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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
实验前实施安全教育考核制度
在进行化学实验课程之前,学生对化学实验了解得往往不多,虽然对实验项目兴趣浓厚,有迫切进行实验的欲望,但对实验的机理、内容和安全知识却是知者甚少。传统的安全教育安排在这个阶段,让学生系统地了解相关安全知识,确实具有一定的效果。但教师在讲并不表明学生一定在听,由于多种原因,能完全掌握安全知识的学生较少。台湾清华大学在这方面实行的是安全教育结合化学实验室的准入制度。学生在进入化学实验室之前,必须通过相应的安全教育和考试,并把通过安全考试作为进入化学实验室的必要条件。安全教育方式多样化,学生可选择选修安全教育课和网络教育等不同方式。在考试前往往还会安排进行一次集体授课,请专业的实验室安全人员来进行讲解。对于缺考或考试不合格的学生,会安排重修和考试,直至合格后才准进入实验室。在安全考试面前人人平等,即便是来访的资深教授也要在进入实验室进行实验前通过安全考试,否则是不允许进入的。我们传统的实验安全教育也有自学和集中授课环节,但往往缺乏的是安全考试制度。进行安全考试能在一定程度上提高学生安全学习的效果,同时把其作为进入实验室的必要条件,能让学生在思想上充分重视,避免了传统安全教育方式中学生可听可不听的懈怠局面。台湾清华大学在授课方面也尽可能以形象教育方式为主,用实物演示、图片展示等教育方式来提高安全教育效果。例如,在讲解实验室灭火知识时,重点强调需要沉着冷静,及时判断火势大小、原因并正确使用消防器材:局部着火,顺手用湿布、沙子等材料盖灭;火势较大时,依据着火原因和火情使用适宜的灭火器材;火势无法控制时,及时断电关气,迅速离开并立即报警。在讲解使用灭火器材时,可以把常见的各类灭火器向学生展示,同时用示范的方式给大家进行演示。通过这样的系列课前安全教育与考试,让每名学生都掌握相关安全知识,提高安全意识和安全能力。这不仅保障安全教育的效果,而且最大限度地减少了实验室安全事故。
教学过程中强化安全教育
传统安全教育方式往往只重视课前的安全教育,在教学实施过程中和结束后并没有实质性的安全教育内容。这也给学生造成误解和思维定势,认为安全教育只是走过场,对于化学实验室安全管理制度也产生不在意的心理,因而易于发生实验室安全事故。在日常实验室安全教育方面,台湾清华大学采取了一些很有特点的措施。例如在每间实验室门口都有危险提示标志,说明该实验室可能产生哪些危险,同时也提示禁止在该实验进行不恰当行为(如吸烟、带入磁性物体等)。每个实验室需要使用的危险试剂、药品都需要进行登记和专人保管使用,在实验室门口醒目的位置建立文件夹,放有该实验室使用的危险药品的性质和预防、处理措施的资料,不断提醒进入实验室的人员要时刻进行规范操作和安全处理。他们还专门成立环安中心来进行实验室安全检查和安全设施维护工作,往往每学期有多次的安全检查。相比之下,内地高校实验室的安全制度实施则相对不力,有些安全检查流于形式,这是需要认真改进的。在化学实验教学过程中需要不断强化安全教育。我校在进行每项化学实验之前,都要求学生进行预习,不仅要对实验机理和实验过程进行预习,而且需要查明实验中每一个用到的试剂与药品的物理、化学性质和安全特性(MSDS)[10]。这样能有效提高学生的安全意识,同时也能指导学生在实验中进行规范操作,避免安全事故。为了能提高学生在化学实验教学过程中的学习效果和安全觉悟,我们计划让学生自己进行实验安全监督。学生相互进行实验操作监督,对实验设施和实验环境提出安全意见,不仅使学生实验操作更加规范,而且让他们时刻具有安全意识,同时也改进了实验室环境和条件。在这个过程中,毕竟学生的经验尚浅,教师应当在合适的时候进行引导,以取得更好的实验教学和安全教育效果。学校提倡在实验前和教学过程中将实验安全教学引入案例教学方式,对社会上最近发生的安全事故和实验室以往的安全隐患进行分析。这样既可以提高学生的学习兴趣和视野,同时也让学生了解正确的安全处理方式。例如在使用金属钠的实验中,在课堂上让学生对“实验室中金属钠着火是否能直接用水进行浇灭?”进行讨论。这样不只是教师直接灌输关于金属钠的安全知识,还让学生在讨论中更加深刻了解金属钠的性质,同时也让学生正确掌握用砂土隔绝氧气而灭火的手段。当然,如果在确保安全条件下用少量金属钠为学生进行教学演示,将能取得更直观的教学效果。这些安全教学方式和手段都是在教学过程中对学生进行安全教育的强化,能让学生在潜意识上强化正确的安全理念和掌握实验安全技巧,培养学生进行化学实验的综合能力。
课后安全评价巩固安全教育效果
传统教学方式忽视了实验结束后对学生的安全教育。实验结束后,学生只是对实验过程进行复述,对实验结果进行处理并书写实验报告。在调查中发现,大多数学生都以获得实验产物的多少来衡量实验的成败,而对实验的规范操作和安全事项不加重视。为了能达到安全教育与实验教学一体化,在课后对学生的安全教育是极其重要的。引入学生对实验安全的自我总结评价方式,能让学生对实验过程的安全进行有效的总结,达到将安全教育贯穿整个实验教学过程的目的。在实验报告中增加实验安全评价一项,让学生从安全角度去审视自己的整个实验过程:实验仪器装置是否按照要求搭建,原料称取时是否有撒漏,实验过程中废气是如何处理的,实验结束后的废料是否进行规范处置等,对每次实验操作进行安全总结。只有这样才能让学生时刻意识到实验安全的重要性。对于那些实验操作不规范、存在实验安全隐患的学生,虽然侥幸得到实验预期的产品和结果,但整个实验严格来说是不合格的。传统教学方式并没有让这些学生意识到问题所在,通过实验后的安全评价能让他们进行这方面的自我批评和改正,真正在实验能力上得到提高。因此推行课后自我安全评价教育方式,能进一步巩固整个实验教学过程的安全教育效果。
病理实验室的工作环境一直受到多种化学品的影响,其中以甲醛、二甲苯和DAB影响最重,要想制定相应的防护措施就先要了解这些化学品对病理实验室环境危害的程度。
2化学品安全存放要求
化学品存放应以2011年国务院修订的《危险化学品安全管理条例》为依据,根据不同化学品的性质与特点建立相应的存放模式,同时对每种化学品建立MSDS(化学品安全技术说明书),让操作者更容易、更直观的了解化学品的理化特性、安全防护、泄漏处理等情况。
2.1一般化学品存放要求
化学品区域要独立,不能和其他物品混放,其内严禁吸烟和使用明火,并在存放区域醒目位置设置明显标志。化学品应存放于阴凉、通风、干燥处,避免日晒,还应隔绝火、热、电源,并注意防水。
2.2特殊化学品存放要求
2.2.1易燃易爆危险品
病理实验室常见易燃易爆危险品有乙醇、二甲苯、甲醛,该类化学品存放必须有独立的危险品仓库,坚决不能整箱堆置存放,必须拆箱分类存放于专用的化学品防爆柜中,并于防爆柜外部醒目位置张贴其相应的MSDS,并配备灭火装置。该类危险品的存储温度不能超过30℃,应在存储位置悬挂温度计由专人进行监控并记录。平时易燃易爆危险品的存储量适量即可,不提倡过多储存。
2.2.2腐蚀化学品
病理实验室常见腐蚀化学品有盐酸、硝酸,对于该类物质的存放应放置于专门的强酸、强碱储存柜中,并于箱体外侧张贴MSDS。该类储存柜采用进口的聚丙烯(PP)材料,耐酸碱强度高,也易于清洗,很多从事实验室防护设备的公司均有出售。该类物质必须与碱类物质、易燃易爆物品分开存放,不能混存,因该类腐蚀性化学品易挥发,以免发生反应造成危险。
2.2.3剧毒或致毒化学品
对于该类物质病理实验室比较少见,如氧化汞等。该类物质从安全角度考虑作者不建议病理实验室存放,本院是由药剂科联系专门机构进行存放,使用时由专人送至病理实验室,用多少取多少,用完后送回专门存放点存放。
3化学品的使用
化学品在使用时根据需要量领用,不能随意领用。在领用时要严格遵守双签名的原则,由科室负责人和化学品管理员审核签名后领用,并将使用情况详细记录于化学品使用记录表。使用过程中未使用完的试剂放置于托盘中,同时根据试剂在MSDS中的理化特性贴上相应的化学品标示。对于配制的试剂要配备相应的存放容器,并在容器醒目位置贴上标示注明其试剂名称,配制日期和有效期。对于过期试剂或失效试剂按照废弃液体处理流程处置。
4化学品防护原则及措施
4.1防护原则
病理实验室针对化学品防护要严格遵循以人为本的原则,无论是病理实验室规划设计还是个人防护物品配置都要从人的角度考虑,因为这关系到工作场所的环境保护和工作人员的身体健康,不可忽视。
4.2防护措施
病理实验室的防护措施要从两方面来阐述:病理实验室的整体规划设计和个人防护措施。
4.2.1病理实验室规划设计
