高校化学实验易耗品量化估算的研究与实践

徐 登, 魏登贵, 屈德宇, 王 皎, 蔡宏伟

(武汉理工大学 化学化工与生命科学学院, 湖北 武汉 430070)

高校化学实验易耗品量化估算的研究与实践

徐 登, 魏登贵, 屈德宇, 王 皎, 蔡宏伟

(武汉理工大学 化学化工与生命科学学院, 湖北 武汉 430070)

针对目前高校化学实验室在易耗品管理上的经验化和粗放化现状,依据化学实验中常用易耗品的特性和使用特点,提出了易耗品的量化估算数学模型。该量化估算模型为化学实验室易耗品的采购与管理、实验室经费的分配和使用,尤其是化学实验室的科学化、信息化管理,提供了一种新的管理思路,对其他类似实验室亦具有一定的参考价值。

化学实验； 易耗品； 量化估算； 损耗成本

近年来,随着高校招生规模的不断扩大、新开专业的增多,以及对学生创新实践能力的强化培养,实验教学成本在逐年递增[1-3]。因此,如何节约实验教学资源和成本,合理分配实验教学经费及资源,保证实验教学的高质量运行,一直是高校实验室优化管理工作的关键所在[4-5]。

高校化学实验室,作为实践性教学的重要平台,对于提高相关专业学生基础能力和综合素质、培养学生创新实践能力具有不可替代的作用[6]。然而,作为支持化学实验室日常运行最常用的易耗品,因具有价格低、种类多、数量大、型号杂、使用范围广等特点[7-8],至今无法对其用量和成本进行较为科学的估算和管理,导致实验管理人员以及管理部门对化学实验室易耗品的采购与管理仍处于传统的经验型、粗放型、应急性阶段,与日新月异的信息化时代不相适应[9]。

本文根据多年来高校化学实验室管理及教学经验,依据化学实验中易耗品的特性和使用特点,引入统计学意义上的人均损耗率,用于构建易耗品用量和损耗成本的量化估算数学模型。经初步实践证明,所提出的量化估算数学模型,可以较好地估算出化学实验室在学期/学年需要补充的易耗品种类、数量和成本,达到了合理安排采购计划、有序使用运行经费的目的,为化学实验室科学化、规范化、信息化管理奠定了良好基础。

1 化学实验易耗品量化估算思路

1.1 化学实验易耗品特点

根据《高等学校材料、低值品、易耗品管理办法》有关规定[10],易耗品指玻璃器皿、元件、零配件、实验小动物等。而在基础化学实验室涉及到的易耗品主要有玻璃仪器及器皿、塑料橡胶制品等,种类繁多且复杂,既包括一次性易耗品(如滤纸、pH试纸、一次性滴管等),又包括可重复用易耗品(如玻璃烧杯、坩埚等)。因此对化学实验易耗品的成本估算,需根据其特质和属性分门别类,构建新的数学估算模型。

1.2 人均损耗率的提出

对于可重复用易耗品,从多年以来我校化学实验室配置的种类、数量及学期/学年补充数量中发现,该类物品的损耗与其本身特性、使用频率及学生操作水平等因素直接相关,一定数量的学生损坏相应配置物品的数量基本固定。因此,对于该类易耗品的量化估算,本文从统计学角度出发,引入人均损耗率这一概念,其含义是指对某一具体可重复用易耗品,学生个体在使用过程中将其损坏、不可再次使用的概率,是对该随机损坏事件发生的可能性的度量。其大小既与易耗品材质特性及损坏难易程度相关,同时与学生的使用频率及操作水平相关。

为合理确定人均损耗率的大小,根据可重复用易耗品材质特性及损坏难易程度,进一步将其细分为以下4类:

(1) 易碎玻璃制品,如10 mL普通试管、5 mL离心试管、5 mL量筒等；

(2) 一般玻璃制品,如250 mL锥形瓶、250 mL容量瓶等；

(3) 耐用制品,包括难碎玻璃制品(如干燥器等)、陶瓷类制品、竹木制品、塑料橡胶制品等；

(4) 金属制品。

因人均损耗率与学生个人操作水平密切相关,根据可重复用易耗品的类型及学生的总体素质,同时考虑到易耗品在实际配置时还有个人用和共用2种情况,依据多年来我校学生损坏物品登记表及购置统计情况,最终确定不同类可重复用易耗品的人均损耗率,如表1所示(该表为我校化学实验中心拟定的经验数据,仅供参考)。

