導(dǎo)語：分析化學(xué)實驗室開放共享新模式探索一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1分析化學(xué)實驗室的現(xiàn)狀

分析化學(xué)實驗是分析化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是學(xué)生學(xué)習(xí)分析化學(xué)的重要實踐環(huán)節(jié)，與分析化學(xué)理論課程密切相關(guān)，是化學(xué)、化工、生命科學(xué)、環(huán)境、材料、藥學(xué)、食品等專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)課程。分析化學(xué)實驗包括化學(xué)分析實驗和儀器分析實驗2部分，其中化學(xué)分析實驗是以4大滴定反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定實驗，著重強調(diào)“量”的概念，儀器分析實驗則以現(xiàn)代分析儀器為基礎(chǔ)，著重掌握儀器的工作原理和應(yīng)用，儀器的數(shù)量與種類對教學(xué)效果有極大影響?；瘜W(xué)化工國家級實驗教學(xué)示范中心（天津大學(xué)）設(shè)有本科生分析教學(xué)實驗室10個，實驗室面積2　013m2，擁有電化學(xué)、光學(xué)、色譜等各類儀器設(shè)備，其中包括高效液相色譜儀（HPLC）、氣相色譜儀（GC）、原子吸收光譜儀（AAS）、紫外可見分光光度計（UV－Vis）、熒光分光光度計等多種大型儀器。隨著新工科建設(shè)的不斷推進(jìn)，中央專項經(jīng)費投入的不斷加大，用于實驗中心基礎(chǔ)教學(xué)的儀器設(shè)備還在不斷地增加。盡管分析教學(xué)實驗室的教學(xué)儀器設(shè)備種類越來越齊全，數(shù)量越來越多，但采用傳統(tǒng)模式的儀器分析實驗教學(xué)體系和管理體系對于培養(yǎng)實踐能力強、創(chuàng)新能力強的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才的要求還有一定的差距［5－7］。（1）提升學(xué)生實踐能力的實驗課時有限，大部分實驗課時都用來做已經(jīng)設(shè)計好的驗證性實驗。課程時間的限制導(dǎo)致學(xué)生沒有充足時間對儀器設(shè)備進(jìn)行實踐操作，對實驗原理也并不能做到透徹的理解，在以后的探索實驗和綜合實驗中對儀器設(shè)備的其他使用方法也不能熟練掌握。（2）為優(yōu)化資源配置，大多數(shù)高校不會購置過多的同類儀器設(shè)備用于教學(xué)實驗，特別是20萬以上的大型儀器設(shè)備。為保障實驗教學(xué)，課堂往往采取分組實驗的教學(xué)形式，班數(shù)多，分組少；學(xué)生多，儀器少，導(dǎo)致課上學(xué)生的參與度不高，與儀器的互動性不強，學(xué)生幾乎沒有獨立操作儀器的機會。例如在“原子吸收法測定廢水中銅的含量”的實驗中，學(xué)生根據(jù)原子吸收光譜儀的套數(shù)進(jìn)行分組，每組3～4人，共同配制溶液，共同操作儀器，共享實驗結(jié)果，因此在實驗過程中，每個學(xué)生實際操作的機會非常有限。（3）出于教學(xué)目的購買的儀器設(shè)備資源主要用于本科生基礎(chǔ)實驗教學(xué)，在完成傳統(tǒng)教學(xué)任務(wù)后，儀器設(shè)備資源基本會處于閑置狀態(tài)，使用率不高。（4）由于空間、經(jīng)費、維護(hù)成本等各類原因的限制，大部分科研實驗室并不會購置太多儀器設(shè)備，而校內(nèi)科研人員的很多研究工作對實驗中心的儀器設(shè)備是有使用需求的，尤其是測試設(shè)備，更是科研工作的必要需求?；谝陨?點考慮，筆者提出了“動靜結(jié)合”“虛實結(jié)合”的儀器設(shè)備開放共享新模式，依托我校化學(xué)化工國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心，采取多種開放形式，提高儀器分析教學(xué)實驗室資源的開放共享程度，使儀器設(shè)備資源得到有效利用，充分發(fā)揮現(xiàn)有資源的效益，最大限度的為我校師生服務(wù)。

2探索開放共享的新模式