病理实验室整体规划设计要严格区分污染区、半污染区、清洁区,并建立相应的缓冲带,同时要制定标本接受流程、取材工作流程和制片工作流程,将工作制度化和标准化。对于污染较大的区域要适当的增加空间,这样有利于稀释空气中挥发的有毒化学物质。对于空气污染区域要配置相应的空气净化系统,以降低空气中毒性化学物质对人体的伤害,如在取材室要安装配有标准排风系统的取材台,而制片技术室要安装通风柜,使包埋、染色等易接触有毒化学物质的操作能在通风柜中进行。对于易挥发的有毒化学物质要密封保存并加强相关区域的通风,一般要求室内与外界空气的更换次数不少于2次/h,某些特殊的室内(如取材室、标本储存室)通风至少要换进空气6次/h,有条件的单位可以使用环保试剂替代,不过相对成本会提高。取材后的标本应储存于独立的标本存放室内并配备冰柜,可有效的降低取材室的甲醛浓度。工作区的温度控制也要有相应的要求,根据P2实验室工作温度一般控制在18~27℃,温度过高,会加剧挥发性化学品的挥发。
4.2.2个人防护
(1)要加强个人的防护意识,对病理实验室工作人员要定期进行培训,危险意识不能松动。
(2)在防护物品配备方面要齐全。在接触化学品的过程中,口罩、帽子、手套、防护衣是必备品,有条件的单位还可以配备防护眼镜、活性炭口罩、防酸手套以及独立洗眼台。
(3)员工必须定期体检,可及时发现问题并解决问题。最后,要加强监督,由病理科负责人组建监督小组,针对科室内部人员工作中的防护问题进行自我内部监督。在此值得一提的是,南京组建的病理质量控制委员会对于很多单位工作环境中甲醛、二甲苯严重超标等不符合规范的情况进行监督,这种监督效果往往要好于科室内部的自我监督,南京的组建经验值得在很多地方推广。
5化学品泄漏处置
病理实验室在工作中,有时会出现化学品倾覆的事情发生,导致化学品暴露在外部。当少量泄漏时,操作人员穿好防护物品,并用干布或吸水纸吸干已暴露的化学品后置于黄色垃圾袋中,交废物运送处由专门机构集中处理。泄漏物较多时,要根据化学品处置流程与原则将泄漏处置分为初期应对、抢险救援和后期处理三个阶段,并根据这三个阶段建立规范化的化学品泄漏处置流程。本院目前使用的化学品泄漏处置流程见图7。
6化学品废弃处置
病理实验室的化学性废弃物比较多,这些废弃物如甲醛、二甲苯等有毒有害物质不能直接通过下水道进行排放。就目前情况来看,很多医院的相关责任部门不具备该类废弃化学品的处理资质和能力,这就带来了如何处理这些废弃化学品的问题。目前,病理实验室产生的化学性废弃物主要来自组织固定、组织脱水、制片染色这三个环节,由于接触环节人员较多,作者建议指定专人负责病理实验室化学性废弃物的处置。在处置过程中废弃液体放置于专门的密闭有盖的化学桶中,且最大存放量不能超过该桶的2/3。在化学桶外侧要贴上标签,注明科室和试剂成分。在这里要特别说明一点,化学废弃品不能混合放在同一个桶中,因为目前很多处理机构只能处理单一类型的化学品。当化学桶达到最高存储容量时,由医疗废物收集人员从病理实验室将其收集,用专用收集车送至专门机构作无害化处理。
7总结
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:高校 化学实验室 药品 管理
中图分类号:G482 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)06(a)-0000-00
0 引言
化学实验室药品库房管理是高校实验室管理工作的重要组成部分,一直以来人们都是采用手工记录的方式管理化学实验室药品,而化学药品种类繁多,且它们的保存、分类方法不尽相同,这就加大了管理人员的工作,使得在管理过程中常会许多问题,如药品积压、药品变质,这时如果可以利用计算机网络全方位的检测和管理实验室的药品[1],这样不仅能够提高实验室药品库房管理水平,还能提高管理工作效率,从而保证学生实验教学工作顺利的进行。
1 化学实验室药品库房网络平台电子化管理系统
(1)快速查询化学药品的各种信息
该系统可以录入化学药品的各种信息,如化学药品的类别、中英文名称、规格、库存量、产地、单价、总价、物理化学性质、存放地、药品危险[2],以便使用者能够更好的进行化学药品的查询。
(2)合理的购入和领用管理流程
在购入时,使用者在提出申请上交申请单之后,该系统会自动的对于实验室库存的药品进行比较,然后删除库房已有的化学药品,系统再进行汇总并将汇总结果反馈给管理人员,由实验室化学药品库房管理者审核和购买。在领用时,使用者在提出申请之后,该系统会自动进行检索,以查找出药品存放的位置,然后由使用者领出该药品。
(3)数据信息安全保障
该系统设置了使用者可以自由查询化学实验室药品库存情况和领取情况,但是化学药品的录入和库存需要该系统管理人员的特定密码才能进入,这样就可以防止他人使用非法的手段进入该系统破坏或修改数据信息,同时系统还会实时的备份数据,以保证数据的安全性。
(4)系统界面
该系统最大化的简化了使用界面,其可以让使用者在不经培训的情况下就能使用该系统。该系统采用简单明了、容错能力强、易于操作的按钮菜单式操作,其可以用来快捷明晰的打印各种化学药品报表。
2 高校实验室药品库房网络化管理
(1)化学药品购入管理
购入管理主要分为学生实验教学药品购入、本科生毕业论文所需药品购入、教师科研所需药品购入,其是对化学药品的每一笔购入进行系统的录入管理。其中学生实验教师药品购入管理流程是:首先,根据实验教学大纲上的实验项目有实验员录入实验过程中所需的实验药品;然后由教师填写实验项目和学生人数,网络化管理系统就可以根据实验项目、学生人数和实验员录入的实验药品自动的计算出该实验项目所需实验药品的具体数量,并将计算得出的结果交给实验员,由实验员来处理,来提出购买的申请。本科生毕业论文所需药品购入管理流程是:首先,由指导教师填写化学药品申请书,如化学药品的类别、中文名称、英文名称、规格、化学性质、药品危险提示、备注等;然后由实验员提出申请。教师科研所需药品购入管理流程与本科生毕业论文所需药品购入管理流程一致。
(2)药品领取管理
药品管理主要包括领取单位、化学药品、领取数量、领取人、资金来源和领取时间等,其是对化学实验室药品库房药品的领取进行的管理。领取单位在领取了药品后,网络化管理人员及时将该信息录入到该界面中,系统就会自动的归纳、汇总并打印出领用的凭证单,然后由领取单位进行签字,以备后续的查看。
(3)药品购入和领用查询
购入查询包括购入记录查询和提交药品购买申请审核查询,其是对学生、教师、实验室所购买的药品进行查询管理。在该界面中,如果完成药品购买申请审核,那么系统就会在申请者登入本系统时自动的提醒申请者及时领取药品,以减少化学实验室药品的积压。领用查询是查询实验室药品的消耗情况,以便直观的了解药品的消耗,从而控制实验室经费的使用量,该界面同时设置了排列设置和查询设置,以便更加方便的查询到自己需要的信息,但是该界面只能进行查询,不能进行修改、打印。
(4)药品库存查询
库存管理包括化学药品名称和库存数量等,其是用于统计化学实验室药品的库存量。
(5)系统管理
系统管理包括采购人管理、领取单位管理、领取人管理、使用者权限管理、资金来源管理、系统密码的设置与修改、系统数据初始化等[3],该界面主要用于维护系统。使用者权限管理是为了保证化学实验室药品库房数据的安全性、准确性;使用人或使用单位采用不同的账号来进行管理,每个账号的设置了不同的权限。在主界面上,用户可以自行选择按钮或菜单的方式进行该系统。
3 采用网络化管理高校化学实验室药品库房的效果
(1)实现化学实验室药品库房管理信息化,提高工作效率
传统的化学药品的管理是通过手工操作完成,其工作效率不仅低而且误差大。随着网络化管理的使用逐步促进了药品库房管理信息化,网络化管理具有快速、准确、可靠的特点,实施网络化管理能够完成手工操作无法完成的工作[4]。采取网络化管理模式在一定程度上减少了库房管理人眼、教师、学生申请和领用药品的工作量,并节约了人力、财力、物力等方面的资源,同时提高了库房管理人员的工作效率。
(2)有效减低化学实验室药品库房的库存量,提高实验资金使用效益
随着高校实验教学的改革和创新实验项目的开展,教学和科研过程中所使用到的化学试剂需要不断的更新,这样不仅增加化学试剂的库存量,还会给传统的化学库房管理带来困难,特别是容易受潮、分解的化学药品,这就需要定期的清理库房,并将受潮、分解的化学药品处理掉,从而造成大量实验资金的浪费。而网络化管理方向比较统一,且化学教学和科研所需的药也比较稳定,因此,采用网络化管理模式可以根据使用量和库存量对药品进行合理的采购,从而有效的控制化学药品的采购量,避免大量积压药品,进而提高化学实验资金的使用效益。
(3)促进化学实验室药品库房规范化管理
化学药品从入库、库存、出库到使用过程中,采用网络化管理模式实现整个过程的规范化管理。尤其是通过系统单元模块的划分和管理人员的配置,能够准确的统计药品出入库的信息。
4 结语
对高校化学实验室药品库房进行网络化管理是一个有意义的尝试,对于物流不发达且化学实验教学需要各种各样的化学药品的地方高校来说,对其化学实验室药品库房进行网络化管理不仅能够更快捷、准确的管理化学药品,还能减少管理工作人员的工作量,同时减少药品的积压量,以提高实验室药品的利用率。
参考文献
[1] 郭红玉.高校化学药品库的安全和网络化管理[J].化工时刊,2014,02:40-43.
