到1+1>2的效果,因此团队协作能力越来越被视为一个人的必备素质。
过去对《综合与设计性化学实验》的教学研究中,更多地是要求学生独立完成文献检索和设计实验方案,并在实验室条件允许的情况下实施实验,这对于学生的文献检索能力和研究能力、创新能力的培养、以及激发学生主观能动性很有帮助,但由于实验过程中每个学生只针对自己的实验负责,实验过程中学生之间没有更多的机会进行相互交流。为了培养学生更多的团队协作精神,在《综合与设计性化学实验》教学中,引入了实验小组。即学生随机分成若干实验小组,每一个实验小组围绕一个因素,参考小组成员各自所设计的实验方案,通过集体协商讨论,设计进一步完善的二次实验方案,并在实验室条件允许的情况下,将分工实施和合作实施相结合,共同完成实验内容。以综合设计性实验题目《VB1催化下安息香缩合反应》为例,该实验包括四个部分内容。第一部分是实验方案的设计,是由实验小组共同参与讨论制定;第二部分是VB1催化下的安息香的合成和分离,是由小组成员按照不同的实验条件分工实施;第三部分和第四部分分别为安息香的重结晶以及安息香的红外光谱分析,是由实验小组成员协作完成。在《VB1催化下安息香缩合反应》实验实施过程中,教师引导学生找出安息香合成反应的主要影响因素,如反应温度、反应时间、催化剂VB1的用量、pH值、碱的种类、溶剂种类、溶剂配比、原料加入方式、相转移催化剂的用量、反应方式等。在学生了解各种影响反应因素的基础上,实验小组围绕各自感兴趣的实验因素进行二次实验方案的设计,通过分工实施和协作实施,完成综合设计性实验。在此期间,指导教师只提出启发性参考意见,抛砖引玉,调动学生参与实验讨论的兴趣和积极性,诱导学生的思路向能够解决问题的方向引导,使学生在《综合与设计性化学实验》过程中,由教师依赖型、实验讲义依赖型向自我依赖型和团队依赖型转变,并通过激发学生对实验的兴趣,充分调动学生的实验积极性、主动性和创造性,加强了学生团队协作能力,更有利于研究型、创新型人才的培养目标,也真正做到指导教师为主导,学生为主体的启发式教学。
2.实现实验数据共享,强化有深度实验报告的撰写能力,为毕业环节打下良好基础
无论是《基础化学实验》还是《综合与设计性化学实验》,过去更多注重实验技能的培养,强调一人一组进行实验,并只针对自己的单一实验结果进行数据处理,进行讨论,实验信息量少,获取知识量少。通过教学改革,我们将实验人员编成若干实验小组,每一个实验小组对不同的实验因素进行探索实验,并通过同一实验小组的实验数据的共享,使学生通过一次综合设计性实验,就可以获取多次实验才能获得的大量实验数据,学生对实验条件的变化对反应的影响有更直观的体验,拥有更多的实验数据可供处理、更多的实验过程中产生的问题可供发掘、分析和解决,这对于培养学生探究能力、创新能力、培养学生有深度实验报告的撰写能力均有很大帮助,对于大四毕业论文的撰写是一个很好的锻炼机会。
3.实验报告与工业生产概念设计有机结合
《综合与设计性化学实验》中,将合成实验与化工原理课程学习相结合,进行工业生产概念设计,即在实验过程中引入工业生产中的物料衡算、设备选型等内容,可进一步加强实验与理论、工业生产的相结合,进一步提升和拓宽学生的知识领域。
二、《综合与设计性化学实验》教学改革问卷调查
为了验证教学改革对学生综合能力的影响,以文献检索和整理能力的提高、团队协作能力的提高、实验报告写作能力的提高等为调查选项,对吉林化工学院09化学专业88名同学为调查对象,发放了问卷调查表,共回收79份调查表,统计结果见表1。
回收的问卷调查结果表明,通过《综合设计性化学实验》的教学改革,学生不仅在文献检索和整理能力、实验方案设计能力、分析问题和解决问题能力方面得到了提高,而且在文字编辑和制表制图能力、实验报告写作能力方面也得到较显著的提高,尤其是在团队协作能力和实验兴趣的提高方面提高更加显著。为了更直观地了解教学改革对学生能力提高的影响,以调查选项为横坐标,显著提高和较显著提高的百分比之和为纵坐标,绘制了如下柱形图。
注:(1)文献检索能力的提高;(2)文献整理能力的提高;(3)实验方案自主设计能力的提高;(4)发现问题、分析问题和解决问题能力的提高;(5)团队协作能力的提高;(6)文字编辑,制表制图能力的提高;(7)实验报告写作能力的提高;(8)实验兴趣的提高
由图1可以看出,经过综合设计性实验的教学改革与实践,对各项能力提高较显著和显著的比例均超过了60%,其中团队协作能力和实验兴趣的提高百分率最高,在回收的调查表中占到87.2%(如果考虑未回收到的调查表,占比为75.0%),而文字编辑、制表制图能力的提高和实验报告写作能力的提高百分率最低,分别为65.8%和69.6%(如果考虑未回收到的调查表,占比分别为60.2%和62.5%),这也说明了给学生更多的“我的实验我做主”的机会,学生的实验兴趣会得到明显提高,另外实验课程在设计上,增加了集体设计实验方案和共同协作进行部分实验内容,增加了学生间沟通和协商的机会,团队协作能力同样得到明显的提高。反观文字编辑、制表制图能力的提高和实验报告写作能力的提高百分率相对较低表明,这些能力的培养并不能通过一两次实验就能得到大幅度提高,而是需要反复的锻炼才能得到理想的效果。
三、结论
目前对《综合与设计性化学实验》的改革更多地强调个人研究能力和创新能力的培养,而忽略了对团队协作能力的培养,而且对实验过后形成的报告关注度相对较低。
通过对综合设计性实验的三方面的教学改革,学生不仅在文献检索和整理能力、实验方案的设计能力、实验过程中分析问题和解决问题的探究能力、创新能力方面得到提高,而且在团队协作能力和实验报告的写作能力方面得到相应的锻炼和提高,这对于毕业班级学生顺利开展毕业论文,乃至培养研究型、创新型人才都具有很大帮助。
对《综合与设计性化学实验》的教学改革不需要明显的人力投入和物力投入,在安全的实验室环境下,通过有限的学时,可以让学生学到更多的知识和能力,可操作性强,便于管理、实施和推广,对今后教学建设与改革工作有较高的参考价值。
参考文献:
[1]吴性良,陆靖.综合化学实验内容及课程体系的设计[J].实验技术与管理,2001,18(2):108-120.