2．1開放共享新模式的特點。2．1．1“動靜結(jié)合”。使用現(xiàn)有的教學(xué)儀器資源，完成計劃內(nèi)的實驗教學(xué)任務(wù)，儀器設(shè)備便是靜態(tài)資源；使用現(xiàn)有的教學(xué)儀器資源，根據(jù)教學(xué)科研需求，合理安排，全部或部分面向?qū)W生、教師、技術(shù)人員等有需求人員進(jìn)行開放共享，為其提供資源支持和測試服務(wù)，儀器設(shè)備便是動態(tài)資源。在現(xiàn)有情況下，筆者可以采取“動靜結(jié)合”的開放共享模式，探索對儀器設(shè)備的充分利用，同時，通過這種開放共享模式，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間和空間，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實驗。在這種“動靜結(jié)合”的開放共享模式下，更有助于培養(yǎng)實踐能力強、創(chuàng)新能力強的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。2．1．2“虛實結(jié)合”。目前，虛擬仿真技術(shù)發(fā)展迅速，天津大學(xué)是較早進(jìn)行模擬仿真教學(xué)的高校之一，特別是化學(xué)化工實驗教學(xué)中心的虛擬仿真教學(xué)已經(jīng)走在我國高校的前列［8］。“虛實結(jié)合”是將虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)體系和管理體系中，學(xué)生可以運用虛擬仿真技術(shù)真切地了解儀器的構(gòu)造，掌握儀器的原理，并可以不受時間和地點的限制進(jìn)行模擬實驗。作為實體教學(xué)資源的有效補充，虛擬仿真技術(shù)的引入，為學(xué)生拓展了學(xué)習(xí)空間，提供了一個更加自由開放的實驗環(huán)境。2．2開放共享新模式的意義。2．2．1合理開放，促進(jìn)綜合實驗順利開展。儀器分析化學(xué)是使用精密儀器對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、化學(xué)特性進(jìn)行定性或者定量分析的方法，融合了化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、機械工程、計算機等多個學(xué)科的技術(shù)。在綜合實驗中，通常含有大型分析儀器的使用操作和常見的材料表征方法，目的是訓(xùn)練學(xué)生的實驗操作技能，提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的同時提高學(xué)生的綜合能力，擴大知識面，為做好畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)，同時也為未來可能進(jìn)行的科研工作鋪平道路。儀器分析實驗室作為實驗中心的一部分，應(yīng)面向綜合實驗合理開放，為學(xué)生提供更多操作儀器的機會。2．2．2立足實踐，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。為達(dá)到更好的學(xué)以致用效果，實驗學(xué)時之外，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣組建興趣小組，挑選感興趣的課題，查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計完整的實驗，使用分析化學(xué)實驗室的儀器做自己感興趣的課題。比如測定自來水中的氟含量、化妝品樣品中重金屬含量或某段河水中微量元素的含量等。尤其是當(dāng)今社會，人們對食品安全尤為關(guān)注，在對食品樣品進(jìn)行化學(xué)成分檢測的過程中，更需要借助分析儀器的測定。食品檢測工作中常用的檢查規(guī)格單位有pg級、ng級、μg級別，這些都是非常微小的重量單位，分析化學(xué)實驗室中的氣相色譜儀、原子吸收分光光度計等儀器可以提供更為準(zhǔn)確的測量精度，為學(xué)生的探索實踐提供有力保障。學(xué)生通過實踐獲取的實驗經(jīng)驗，會進(jìn)一步加深學(xué)生對各類儀器操作的理解，拓展學(xué)生在今后工作中進(jìn)行分析檢驗和質(zhì)量監(jiān)控的方法和手段，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。2．2．3鼓勵創(chuàng)新，積極參與競賽活動。