[2] 张秋云,马娟,张玉涛等.地方高校实验室化学药品的安全管理[J].安顺学院学报,2015,04:125-126.
【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.
【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。
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
关键词:生物化学;实验教学模式;改革;开放实验室
新时期对我国高校的人才培养提出了新的要求,对于生物化学教学来说,也不再以学生技术能力培养和理论知识讲解为主,更多的是培养学生的学科素质和创新能力。为了有效实现教学目标,学校需要根据新课标的要求改革实验教学模式,同时还要为学生建设开放实验室,给学生带来更多的学习、实践机会,并充分发挥实验室的作用和价值,实现创新型人才的培养。基于此,本研究针对生物化学实验教学模式改革与开放实验室建设展开了研究。
1改革生物化学实验教学模式和建设开放实验室的必要性
众所周知,实验教学在生物化学教学中是非常重要的内容,同时也是学校教学活动的重要组成部分。通过实验教学,学生不仅能正确理解理论知识,还能在实验操作过程中提高学生的动手能力,增强创新意识,提升生物化学知识的应用能力。传统模式下的生物化学实验教学都是在规定的实验室内进行,由于课程时间有限,学生实验操作的时间也会受到限制,在此教学模式下,学生无法提出内心的疑问并发挥潜在能力,进而无法获取更多的知识,甚至阻碍了对学生创新能力的培养。因此,为了帮助学生更好地学习和发展,提高学生的综合能力素养,一定要对现有的生物化学实验教学模式进行改革,以此来满足对人才培养的需要,因此,开放实验室这种新的教学形式应运而生。学生可以在开放实验室教学中,结合自己的实验内容和实验所需,使用相应的实验设备和实验材料;还可以根据自己的喜好创新实验,结合所学知识设计实验等,不但能实现对我国创新型人才的培养,还能有效激发学生的实验兴趣和积极性,帮助学生在实验过程中获取更多新的知识。由此可知,加强学校开放实验室的建设很有必要。
2生物化学实验教学模式改革的策略分析
2.1利用现代信息技术,激发学生的学习兴趣
在新时期,要想对现有的生物化学实验教学模式进行创新和改革,还需要从教学方法入手,充分借助信息技术的优势,实现生物化学实验教学模式的改革。为了将信息技术的优势和价值发挥出来,生物化学教师可以利用课余时间,将常规实验和容易理解的实验拍摄下来[1]。可以在开展生物化学实验教学时向学生展示,也可以让学生根据视频模仿实验。为了有效提高生物化学实验效果,老师还可以提出相应问题让学生解答,如在实验课开始之前,老师需要让学生说出实验注意事项,这样一来,不但创新了实验教学模式,还有效提高了实验效果,为日后开展开放式生物化学实验奠定了基础,更重要的是,改变了课堂教学环境,激发了学生对生物化学实验的兴趣。如关于“种子的萌发条件”的探索,老师就可以借助计算机给学生播放一段关于种子萌发的视频、图片或者动画,让学生自己动手实验并总结出种子萌发需要的条件。
2.2突出学生课堂教学的主体地位
在传统的生物化学实验教学中,老师会在实验过程中讲解学习目的以及实验原理,更多时候是一步步教会学生如何操作,学生需要做的就是听话照做。在整个实验教学过程中,学生的学习地位比较被动,在这种教学模式下,要想更好地培养和提高学生的创新能力和综合素质具有一定的难度,因此,需要进行改革和创新。为了更好地培养学生的创新意识和能力,老师在开展生物化学实验教学时,不要过多地讲解实验步骤、目的等,只需要告诉学生在实验过程中需要重点关注的地方和注意事项,让学生在实验过程中主动探索和操作,这样不但可以突出学生课堂教学的主体地位,还可以给学生带来新奇的教学体验,有效激发学生的学习兴趣和探究欲望[2]。如在含有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加新制氯水,一边滴一边摇晃,直到红色褪去。提问学生红色消失的原因,让学生自己探究,效果比老师讲解好得多。结果:有的学生认为是氯气与水反应生成的HCl和HClO中和了NaOH所致,还有的学生认为是氯气与水反应生成的HClO具有强氧化性,使红色酚酞变成无色物质。这样不但突出了学生的主体地位,还能让学生在探究学习中更好地掌握化学知识,并在实验过程中得到最终的验证结果。
2.3加强生物化学实验教学的多元化发展
传统模式下的生物化学实验教学方法非常单一,虽然也帮助学生学习和掌握了知识,培养了动手能力,但并没有实现高效课堂的构建,而且这种单一的实验教学方法,时间一长就会被学生厌弃和反感,反而不利于实验教学的进一步开展。因此,需要进行改革和创新,采用多元化的形式展开生物化学实验教学,使生物化学实验教学能够在课堂之外的地方获得更好的发展和应用,更能满足社会的发展现状以及人才培养的要求。在新时期,老师需要给学生带来更加多元化的发展渠道,引导学生多关注多元化实验教学的发展方向,如将生物化学实验教学与生活联系起来、与科研创新结合起来等,都能在改革实验教学模式的同时,带给实验教学更多的创新力量。
3开放实验室的建设模式
3.1开放实验室的时间
在传统模式下,生物化学实验一般都是在固定、封闭的环境中展开的,学生即使想做实验也只能在实验课上进行,因为只有这个时候实验室才开放。因此,学生想要及时利用实验来验证自己的观点很难实现,而经过一段时间以后,学生的想法又不那么强烈,反而不利于学习和探究。在这种情况下,为了帮助学生更好地学习和探究,培养学生的实验素养,需要延长实验室的开放时间,更好地满足学生的学习需要,如安排人员在实验室值班,将实验室开放时间调整为周一到周六上课时间,也就是全天开放,直到晚上十点关闭[3]。这样既延长了学生的实验时间,还保证了学生的休息时间,有效提高了实验教学效率。此外,学生不会再受到实验时间的限制,可以随时进行实验并验证自己的想法,更有利于学生的学习和发展。
3.2开放实验室项目
开放实验室还需要向实验项目、研究生、科研老师以及需要完成学科论文的学生等开放。只有全面又有针对性地开放,才能真正实现开放实验室的建设。第一,对实验项目开放。在生物化学实验教学中,很多实验项目没有时间限制,只要学生递交的实验报告符合要求,就可以随时进行实验操作;当然,如果学生对实验效果不满意,也可以重新申请实验[4]。需要注意的是,实验室的开放并不只是对生物化学实验的开放,如果其他专业的学生想要实验,通过审批之后也可以进入实验室。第二,对科研教师开放。很多老师为了设计教案或者完成课堂教学任务,想要通过实验深入分析和研究,也可以进入实验室。由于实验室有一定的安全隐患,虽然学校开放了实验室,但是实验人员必须得到批准后才能进入,目的是更好地保证学生安全。第三,对毕业学生开放。很多学生在写毕业论文时,实验室也可以为其提供实验条件和指导。但是对于这部分学生,需要指导老师与实验室管理人员联系并统一安排,在实验结束后,由指导老师签字。
4开放实验室的建设过程中存在的问题
虽然加强开放实验室的建设可以有效提高学生的实验能力和水平,实现对学生素养的培养,但是仍然存在以下问题:第一,实验指导老师的素质水平和能力不足。生物化学实验需要专业、有经验的人员进行有效指导,甚至有很多实验教师没有接触过。在这种情况下,便需要专业的、有丰富经验的实验指导老师提供正确的指导。第二,加强开放实验室的规范管理。加强实验室管理在开放实验室的建设中非常重要。实验室管理与图书馆管理、教具管理等不同,具有一定的特殊性,很多化学制剂存在危险性,如果不规范管理,会增加实验室安全风险。尤其是开放实验室,给实验室管理带来了更大的挑战,因此,还需要重视实验室规范管理。第三,加大对实验室建设的投入力度。要想建设开放实验室,学校还要加大资金投入力度。一方面,实验室建设需要资金支持;另一方面,由于实验室的开放会提高实验仪器的使用频率,为了更好地保证实验效果和精准性,还需要定期对实验仪器和设备进行修理和保养,而这也需要资金支持。