对于一次性易耗品,其与化学试剂的使用特点类似,属于100%消耗的物品,可参照化学试剂量化估算的思路来建立数学模型[11]。为简化统一数学模型,将其视为100%损耗的物品,相应的人均损耗率设定为100%。

表1 各类可重复用易耗品的人均损耗率

1.3 易耗品量化估算方法

根据某一学期/学年的教学任务,依据参加某实验课程/某实验项目的班级数、学生人数及物品配置量,以人均损耗率为核心,量化估算易耗品在每一学期/学年班级、实验项目的损耗数量及成本,再逐步推算至实验课程、实验中心的损耗数量及成本,其估算流程如图1所示。

图1 易耗品量化估算流程图

2 化学实验易耗品量化估算数学模型

利用人均损耗率,建立如下实验课程量化估算数学模型:

(1)

其中,R——某实验课程易耗品损耗成本；

xi——参加第i个实验项目的班级数；

yi——参加第i个实验项目的班级人数,一般取

自然班35人/班；

zij——第i个实验项目中第j种易耗品单一学生配置量；

φij——第i个实验项目中第j种易耗品人均损耗率，对于可重复用易耗品,φ值可参考表1设定；对于一次性易耗品,φ取100 %；

pij——第i个实验项目中第j种易耗品的市售单价。

一个实验中心每学期/学年易耗品总损耗成本S,即为该实验中心承担的各门课程中易耗品损耗成本的总和,即：

(2)

其中,S——实验中心低值易耗品总损耗成本；

Rk——第k门实验课程中易耗品的损耗成本；

k——实验中心实验课程数；

σ——校正因子,σ∈[1.0,1.2]。

考虑到实验项目中统计整理出的易耗品有少量遗漏,具体每种物品的损耗率有些许差异,以及物品配置时的破损、学生使用过程中的浪费等情况,在量化估算中,引入校正因子σ对上述理论估算结果进行适当校正,以尽量达到与实际情况吻合的目的。

3 量化估算模型实践验证

以下分别以我校某学期分析化学和有机化学实验课程中2个实验项目进行验证说明。

3.1 “可溶性氯化物中氯含量的测定”实验项目损耗成本估算

实验步骤[12]:准确称取1.5 g左右的粗食盐试样置于小烧杯中,加水溶解后,转入250 mL容量瓶中,稀释至刻度,摇匀。用移液管准确移取25 mL NaCl试液于250 mL锥形瓶中,加入25 mL蒸馏水、1 mL 50 g/L K2CrO4溶液,在不断摇动下,用0.1 mol/L AgNO3溶液滴定至溶液呈现砖红色即为终点。平行滴定3份,计算试样中氯的含量。

该实验所需易耗品种类及损耗成本量化估算结果如表2所示。

表2 某学期实验“可溶性氯化物中氯含量的测定”易耗品损耗成本估算

注:本文所用的易耗品参考单价来源于某玻璃仪器公司,下同。

3.2 “环己烯的制备”实验项目损耗成本估算

实验步骤[13]:

(1) 安装分馏装置,将5.0 mL环己醇及2.5 mL 85 %磷酸加入圆底烧瓶中,用小火加热混合物至沸腾,慢慢蒸出生成的环己烯和水。当温度下降,不再有馏出物时,停止加热。

(2) 将馏出物倒入分液漏斗中,加入等体积的饱和氯化钠溶液洗涤,分去水层；再用10 %的碳酸钠溶液洗涤有机层,从下口分去水层；用蓝色石蕊试纸检验有机层,如仍呈酸性,再用5 mL 10 %的碳酸钠溶液洗涤,直至有机层不呈酸性；用饱和氯化钠溶液洗涤有机层,从下口分去水层。