科技競賽是大學(xué)生開展課外科技活動、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力的有效形式。很多科技競賽的項目都與實際問題相結(jié)合，需要較強的綜合解決問題的能力，如“卓越杯”創(chuàng)新實驗競賽，“化聯(lián)杯”實驗技能大賽等。在這些科技競賽活動中，都需要分析化學(xué)實驗室提供實驗資源和技術(shù)支持，分析化學(xué)實驗室開放共享顯得尤為必要?？梢詾閰⒓涌萍几傎惖膶W(xué)生團(tuán)隊開放綠色通道，嘗試探索實驗資源與科技競賽結(jié)合的開放模式，鼓勵學(xué)生實踐創(chuàng)新，解決實際問題。通過分析實驗室的開放共享，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力和團(tuán)隊合作精神。2．2．4充分利用，保障科研探索創(chuàng)新基礎(chǔ)實驗操作技能是科研創(chuàng)新的必要保障，科研創(chuàng)新也需要基礎(chǔ)實驗室儀器設(shè)備的支持。分析化學(xué)實驗室中原子吸收光譜儀可以測量微量金屬元素的含量；紫外分光光度計可用來對試樣進(jìn)行分子級別的測定；高效液相色譜儀和氣相色譜儀利用物質(zhì)間的作用力促進(jìn)物質(zhì)分離，能夠高效地測定不同物質(zhì)的重量及含量。這些儀器可以根據(jù)師生需求，合理安排，充分共享，既實現(xiàn)了資源的合理配置，又可以提高設(shè)備的使用效益［9－10］。2．3開放共享新模式的內(nèi)容。2．3．1儀器設(shè)備共享。在保障本科生教學(xué)任務(wù)的前提下，儀器分析實驗室的各類儀器最大程度開放共享，包括高效液相色譜儀、氣相色譜儀以及原子吸收光譜儀等大型儀器，也包括離子計、可見分光光度計、雙聯(lián)電解分析儀等各類小型儀器，最大程度滿足師生需求。除此之外，儀器測試常用藥品和必備消耗品等也在符合規(guī)定的前提下納入共享計劃范圍之內(nèi)。2．3．2實驗內(nèi)容共享。實驗教學(xué)的課程內(nèi)容同樣開放共享，對于分析化學(xué)實驗和綜合實驗課上沒有掌握的學(xué)生可以強化基礎(chǔ)實驗知識，學(xué)生能有更多機會鍛煉綜合實踐能力。分析化學(xué)實驗室也會將興趣實驗內(nèi)容開放共享，以解決實際問題為導(dǎo)向，拓展學(xué)生思維，給予學(xué)生充分自主權(quán)，引導(dǎo)學(xué)生獨立設(shè)計并完成實驗，以此來提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。2．3．3實驗指導(dǎo)共享。除了儀器和課程的共享外，教輔人員的服務(wù)同樣開放共享。以往的開放共享更多考慮的是儀器設(shè)備的共享，往往忽略教輔人員的作用，實際工作中實驗員操作儀器的水平和配制化學(xué)藥品的經(jīng)驗同樣影響著實驗效果。分析化學(xué)實驗室針對師生們的需求，有序安排實驗人員介入實驗和測試，對實驗設(shè)計方案進(jìn)行指導(dǎo)，對儀器操作和參數(shù)設(shè)定進(jìn)行指導(dǎo)，對樣品前處理和藥品配制進(jìn)行指導(dǎo)。依托實驗員的專業(yè)技術(shù)和實驗經(jīng)驗，針對實驗和測試中出現(xiàn)的各類情況進(jìn)分析，幫助師生解決問題，少走彎路，使實驗資源共享更加快捷高效。2．3．4面向人員。儀器分析實驗室面向低年級本科生開放，以利于其鞏固基礎(chǔ)知識；面向高年級本科生開放，為其畢業(yè)設(shè)計提供便利；面向教師和碩士研究生、博士研究生開放，為其科研測試提供支持。

3開放共享新模式的實施方法

3．1安全保障。開放共享，安全先行，開放共享的前提是做好實驗室安全教育與培訓(xùn)［11－12］。凡是需要進(jìn)入實驗室的人員，都要參加學(xué)校資產(chǎn)處網(wǎng)絡(luò)平臺的實驗室安全培訓(xùn)并通過安全考試，方可取得進(jìn)入實驗室的資格。實驗室管理人員定期安排所有實驗人員進(jìn)行安全知識教育培訓(xùn)，如觀看安全事故案例的紀(jì)錄片、消防安全演習(xí)、安全知識講座、安全知識考試、安全知識競賽等；實驗室需配備必要的消防設(shè)施，保障實驗場地逃生安全通道通暢，并根據(jù)實驗人員情況配備防護(hù)眼鏡、手套和工作服等個人防護(hù)用品；對于可能受到化學(xué)品傷害的實驗區(qū)域，必須配置實驗通風(fēng)櫥、應(yīng)急噴淋裝置、洗眼裝置和急救包；實驗管理人員需定期維護(hù)實驗室內(nèi)消防安全設(shè)備及用品，并做好檢查記錄，降低實驗室的安全隱患，確保實驗人員的安全和公共安全；實驗室管理人員根據(jù)分析實驗室實際情況制定對應(yīng)的安全應(yīng)急預(yù)案，提高突發(fā)緊急事故的處理能力。