5结语
新时期想要通过生物化学实验教学为社会培养更多优秀的综合性人才,还需要加强对生物化学实验教学模式的改革以及开放实验室的建设。只有对传统教学方法、内容进行创新,才能将学生课堂主体地位凸显出来,进而提高他们的主观能动性,使其主动探究实验,提高个人能力。要想实现这样的教学效果,还需要重视开放实验室的建设,只有在两者的配合下,才能真正实现对人才的培养。
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关键词: 实验室管理 制度化 规范化 服务化 信息化
学校化学实验室是学校办学的重要组成部分。随着新课程改革的不断推进,教育内容和手段的不断更新,化学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。如何强化管理,真正将实验管理工作纳入制度化、规范化、服务化、信息化的科学管理体系,是化学实验教师面临的重要问题。笔者作为一名化学实验管理员,谈几点化学实验室管理的做法。
1.管理制度化
即使实验管理有章可循,建立和完善各项规章制度根据实验室的具体情况,建立了实验室的岗位规范,实验教师职责;仪器、设备、药品保管、使用制度;仪器维修、损坏赔偿制度,学生实验操作规范;实验室安全、保卫、环境卫生制度,化学危险品领用制度等。做到在使用中逐步完善;在完善中自觉执行,一切按制度办事、运行,切实做到有章可循,有矩可守。近一年来又制定了使用实验室的有关规定,如不允许学生带食品进实验室上课,不得擅自带出实验药品等实验室管理制度,为此我在实验课上、教研组教研活动上,同师生共同研究并解决有关问题,收到了良好的效果。这些制度的实施,使实验管理有章可循,确保实验工作能正常有序地开展。
例如:教师每学期初应配合授课教师制订《实验教学计划》,教师应在学生分组实验前一星期将《学生实验通知单》送达实验室,演示实验提前三天将《演示实验通知单》送达实验室。实验教师据此安排,并做好实验准备。无实验通知单,实验教师有权拒绝实验准备并形成制度。实验后实验教师应如实填写《实验记录单》,并及时收回所借出的仪器。如有丢失或损坏,应及时填写《仪器报损(赔偿)单》。学年末将任课教师所有的实验通知单和实验记录单装订成册,为学校评估提供依据。
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,必须配备富有事业心、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。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。要关心实验教师的工作环境和安全保障体系。关心实验教师的生活待遇、劳动待遇、工作量核定、年度考核、职称晋级等切身利益,充分调动其工作的积极性和主动性。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,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存在的问题。增强实验教师工作的责任心,促进实验教学的有序开展。
2.管理规范化
即形成一套有效的管理模式,实验室的中心工作是使仪器、设备处于正常可使用状态,安全可靠,能满足实验教学的需要,这就要求我们在管理上下工夫。
实验仪器设备是学校的固定资产,是开展实验教学的物质基础。因此,实验室及其设备不得以任何借口挪为他用或闲置不用,以免影响实验教学的正常开展。实验仪器设备的配置应按照教育部的《中学理科教学仪器配备目录》实施。各类仪器分门别类排放。排放顺序、位置以配备目录的序号为主要依据,个别放不下的大仪器可适当调整位置。仪器应分橱分层定位存放,做到不挤压、不堆放。对移液管搞定管、分液漏斗等细长仪器可在层极中增加小间距的隔板增,这样不但少占空间,而且取用或清点都清楚方便。各橱柜应张贴仪器的定位卡,内容包含:编号、仪器名称、规格型号、数量、单位等。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入橱。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,保证仪器的完好,延长使用寿命。
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。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。
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,交由学校后勤处统一采购。
3.管理服务化
即以教学为中心开展活动,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,培养他们的创新素质。
此外可以积极开展主题明确的课外实验、科学探究实验。可以锻炼学生勤动手、动脑和实验的技能技巧,扩大学生的观察范围,培养学生自寻仪器、药品和代用品的意识,从中领会研究自然科学的一般方法和规律,有效地发挥创造能力。开放实验室是课堂教学的延续和补充,学生利用自由时间,在教师的指导下做实验课中未做好的实验或一些实验习题,也可做一些趣味性实验,增强感性认识。组织一些实验操作技能比赛和经验交流,可调动学生学习化学的积极性。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,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.管理信息化
关键词: 有机化学实验教学 教学改革 探索
有机化学是高校化学、化学教育,以及应用化学、高分子、环境工程等化学相关专业的必修基础课,有机化学实验作为对理论课的补充,是学生通过实践掌握理论知识的体验过程,也是培养学生掌握基本实验原理和实验技能的操作过程。在化学专业的教学体系中,有机化学实验课与有机化学理论课一样,在整个化学教学中占据十分重要的位置。
作为皖西南地区唯一的本科师范院校,安庆师范学院高度重视实验课程的建设,对实验教学进行了多方面的改革。依据我校的科研条件,对沿用的实验教材进行重新编写[1];开设综合性的实验,让学生在教师的指导下独立设计实验,培养学生的独立思考能力;每年在学生中开展“实验操作技能大赛”等活动,培养学生的综合能力。通过一系列的实验课教学改革,学生的实践创新能力得到了提高,由学生自主设计的科研项目多次在国家“挑战杯”设计大赛中获奖。本文从实验教学与考核的角度,对基础有机化学实验教学改革进行探讨。
一、重视传统教学经验
1.规范“三个”报告
学生的实验能力往往是在实验操作、回答思考题与完成报告等过程中培养出来的。一次系统的有机实验由三部分组成:实验预习报告、实验数据记录报告和实验报告。实验预习报告可以检验学生的预习效果,帮助学生对实验操作事先有一个清晰的整体把握;实验过程强调学生动手操作的能力,注重要求学生养成科学严谨的态度,依据不同的实验条件,记录观察到的实验现象,设计实验数据表格,规范条理的记录数据,同时学生对所记录的感性层面的现象和数据进行理论思考与解释,以便在实验报告中得出结论。实验报告是对整个有机化学实验的最终检验,包括实验目的和原理、实验步骤、实验现象、结果分析和结论,而学生在撰写实验报告时,必须字体工整,表达清楚,准确地阐述实验的原理、实验装置示意图、步骤、现象等实验过程并总结陈词。
2.规范学生实验操作
我校有机化学实验课程的开设是从性质实验过渡到合成实验和设计型实验。学生从验证实验现象开始,相互之间比较实验操作对实验现象的影响,培养实验中规范操作的意识;进而通过开设一系列对于粗产物分离和提纯的操作性实验,强化学生处理反应产物的能力;顺利过渡到合成实验后,教师发挥主导作用,就实验所需的合成条件,在学生深刻认识实验原理,以及粗产物除杂过程的基础上,指导学生举一反三,最终学会选择正确的实验仪器,设计合理的实验装置,完成设计型实验。