(3) 将有机层从分液漏斗上口倒入一干燥的小锥形瓶中,用无水氯化钙干燥粗产物,摇动锥形瓶,直到液体清亮为止。

(4) 将干燥后的粗产物过滤到圆底烧瓶中进行蒸馏,收集80～85 ℃馏分。

该实验,所需易耗品种类及损耗成本量化估算结果如表3所示。

表3 某学期实验”环己烷的制备“易耗品损耗成本量化估算

从表2和表3中可清楚了解到开展实验项目“可溶性氯化物中氯含量的测定”和“环己烷的制备”所需各种易耗品的种类、损耗量及损耗成本。根据各易耗品的实验项目损耗量,可为学期初的易耗品采购提供参考依据,避免采购量超过使用量,造成库存积压和资源浪费,如实验项目“环己烷的制备”中120 mm直形冷凝管,为保证实验教学的正常开展及资源的合理利用,在制订采购计划时,化学实验室除需要按照自然班人数在每个教室配置35个外,至少要准备10个库存量,以保证后续班级顺利开展实验。另外,根据易耗品损耗的合计成本,可为实验项目、教学任务的制订,实验室经费的分配提供有效、可靠的依据。而通过对上述实验项目的易耗品量化估算分析,实验项目“可溶性氯化物中氯含量的测定”和“环己烷的制备”中易耗品的班级平均损耗成本分别为45元和60元左右。虽然易耗品的单价低,但由于使用数量及种类多,使得易耗品的合计损耗成本较高。因此,为构建节约型校园,在实验教学中培养学生节约的意识及细心的习惯就显得尤为重要。

4 结语

化学实验室易耗品量化估算模型的建立,可以较为可靠地估算出化学实验项目、实验课程、实验中心易耗品的损耗数量、明细和成本,从而为化学实验室易耗品的采购、实验室经费的分配和使用提供了一种行之有效的管理思路,进一步提升高校化学实验室的管理水平和管理质量,亦为化学实验室成本及经费管理的信息化奠定良好基础。

References)

[1] 郭莹莹, 马文渊, 申达，等. 实验耗材集约与分散相结合管理模式的探索[J]. 实验技术与管理. 2014, 31(1):235-237, 241.

[2] 赵燕燕, 杜光玲, 张宏馨,等. 医学实验教学中心实验材料与低值易耗品的日常管理模式[J]. 医学研究与教育, 2009, 26(4):93-96.

[3] 刘其涛, 赵清滨, 井西学, 等. 高校实验教学耗材量化管理模式的研究与实践[J].实验技术与管理, 2011, 28(10):201-202, 208.

[4] 谭祖印, 谭敏, 张尚坤. 节约型校园理念下的低值易耗品采购管理研究[J]. 大学教育, 2013(12):36-37.

[5] 董亚荣. 高校实验室化学试剂管理创新研究[J]. 中国环境管理干部学院学报, 2015(1):76-79.

[6] 腾利荣, 孟庆繁. 高等教学实验室管理[M]. 北京:科学出版社, 2008.

[7] 王晓勇. 浅议加强高校实验室低值易耗品管理[J]. 科技信息, 2010(25):572, 538.

[8] 杨毅萍. 谈高校化学实验室低值易耗品的管理[J]. 太原师范学院学报(自然科学版), 2007, 6(4):96-98.

[9] 马文权, 刘晶晶, 张旭.实验教学用低值易耗品供应量化管理的思考[J]. 天津中医药大学学报, 2006, 25(4):244-245.

[10] 教育部.高等学校材料、低值品、易耗品管理办法[Z]. 1984.

[11] 蔡宏伟, 张振能, 魏登贵，等. 化学试剂用量及成本估算[J]. 计算机与应用化学, 2009, 26(9):1208-1212.

[12] 靳素荣, 王志花. 分析化学实验[M]. 武汉：武汉理工大学出版社, 2009.

[13] 刘军, 周忠强. 有机化学实验[M]. 武汉：武汉理工大学出版社, 2009.

Research and practice of quantitative estimation of chemical consumables in chemical experiments in colleges and universities

Xu Deng, Wei Denggui, Qu Deyu, Wang Jiao, Cai Hongwei

(School of Chemistry, Chemical Engineering and Life Sciences, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

In view of the experience and extensive situation of the present management of the consumables in university chemical laboratories, and according to the characteristics and utilization features of the commonly used consumables in chemical experiments, a mathematical model for quantitative estimation of the consumables is proposed. This quantitative estimation model provides a new management idea for the purchase and management of the consumables in chemical laboratories, and the allocation and utilization of laboratory funds, especially for the scientific and informationization management of the chemical laboratories, and also has certain reference value for other similar laboratories.

chemical experiment; consumables; quantitative estimation; loss cost

10.16791/j.cnki.sjg.2017.12.073

2017-05-09

徐登(1988—),女,湖北随州,硕士,助理实验师,研究方向为实验室安全管理

E-mail：csuxudeng@163.com

蔡宏伟(1965—),男,陕西铜川,博士,教授,研究方向为分析测试技术、计算化学.

E-mail：caihongwei@whut.edu.cn

G482

A

1002-4956(2017)12-0297-04