為保障儀器設(shè)備操作安全，分析化學(xué)實驗室內(nèi)儀器的開放共享采取持證上崗模式，測試者需經(jīng)過分析實驗室儀器使用培訓(xùn)，通過考試獲得培訓(xùn)合格證后，方可使用儀器進(jìn)行實驗。每學(xué)期，分析實驗室會根據(jù)課程安排和儀器設(shè)備預(yù)約情況，有針對性地開展集中培訓(xùn)，測試者可根據(jù)個人實驗需求參加培訓(xùn)。培訓(xùn)主要針對儀器構(gòu)造、實驗原理、實驗常用方法、實驗常見問題、儀器常用操作和注意事項等，培訓(xùn)結(jié)束后，通過培訓(xùn)考試的學(xué)生會獲得合格證，持該證可預(yù)約測試。3．2試劑與耗材管理。依托校資產(chǎn)處化學(xué)品管理平臺和材料平臺，建立試劑和耗材共享管理制度，在加強管理的同時提高共享效率。分析化學(xué)實驗室在符合規(guī)定的前提下為測試人員提供必備的常用藥品和消耗品，為儀器的使用提供更多的便利。比如在高效液相色譜儀的使用過程中，分析實驗室會提供必需的甲醇、乙腈和超純水；針對原子吸收光譜儀的使用者，分析實驗室為其提供配制溶液所需的容量瓶、移液管、刻度管、膠頭滴管等；在紫外可見吸收測試中，分析實驗室為其提供石英比色皿、擦鏡紙等；在氣相色譜測試中，分析實驗室為其提供樣品瓶、高純氮氣等。分析實驗室提供的這些必備的化學(xué)品和消耗品，減少了測試者前期準(zhǔn)備的精力投入，省去了測試者購買消耗品和攜帶溶劑的繁瑣步驟，避免了試劑的浪費和溶劑純度對測試結(jié)果的影響，提高了儀器開放共享的使用效率。3．3儀器操作說明。分析化學(xué)實驗室儀器種類繁多，為幫助測試人員在短時間內(nèi)掌握儀器設(shè)備的使用方法，盡快開展實驗，實驗員針對不同儀器設(shè)備做好使用說明［13］。對于相對簡單的分光光度計、離子計、雙聯(lián)電解分析儀等小型儀器，每臺儀器的實驗臺上貼有標(biāo)準(zhǔn)操作步驟和注意事項，測試者按照操作規(guī)程進(jìn)行操作即可；對于相對復(fù)雜的高效液相色譜儀、氣相色譜儀、原子吸收光譜儀等大型儀器，實驗員提前將儀器原理、構(gòu)造說明及標(biāo)準(zhǔn)使用流程拍攝成形象直觀的微視頻，并將微視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)，將其轉(zhuǎn)換成簡潔的二維碼后貼在對應(yīng)的儀器設(shè)備上，測試者掃碼即可觀看學(xué)習(xí)視頻。同時分析實驗室每個教室的墻上都貼有對應(yīng)儀器的簡介說明，包括設(shè)備型號、技術(shù)指標(biāo)、主要用途、測試的準(zhǔn)備工作和樣品前處理知識等，全方位幫助測試者掌握儀器設(shè)備的使用方法，早日開展測試工作。3．4虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用。為保障測試工作的順利開展，使用分析化學(xué)實驗室儀器的測試者需對儀器操作流程和實驗過程有充分的了解［14］。天津大學(xué)化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心的虛擬仿真系統(tǒng)為測試者提供了便利渠道。測試者可以登錄虛擬仿真實驗中心平臺，在系統(tǒng)中選擇需要使用的設(shè)備，通過虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行儀器操作，了解其操作流程和測試功能，可視化的儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)會加深測試者對儀器結(jié)構(gòu)的理解，生動的實驗測試效果則加深了測試者對實驗原理的理解。測試者可以根據(jù)實驗方案模擬測試，提前熟悉實驗流程，對虛擬仿真系統(tǒng)模擬的測試過程中報錯的部分做好優(yōu)化，更加有效地完善實驗方案。3．5預(yù)約平臺。利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)資源建立更加高效便捷的網(wǎng)上預(yù)約平臺。分析化學(xué)實驗室的首要任務(wù)是保障本科生的實驗課程，所以開放時間是根據(jù)每學(xué)期本科生課表制定。