3.重视思考题和结果分析
教师以实验为基础,联系实验原理提出思考题,引起学生对实验的好奇心,提高学生观察实验现象和动脑思考的主动性。只有认真完成实验并加以理论分析,学生才能够很好地回答教师提出的思考题。回答思考题是对整个实验的再思考与提高[2],在实验中,教师围绕每个实验提出深刻的思考题,不但可以促进学生深入思考与学习,而且可以使学生较好地锻炼理性思维能力,从而达到较好的实验效果,提高教学质量。
二、有机化学实验教学改革的探索
1.学生实验与教师科研相结合
我校根据教师的一些科研课题开设开放性实验,学生自主报名,利用课余和暑假的时间参与实验研究,查阅文献,学习反应机理,进一步提出设想,在教师帮助下优化反应条件,并动手实验。参与这些实验的学生多数以这部分工作为起点开始自己毕业论文的撰写,并且为考研面试中的实验操作部分打下基础,更有提出一些较好设想并努力进行实验的学生凭借实验成果参加“挑战杯”大学生课外学术科技创作竞赛,其中《基于Ni(dmit)2分子自旋梯材料的制备和构效关系研究》获2009年全国三等奖。
2.开展有机化学实验的“双语教学”
应对我校化学化工学院的大多数毕业生都选择进一步深造的现状,考虑到提高学生的科研能力,帮助学生顺利通过考研面试,选择性地开展有机化学实验的“双语教学”[3]是必要的。对于同一个实验,同时开设中文和英文两组实验,让学生依据个人对英语的驾驭能力进行选择。实验完成后,实验报告必须用英文书写,这对学生以后撰写科技论文大有益处。对于学生来说有机化学实验英语教学是一个难得的系统学习运用专业词汇的机会,对以后工作、科学研究及进行学术交流非常重要。在双语教学过程中,为提高学生的英文写作水平,指导学生查阅与实验相关的科技文献,学习英文科技论文的写作方法,如何采取恰当的教学措施,达到既能帮助学生既掌握专业基础知识与专业词汇,又能掌握有机化学实验的技能操作的双重效果,还需要进一步探讨。
3.有机实验的微型化和绿色化
有机化学实验课程作为对理论课的重要补充,开设的课时量为108学时。实验中所使用药品大多数具有毒性和易燃性,实验流程也需要较长的时间,并且由于教育扩招,学生多,班级多,而实验室的资源有限,如何降低实验试剂的用量,节省实验时间,降低污染成为实验室需要解决的难题。
微型实验是近年来国内外迅速发展的一种实验方法和技术[4],它具有节能、安全、减少污染、实验迅速等优点,并且实验的微型化不影响实验现象的观察,还可以减少实验三废,对保证学生和教师的安全,提高经济效益和环保效益有实际意义。
近年来,超声波、微波、光、电及生物催化剂(酶、微生物、抗体酶)、绿色溶剂(离子液体、超临界流体、水)在有机合成中的应用得到了空前的发展,并形成了一系列先进实验技术[5]-[6],利用这些技术手段对于加快反应速度、提高产率、减少能耗、减小污染起到了意想不到的作用。比如在微波合成β-萘甲醚实验中,利用微波加热的方式取代传统加热,提高了反应速率,节省了不少时间。
三、建立新实验考核体系
实验课成绩评定是检查教学效果和激励学生认真完成实验教学内容的重要环节[7]-[8]。严格的考核是正确引导和激励学生的积极性,监督和检查学生学习效果及应用能力,提高实验教学质量的有效手段。
我校的实验课程考核包括平时考核、操作考查和期末实验理论考试,平时考核是指对学生的“三个”报告的撰写情况和平时表现进行打分,教师通过整个学期对学生实验过程的观察,对学生的真实水平有清楚的了解,根据学生的实验能力、思维能力、团队合作能力等多方面进行考核,这一部分占实验总成绩的30%;操作考查主要是就选定的设计型实验对学生搭建仪器装置和实验基本操作的动手能力,对实验原理、实验现象、实验过程中出现的各种问题的综合能力等多个角度进行考查,根据学生的操作与回答情况进行打分,这一部分占实验总成绩的30%。实验理论是基础有机化学实验课程必须掌握的一项重要内容,实验理论考试可促进学生在掌握具体的操作上更进一步理解各种操作的理论背景知识。实验理论考试主要对学生进行有关实验的理论知识、基本操作、实验现象、实验数据处理等方面的书面考试,实验理论考试成绩是学生实验成绩的重要组成部分,这一部分占实验总成绩的40%。
这种实验考核方式既考查了学生知识掌握的情况,又考查了学生的操作能力,还体现了成绩的真实性和公平性。
四、结语
我们对有机化学实验教学的改革,优化了实验教学体系,强化了实验教学环节。学生的实验技能训练和实际动手能力得到了有效加强,激发了学生的学习积极性,培养了科研创新精神,不少学生发表了质量较高的学术论文。学生的综合素质得到了有效提升,考上研究生的人数逐年上升,占毕业生总数的50%左右。他们基础扎实、动手能力强、敢于实践创新,受到了用人单位普遍欢迎,经过两三年实践就能成为所在单位的教学科研骨干。有机实验教学改革也大大促进了教师提高自身素质和业务水平的积极性,形成了教师与学生教学相长的良性互动。
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关键词:微型化学实验;科学素养;绿色化学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)04-0194-02
微型化学实验是1982年美国的Mayo博士和他的同事们研究试用的一种新型的实验方法,是将传统的化学实验在微型化的仪器中进行,利用较少的药品获得所需的化学信息。微型化学实验基于绿色化学理念,可减少资源消耗和环境污染,是化学实验设计、实验方法、实验手段、实验过程的重大变革。通过充分挖掘微型化学实验的功能价值,将为学生开展科学探究注入新鲜的血液和活力,培养学生的科学素养。
一、微型化学实验的特点和优点
1.便携易带。微型化学实验中的微型化学仪器体积小、质量轻,方便学生随身携带,因此,微型化学实验又称“活动实验室”、“可带走的实验室”、“学生个人的实验室”等。
2.节省实验经费。与常规化学实验相比,微型化学实验时试剂用量是常规化学实验的1/1000至1/10,至少可以节约90%,因此,微型化学实验可大大节约实验经费。另外,一些废弃的日常物品,如废弃的易拉罐瓶、喷雾香水瓶和花露水瓶等,可代替实验仪器进行化学实验,这样对于实验经费的节省更为可观。
3.操作简单,安全环保。大多数微型化学实验是在较小的塑料仪器中进行,操作相对较为简单。同时,实验中药品用量少,不容易发生爆炸、起火,也不容易发生有毒物质泄露等危险,对环境的污染较少,安全环保。
4.可节省实验时间,提高教学质量。微型化学实验仪器微小,药品用量较少,操作较为简单,因此,微型化学实验可以改变传统化学实验必须在实验室完成的惯例,由任课化学老师在化学课堂教学中边讲课边进行,可节省实验时间,提高课堂教学质量,提高实验效率。同时,因为微型化学实验操作简单、仪器微小、药品用量少、安全环保的特点,微型化学实验方便学生课后自主探究。
二、微型化学实验与学生科学素养的培养
微型化学实验具有便携易带、节省实验经费、操作简单和安全环保、节省实验时间的特点和优点,因此,笔者结合自身的教学经验,在日常教学中,积极利用微型化学实验,提高学生的科学素养。
1.利用微型实验激发学生的求知欲。传统的化学实验,“老师做、学生看”或者是“一人做、大家看”,学生的学习方式是“被动等待式”和“接受式”,因此学生往往对化学的兴趣不浓,缺乏求知欲。基于上述情况,笔者积极鼓励学生自己搜集相关材料,利用相对有效的药品,鼓励绝大多数学生动手做实验,使学生学习方式变为“主动式”和“探索式”,极大地促进了学生学习化学的兴趣,激发了学生的求知欲。
2.利用微型实验提高学生创新意识。微型化学实验可使绝大多数学生都有动手实验的机会,有利于发展学生思维,开拓学生视野,提高了创新意识。在氯气的实验室制备以及用生成的氯气制备氯酸钾和次氯酸钾(钠)的实验中,采用25克二氧化锰(过量)与40毫升浓盐酸反应,可产生2.70升氯气。与20毫升30%氯氧化钾(钠)反应制备氯酸钾(钠)需用氯气0.75升,与15毫升3mol/L的氢氧化钾(钠)溶液反应制备次氯酸钾(钠)需用氯气0.50升,氯气用量全计为1.25升,产生的氯气的“富余量”为1.45升。作为学生实验无法全部或大部进入通风橱操作,所造成的氯气污染在所难免。微型实验中,经过反复实验,学生将收集后留作性质实验用的两瓶氯气由常规实验模式的0.25升(125毫升集气瓶)改为0.12升(60毫升集气瓶)。氯酸钾的制备改为用2毫升30%氢氧化钾溶液与通入的氯气反应,需用氯气0.15升,可生成氯酸钾0.27克。次氯酸钠的制备改为用1毫升2mol/L的氯氧化钠溶液与通入的氯气反应,需用氯气0.05升,生成0.5克次氯酸钠,产生的氯气“富余量”为0.08升。同时,由于二氧化锰改为氯酸钾,也不需用煤气灯或酒精灯加热,装置简单、小巧。在此过程中,学生自己动手,反复尝试,形成了科学的探究方法
3.利用微型实验提高学生动手能力。传统的化学实验教学由老师演示、学生记忆,生搬硬套去应用,学生缺乏大量的实验操作(表象),更缺乏动手能力的培养。而微型化学实验,学生可以按照自已的意愿独立开展实验,在此积极探究过程中,可以提高动手操作意识,培养实验能力。在引导学生进行微型实验过程中,笔者鼓励学生利用生活中的废弃物开展小制作、小探究活动。如用盛装“安乃近”或各种片剂的药瓶代替常用的试剂瓶;用装过中药片剂的瓶子代替试管;用眼药水瓶和带胶盖的玻璃瓶组合代替滴瓶;利用草珊瑚含片的透明真空硬塑板制成微型井穴板;用注射器来代替滴液漏斗和分液漏斗等。这些学生自制仪器,虽然粗糙,但可避免常规玻璃仪器的易破碎的缺点,经久耐用。同时,适当地配给学生各种药品,让其利用自己的微型实验器械在空余时间内甚至在家中进行微型实验,增强学生动手实验的机会,提高学生的动手能力。
4.利用微型化学实验提高学生节约意识,提高学生环保意识。微型化学实验是在微型化的条件下对实验进行重新设计与探索,达到以尽可能少的试剂来获取尽可能多的实验信息,具有实验药品用量少、反应产物少的突出优点。因此可以提高学生勤俭节约的意识。同时,微型化学实验试剂用量少、仪器微型化,反应时产生的废气、废液、废弃物质的量就少,而且尾气、废液等吸收和处理也较容易。因此,微型化学实验可大大降低实验时燃烧、爆炸、中毒的危险,大大地减少了化学实验对整个周围环境的污染,既确保人身和实验的安全,而且提高学生的环保意识。
总之,在化学课堂教学中,笔者充分利用各种条件,积极推进化学实验的微型化,从而充分调动学生学习化学的主动性,激发学生的求知欲,提高学生的科学素养。
参考文献:
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[4]袁华,吴莉,邓惠文,等.有机化学实验中的绿色化学教育[J].科技创新报,2008,(16):211.
论文摘要:随着高等教育的发展和高校科技创新能力的提升,高校实验室的作用日渐凸显,实验室已成为学生培养创新能力的主要场所。高校实验室的安全问题在高校管理中处于十分重要的位置。文章针对新时期、新形势下,如何加强化工实验室的安全管理,建立实验室准入制度,如何应对实验室突发事故等方面,提出相应的管理措施,使高校实验室的安全管理工作逐步完善。
实验室是高等院校教学科研的重要基地,肩负着教学、科研和服务的三重任务。危险化学品广泛使用于化工实验室的教学、科研工作中。实验室具有药品使用频繁,人员集中且流动性大等特点。随着高校实践性教学的不断加强,学生进入实验室的人数逐年增长,[1-3]实验室的安全和环保工作面临着巨大的压力和挑战。因此,进一步加强高校实验室的安全管理已迫在眉睫。[4]
一、高校实验室危险化学品管理存在的问题
1.日常管理方面
现在许多高等院校实验室用化学品都是自行与试剂公司联系购置。这虽然减少了中间环节,价格上便宜了不少,但是造成了购买缺乏监督、管理混乱的后果。一些研究室药品用不完就存放在实验柜里,实验台上往往摆放着大量的试剂,禁忌药品混放情况随处可见。而且随着放置时间的延长,实验室内有毒有害气体浓度严重超标。长期在这样的环境下工作,对师生的健康将造成极大的损害。药品变质、标签破损甚至丢失、实验误操作等的情况也时有发生。
例如,2007年8月9日晚8时许,某高校实验室李某在准备处理一瓶四氢呋喃时,没有仔细核对,误将一瓶硝基甲烷当做四氢呋喃投到氢氧化钠中。约过了一分钟,试剂瓶中冒出了白烟。李某立即将通风橱玻璃门拉下,此时瓶口的烟变成黑色泡沫状液体。李某叫来同实验室的一名博士后请教解决方法,随即发生了爆炸,玻璃碎片将二人的手臂割伤。该事故是由于当事人在投料时粗心大意,没有仔细核对所要使用的化学试剂而造成的。暴露出了实验台药品杂乱无序、药品过多的问题。
2.学生安全教育缺乏,安全意识淡薄
现有化学、化工实验室的制度只是从宏观上对实验学生提出了进行化学实验的基本要求,很多具体的工作及技术缺乏正确的指导,存在管理制度针对性不强、可操作性较差的问题。大多数高校,在学生进入实验室前,没有强制性的安全教育要求。造成学生对安全的重要性和自己的责任缺乏必要的认识,存在野蛮操作、盲目操作等情况;一些学生由于专业知识缺乏,对实验室防火防爆、防腐蚀、防中毒、防灼伤等缺乏事故应急处置训练,一旦出现问题就手足无措,或忙中出错。
例如,某高校化学实验室的李某在进行实验时,往玻璃封管内加入氨水20mL,硫酸亚铁1g,原料4g,加热温度160℃。由于玻璃封管不耐高压,且在反应过程中无法检测管内压力。当事人在观察油浴温度时,氨水在高温下变为氨气和水蒸汽,产生较大的压力,致使玻璃封管爆炸,整个反应体系被完全炸碎。当事人额头受伤,幸亏当时戴防护眼睛,才使双眼没有受到伤害。这起事故暴露出学生对化学实验的危险性认识不足,安全意识淡薄;也反映出学校对有关化学实验的安全教育工作未能真正落到实处,这种实验必须在通风柜内进行,密闭系统和有压力的实验必须在特种实验室里进行。
二、加强高校实验室安全管理的对策
1.建立、健全实验室安全管理责任制
由于安全事故的突发性和破坏性,建立健全、规范的实验室安全管理责任制度是做好实验室安全管理的前提和基础。
第一是学校层面,大多数高校目前已经建立了学校、二级学院、实验室三级安全管理体制,[5]但是实验室危险化学品管理方面,还缺乏相应的制度。例如,没有明确指定学校有关职能部门(如保卫处、教务处等)代表学校行使在化学品的购买、储存、运输和使用过程中的监督管理权力,使实验室的药品购买处于无序状态,学校有关部门不了解各个实验室的试剂、药品的分布情况;第二,各化工类二级学院要切实实行危险化学品安全管理层层负责制,将责任落实到每个实验室、每个独立房间,做到“谁主管,谁负责;谁在岗,谁负责;谁做试验,谁负责”的岗位责任制,使每一位实验室人员都清楚地认识到自己在实验室安全中肩负的重大责任。
2.要有可靠的安全检查制度[6]
安全检查是对日常管理工作的加强和效果检验,如何进行安全检查、避免安全检查流于形式,检查内容与检查方法非常重要。目前各高校在重点节假日前都要进行安全检查,最常见的形式是学院各级领导组成检查团到各个实验室走一遍,各个实验室以打扫卫生迎接。不能说这种检查一点作用都没有,但是它的局限性是显而易见的。首先,人员不专业,各级领导大多已不在教学第一线,有的懂化工,有的不懂化工,存在外行看热闹的嫌疑。其次,时间紧,大多走马观花。所以人们只要把卫生打扫好了,就万事大吉。第三,人们对这种安全检查已习惯于应付,易造成思想麻痹,没有起到安全警示的作用。