預(yù)約平臺根據(jù)課程安排和測試者的預(yù)約情況實時更新，方便測試者選擇合適的時間段預(yù)約測試，避免預(yù)約人員過多導(dǎo)致的擁堵等待情況，提高儀器設(shè)備使用率的同時保障測試人員的時間利用率。在儀器設(shè)備開放共享的同時，預(yù)約平臺也要做好信息登記，以作備案。3．6儀器設(shè)備維護(hù)。在分析儀器設(shè)備的開放共享的過程中，由于使用者儀器操作不熟練、操作流程不規(guī)范、測試樣品有雜質(zhì)，儀器使用頻繁過早老化等各種問題，都會不可避免地給儀器的維護(hù)帶來困難。面對可能出現(xiàn)的問題，本著“操作懂原理，使用需維護(hù)”的原則，實驗員不但要做好管理工作，同時也對測試者提出更高要求。如進(jìn)行高效液相測試的樣品進(jìn)樣前需經(jīng)過超聲、過濾處理，以免造成堵塞，測試結(jié)束后充分沖洗柱子，避免影響下一個測試的進(jìn)行；原子吸收儀測金屬含量時應(yīng)確定樣品的酸堿性，控制好空氣、乙炔氣的壓力，掌握吸光度偏低時的調(diào)試方法。實驗員遇到測試人員不能解決的問題要及時進(jìn)行指導(dǎo)，針對危險源如氣體鋼瓶、酸堿試劑、高溫設(shè)備要做好監(jiān)督檢查工作，及時制止危險操作，保障測試實驗的安全進(jìn)行。3．7測試廢液處置。針對測試產(chǎn)生的廢液采取分類處理方式，根據(jù)廢液類型倒入對應(yīng)的廢液專用回收桶，對于易揮發(fā)的廢液進(jìn)行密封保存，廢針頭和碎玻璃放入指定泡沫箱，實驗員定期將集中起來的廢液交給專業(yè)的廢舊試劑處理公司回收。在開放共享的同時也要做好宣傳管理工作，嚴(yán)禁測試者將廢液直接倒入下水道或丟棄到垃圾桶，防止因此造成環(huán)境污染和安全隱患。3．8實驗員隊伍的建設(shè)。隨著實驗室開放力度的不斷加大，實驗教輔人員也將面臨工作量不斷加大的實際問題。為了調(diào)動實驗員隊伍的積極性，根據(jù)工作特點建立合理的考核制度顯得十分必要。在實際工作當(dāng)中，通過以下幾種方式計算實驗員的工作量并與考核掛鉤：以實驗員所管理儀器的測試時長為依據(jù)計算工作量；實驗員開展的儀器培訓(xùn)工作，以及在興趣實驗、自主創(chuàng)新實驗中進(jìn)行的實驗指導(dǎo)也計算為工作量；隨著實驗室的開放，儀器設(shè)備利用率越來越高，出現(xiàn)問題需要維修維護(hù)的幾率也越來越大，所以儀器設(shè)備的維修維護(hù)工作也記入工作量；在儀器運行過程中，實驗員根據(jù)實踐經(jīng)驗提出的實驗教學(xué)改革和實驗技術(shù)的改進(jìn)也記入工作量，并根據(jù)貢獻(xiàn)程度在各類考核中予以優(yōu)先推薦。在做好工作量計算的同時，鼓勵和引導(dǎo)實驗員放寬視野，提高站位，適應(yīng)時代變化，提升自身業(yè)務(wù)水平，在做好本職工作的同時，通過參加講座、參觀學(xué)習(xí)、交流研討、閱讀文獻(xiàn)等方式提高個人知識儲備，以迎接新的挑戰(zhàn)和新的機遇［15］。3．9經(jīng)費保障。實驗室的開放程度增高，除了實驗員的附加工作量以外，儀器設(shè)備的損壞率會相應(yīng)增加，實驗藥品的消耗也會增加，相應(yīng)的各項經(jīng)費需求也在增大，所以實驗室長期穩(wěn)定的開放需要一定的經(jīng)費保障?；瘜W(xué)化工國家級實驗教學(xué)示范中心定期有專用經(jīng)費用于保障設(shè)備的維護(hù)維修；學(xué)校資產(chǎn)處的實驗室建設(shè)改革項目也為開放共享提供了資金支持；面向教師、博士生、研究生的有償測試所收取的費用也會補償動態(tài)運行時的消耗。4結(jié)語在新工科背景下，人才的培養(yǎng)更注重實踐性、創(chuàng)新性，設(shè)備儀器的開放共享，更多也是為人才服務(wù)，“傳之授之者易，立之達(dá)之者難”，教師隊伍作為實踐教學(xué)的重要一環(huán)，更要依靠個人強大的知識儲備、熟練的業(yè)務(wù)能力和豐富的操作經(jīng)驗，引導(dǎo)學(xué)生不拘泥于書本、不停滯于眼前、不局限于現(xiàn)狀，大膽創(chuàng)新，敢于實踐，挑戰(zhàn)自我，以達(dá)到開放共享促進(jìn)人才培養(yǎng)的最終目的。

作者:商闖 常靜 單位:1.天津大學(xué)理學(xué)院 2.天津大學(xué)化學(xué)化工國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心 3.天津大學(xué)化學(xué)化工國家級實驗教學(xué)示范中心