因此要做好安全检查,首先检查内容要科学有效,应根据不同实验室的特点,制定有针对性的检查内容;其次人员要专业,应该组织那些有经验的、长期工作在实验室第一线的人员组成安全检查小组,这样才能真正查出问题。查出问题,要限期整改,如浙江大学制定了“浙江大学实验室安全与卫生检查制度”,并根据这项制度进行实验室安全隐患排查。实验室与设备管理处根据学校督查和抽查结果,将各单位的安全检查落实情况、安全隐患与问题、整改情况等在校园网上公示并督促整改。另外,学校还成立了实验室技术安全领导小组,对于院系无法自行整改的安全隐患,由职能部门帮助解决。这样就能够将隐患治理落到实处,避免了相互推诿、扯皮的情况发生。
3.建立实验室准入制度
高校实验室是一个危险源集中的场所,既有各种危险药品,又有各种危险设备,进行的实验又具有一定的危险性,因此建立高校实验室安全准入制度很有必要。[7]
实验室安全准入制度可以通过多种形式具体实施。例如美国高校实验室所有人员在进入实验室之前,必须仔细阅读本实验室、本场所应知应会,经考核合格,签订安全承诺书后,穿戴必要的安全防护用品,方可进入实验室参观、学习;香港理工大学等设置了强制性及非强制性的安全课程,学生均需接受学校安排的安全训练,考试合格后进入实验室。
有些内地高校也已实行了实验室安全准入制度。例如,清华大学从2004年开始,开设了主要针对材料系硕、博研究生的“实验室安全学”必修课,共16学时、1学分。天津大学把大学生安全法制教育纳入总学时,按0.5学分计入学生学习档案。浙江大学结合开展“平安校园”评估活动,建立了强制性的学生安全与环保教育制度,18-36学分,一、二年级学生利用在假期开展培训,学校提供网上课件,自己下载等,建立实验室准入制度,没有获得“实验室安全与环保”课程学分的学生不准进入实验室。
4.加强安全防护,配备安全防护设备、设施
实验室由于本身特定的环境,存在较多的安全隐患。如:玻璃仪器操作不当易造成割伤;高温加热可能造成烫伤或烧伤;接触危险化学药品容易造成化学灼伤、中毒等。因此,实验室应针对不同仪器、药品的特点,制定相应的安全防护措施,配备相应的安全设施和防护装备,例如:实验室要安装通风柜、紧急喷淋装置、洗眼器等;根据各个实验室特点配备急救箱、紧急处理药剂、防护眼睛、防毒面具等,放在固定位置,并且不上锁,通过教育培训使实验人员掌握正确的使用方法。
5.制定和完善事故应急救援预案
事故应急救援预案是指危险化学品由于各种原因造成或可能造成人员伤亡及其他较大社会危害时,为及时控制危险源、抢救受害人员,指导群众防护和组织撤离,清除危害后果而组织的救援活动。每个实验室都应依据本室危险化学品种类、数量和性质,建立一套预防事故发生的基本规则及处理事故的应急救援程序,使每一个进入实验室的人员都熟悉掌握,这也应是实验室准入制度的一个方面。
三、结语
高校实验室危险化学品使用品种较多、性质各异,存储和使用不当就会发生安全事故,所以实验室安全是确保师生员工人身安全的保障,是教学、科研工作得以顺利进行的保证。而只有通过健全并严格执行安全规章制度,落实安全责任,加强安全教育,加大安全检查和整改力度,才能在培养学生创新意识和创新能力的同时,培养学生的安全素质。
参考文献:
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[5]吕丽娜.实现资源共享,建立院办系管实验室[J].实验室研究与探索,2003,(4):126-127.
[关键词]基础化学实验;教学;法治教育;渗透;融合
1前言
党的十八届四中全会中明确提出全面推进依法治国的总目标,建设中国特色社会主义法治体系,建设社会主义法治国家。大学生是社会主义法治国家建设的重要力量[1],法律素养是大学生全面素质的重要内容之一,其法律素质的高低对于保证国家的长治久安、实现依法治国、建设社会主义法治国家,具有重大的现实意义,大学生法律素养的培养已成为社会和学校所共同关心的问题。
2现状分析
在现实生活中,法治教育内化为法律素养受到诸多因素的制约。随着大学生就业压力增加,一些高校为给了非法律专业学生的挤出更多时间应付各种有利于就业的资格证考试,降低了包括法律在内的其他软素质课程的教学与考查标准,法制教育停滞在一种“头痛医头,脚痛医脚”的注释法学层面,这极大地影响了学生法律素养的提高[2]。化学是一门以实验为基础的学科,体现在人类衣食住行的各个方面,在创新能力的培养和提高等方面,化学实验教学具有得天独厚的优势。在众多非法学专业中,化学与法律的关系尤为密切,如实验室安全、化学药品管理、废弃物排放等方面,都涉及到相关的法律知识。现阶段的化学实验教学实施过程中,因受到主客观条件的制约,还未充分开发与利用实验教学课程中的法律资源。在实验开始前,一般是指导老师进行实验室安全教育和讲解化学实验操作过程中的注意事项,较少从法律层面去诠释化学实验方面的问题,使得实验实践与法律知识相脱节。结合我校实际情况,笔者从五个方面开展基础化学实验教学与法治教育相互渗透融合的探索与实践。利用基础化学实验中的法律资源,使学生在开展实验的同时接受法治教育,提升法律素养,提高学生的综合素质与能力。
3基础化学实验教学中渗透法律知识教学的措施与实践
3.1树立法律信仰培养法治观念
一个人只有从内心深处真正认同、信任和信仰法律,才会自觉维护法律的权威。高校需要充分意识到法律意识和法治观念对培养优秀人才的重要性。通过开展专题报告、专家讲座、学术交流、主题演讲、知识竞赛等活动,在全校范围内营造一个师生共同学习法律知识的环境和氛围,师生共同提高法律素养,树立起对我国社会主义法律的信仰,培养正确的法制观念,坚决避免诸如“复旦大学投毒案”事情的发生。尤其是教师,要以身示范,言传身教,认真钻研教材内容,找出与其相关的法律知识的结合点,并运用自己独特的见解与思想渗透在教学中,让学生在学习过程中逐渐养成从法律的角度思考、分析、解决法律问题的思维习惯,真正实现法治教育进教材、进课堂、进学生头脑,将法律至上等法的原则融入到大学生的世界观和方法论之中[3]。
3.2实验室管理法制化和规范化
高校化学实验室是进行实验教学和科学研究的重要场所,实验室的安全是完成教学和科研的根本前提。学生在化学实验室的人流量一般很大,实验过程中的不确定安全隐患因素较多,实验室要按照相关规定,全面制定合理的实验室管理制度来确保实验安全,确保学生在健康安全的实验环境中学习和成长。化学实验所产生的污染物,虽然数量不大,但污染物种类多、组分复杂,且大都回收处理程度低,有的实验室甚至未经处理直接排放,虽然是小污染源,但对环境造成的累积损害不容小觑[4]。1998年化学废物列入了“国家危险废物名录”,对化学实验化学废物的排放都做出了相关规定,对于违反相关规定的,则必须承担相应的法律责任。在依法治国的时代背景下,实验室要不断探讨改进,在化学实验室药品的管理、废弃物的排放、防火防水防电等方面按照相关法律要求制定相应的实验室管理制度,使实验室的管理科学化、规范化和法治化。让学生从踏入实验室开始,就接受化学实验知识技能与法制知识的双重学习,在培养创新能力的同时提高自身的法律素养。
3.3实验教学内容与法律知识相渗透
基础化学实验内容涉及到的法律知识点很多。如化学实验试剂药品方面的相关法律条例涉及有《中华人民共和国刑法》、《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国矿产资源法》、《中华人民共和国职业病防治法》、《危险化学品安全管理条例》、《禁止化学武器公约》、《危险化学品经营许可证管理办法》、《放射性药品管理办法》、《化学品物理危险性鉴定与分类管理办法》等。实验废弃物排放方面的法律条例涉及到了《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国污染防治法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《危险废物贮存污染控制标准》等。合成实验中有关绿色化学、清洁生产技术、循环利用等科学技术内容,涉及到了《中华人民共和国清洁生产促进法》、《中华人民共和国可再生能源法》、《中华人民共和国节约能源法》等。实验仪器设备方面涉及到了《中华人民共和国产品质量法》、《中华人民共和国标准化法》、《中华人民共和国计量法》、《中华人民共和国特种设备安全法》、《特种设备安全监察条例》、《特种设备使用管理规则》、《固定式压力容器安全技术监察规程》、《移动式压力容器安全技术监察规程》、《简单压力容器安全技术监察规程》等。实验室防火防水防电方面涉及到了《中华人民共和国宪法》、《中华人民共和国消防法》、《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国电力法》、《电力设施保护条例》、《消防监督检查规定》、《青少年保护法》等。在基础化学实验教学过程中,既要传授相关的基础知识和基本技能,也要有意识、有目的、有计划地结合知识、技能中内在的法律知识渗透到实验教学内容中去,在潜移默化中不断提高法律修养,领悟法律制度是创造和谐、美好生活的重要保障和基础,唯有在法律的制约下,才能让化学科学技术正真造福于人类。
3.4实验操作过程与法律知识相渗透
在学生动手做实验之前,先明确实验使用化学药品时的一些注意事项,了解有关化学药品的相关法律知识,让学生切实感受到化学实验的谨慎性,树立严谨求实的科学态度。在化学实验进行中,指导教师要随时监督实验状况,帮助学生养成自觉节约资源、保护环境的良好习惯,避免学生过度使用化学药品,尤其在使用具有腐蚀性、有毒有害等化学药品时,坚决杜绝拿着药品到处走的现象发生。在进行实验废弃物的处理时,指导学生进行废弃物的初步处理,树立法律环保意识,树立正确的科学法治观念。除了要发挥好实验课堂教育的主渠道作用外,还要发挥社会实践的重要作用,让学生发现实践生活中的化学与法律的关系,如食品安全问题、工厂污水排放问题等,让学生在现实生活中真切感受到法律权限内自由自在、超越法律必受制裁的外部约束,培养学生应用所学去分析解决生活实际问题的能力,用自己所学的化学知识技能为社会经济发展服务。
3.5实验数据报告与法律知识相渗透
2016年,教育部了《高等学校预防与处理学术不端行为办法》。《办法》的第六条明确指出高等学校教学科研人员、管理人员、学生在科研活动中应当遵循实事求是的科学精神和严谨认真的治学态度,恪守学术诚信,遵循学术准则,尊重和保护他人知识产权等合法权益。第七条指出高等学校应当将学术规范和学术诚信教育,作为教师培训和学生教育的必要内容,以多种形式开展教育、培训。任何实验活动都离不开实验数据,对实验数据的尊重是实验工作者最基本的品质。实验数据不仅是重复实验的依据,而且也是优化实验的重要参考,所有科学上的讨论和质疑,都是建立在数据是真实的基础上。要求学生规范实验数据记录,严禁剽窃、抄袭、伪造、修改实验数据,实验数据不能用铅笔和圆珠笔记录,凡是修改过的数据必须要有说明和证明人的签字。在撰写实验报告、研究报告、论文投稿过程中对学生进行学术规范、学术诚信教育和指导,培养学生树立良好的诚信意识和法制观念,坚决抵制学术造假现象的发生。
论文关键词:实验室开放;教学机制;化学实验
化学实验是大学化学教学中极其重要的一部分,也是培养学生创新意识、创新能力的重要途径。通过实验教学开放式管理可以充分利用现有实验室设备和场所,提高其利用率,更重要的是它对提高学生的实验操作技能、切实开展综合性或设计性实验项目、推动并帮助学生开展科研和毕业设计具有不可替代的作用,另外也是培养学生实践动手能力和创新精神、实现高校人才培养目标的有效途径[1-3]。作为理工科院校,我系依托省级化学实验教学示范中心进行了一系列的实验室开放方面的教学改革的探索与实践,形成了相对合理的实验教学体系[4]。
一、实验室开放现状
(一)构建了合理的教学体系
为了实现化学实验的有效开放,实验中心首先对实验教学内容进行了分类:基础型、综合型和设计型实验。基础型实验强调各门课程有的基本实验技能的培养、基本实践能力的培养;综合型实验强调学科与学科的交叉、同一学科各知识点的交叉,注重知识综合运用能力的培养;设计型实验强调实验的探索性,充分体现学生对实验的设计、控制和分析实验的能力,注重培养学生解决实际问题的能力。减少基础性实验,增加综合性和设计性实验学时,提高教学质量,在进行实验教学内容改革时,注意三类实验的数目比。在规定的学时内将实验项目分为课内必做实验部分、课内选作部分,并在课外一定时间内开设提高实验部分。合理地设计综合型和设计型实验学时,充分利用实验室开放,增加学生的动手机会,提高学生自主解决问题的能力以及查找文献的能力,构建实验内容合理体系。
(二)建立了实验室开放的管理机制
实验中心制定了一系列行之有效的开放管理制度。各实验室将基本概况、主要仪器设备、可开出的实验项目等公布到实验中心网站上,供师生选择参考。另外,各实验室对课程相关实验、自主实验项目、教师科研项目、毕业设计项目等开放。实验中心根据提出申请的师生人数、时间以及各实验室的具体情况统一安排实验时间。对有特殊要求的实验项目应该提前向相关的实验室申请,实验室根据师生要求和具体实验室条件,准备仪器设备,安排实验时间,并及时通知申请人。
(三)存在的部分问题
开放的实验教学管理机制虽然在一定程度上激发了大学生的学习兴趣,并且提高了学生的实践动手能力和创新能力,但是在具体的实施过程中还是不可避免的存在一些实际问题。例如对于设计型实验,实验的周期相对较长,相对难度比基础实验要高,少数同学难免实验失败,在有限的时间内无法完成重做,部分优秀学生希望在实验学时结束后能继续深入下去,因此这就意味着实验室需要全天候开放才能满足要求。全天候的开放,大大增加了实验室工作人员的工作量,在人员数量有限的情况下,开放实验室的管理如不采取相应的措施,实验人员的工作积极性会受到影响,实验室的运行、各方面安全将无法保障。另外,对于一些自主性实验,其综合性更强,难度远超教学计划安排,这样就要求指导老师也要具有非常广泛的专业知识。
二、开放式教学机制的进一步优化
(一)实验项目分类开放
根据不同的实验项目,合理安排实验室和实验时间,把实验室的开放时间分为全天候、预约式和阶段式开放方式。对于“毕业设计”、“大学生挑战杯”、自主实验项目及部分学生参与的教师科研课题研究等类的实验项目设置为全天候、预约式开放项目。首先学生在取得这些项目、课题后,必须先提出实验室使用申请,经过各级领导签字同意后,安排进人实验室进行研究、实践,指导教师一般由经验丰富的教师担任,学生完全自主,包括使用的仪器、药品、实验时间,直至完成该项目或课题。而针对学生由于实验失败、结果不理想,请假等进行实验补做、重做等,或者实验在规定时间内难以按时完成,须延时的开放属于阶段式开放。
(二)学生参与实验室开放运行管理
实验室开放增加了实验室运行成本,包括试剂耗材成本以及人员管理费用等。引入学生参与实验室的日常运行管理,既有利于提高学生的综合素质,又能减少运行成本,将更多的经费投入用于指导教师和学生的激励中。为了确保在假期和晚上都能开放,实验室设置勤工俭学岗位,安排学生协助值班。上岗前对值班学生进行岗位培训,实验室人员不定期进行检查;同时在实验室安装安保设施,确保实验室安全正常运行。真正延长了实验室的开放时间,做到实验室全面开放。
(三)加强实验教师队伍建设
实验室加强师德建设,提高实验室教师的开放、服务意识;制定相应政策,将实验室开放人时数等与实验室人员的考核挂钩,鼓励实验室人员做好实验室开放工作。我系现有专业教师具有高学历、高职称、科研项目相对较多等特点。为了实现人才培养目标,提高大学生的创新能力、科研能力和实际动手能力,我们把教师的科研课题引入到了实验教学过程。组织优秀教师根据自己教学、科研项目设置符合本科生科研训练的项目并作为导师指导学生进行科研训练。
(四)加强实验室管理信息化建设
优化实验中心的实验教学网站,网站包括实验教学网络资源、优质实验课程课件、实验室动态信息、学生实验预约系统、信息数据源等,实现实验教学和实验室管理的现代化和信息化。实验室空间、资源实施全面开放,除提供实验内容的重复强化外,还为学生自主进行设计型、创新型、综合型、srtp和技能训练等实验提供保障条件和技术支持。