化工类大学生开展科研实验存在的问题与思考

康世民

(东莞理工学院 化学工程与能源技术学院 ， 广东 东莞 523808)

吸引大学生进入专业实验室开展科研能力培养已经成为高校实验室发展的一大趋势。在国家和政府鼓励“大众创业、万众创新”的背景下，很多科研实验室已经对大学生实现全方位的开放，这不仅能增加科研实验室的人力资源，同时也能提高大学生创新创业能力，为培养出国家和社会所需要的创新型人才做出贡献。基于生物质催化转化实验室以及其它化工类科研实验室向广大学生开放的长期实践，发现大学生在实验室安全和科研效率方面还存在一些问题，具体分析如下。

1 大学生实验室安全意识需要提高

1.1 化工类实验室安全风险高

化工类实验室是一种具有高安全风险的场所，且这种风险出现在实验研究过程中的各个环节，包括有毒、易燃易爆、强腐蚀性的化学品，高温高压的反应装置或设备，强放热或吸热的过程工艺，以及反应完后不可避免产生的“三废”(废气、废液和废渣)。若安全管理不当或操作失误，任何一个环节都有可能造成环境污染和人体危害，甚至引发爆炸和火灾等重大危险。因此，化工类科研实验室对其实验室成员的专业素养、操作技能和安全意识都有较高的要求，给研究经验不多的大学生带来了挑战。

1.2 大学生开展化工研究存在的安全问题

高校科研实验室通常由研究课题老师负责建设、使用和管理。当前高校老师事物繁多(如需要定期的备课、授课与批改作业，经常的文献调研、研究结果整理与项目申报，不定期的外出交流和企业调研等)，在实验室安全管理方面不可避免会存在疏落。从科研技能和安全风险认知角度来说，大学生属于实验室新手，也是实验室成员中最容易出现安全问题的一环。大学生在化工实验室中的安全风险包括以下几个方面：①很多大学生(尤其是低年级大学生)在进入化工实验室之前只掌握了常规基础实验技能，对专业性较强的操作以及先进仪器设备的使用缺乏了解和训练，容易造成操作盲区或设备损坏(如本实验室曾有大学生采用常规蒸馏水用做高效液相色谱流动相，导致色谱柱堵塞)。②大学生安全风险意识薄弱，对自己和他人的防护要求不严格，有时为了贪图方便不按操作规范进行(如开展涉及有毒气体的反应不在通风橱中进行或不戴防毒面具等)，容易造成人为事故。③由于专业知识储备和研究深度有限，大学生对有些化学反应特性(如硼氢化钠与水会剧烈反应甚至爆炸)在以前课堂上并无涉及且没有预先做功课，独立开展实验过程中容易导致“意外”事故发生。④一些大学生对实验室药品放置和废弃物处理方式缺乏正确的认知，又耻于向指导老师询问，导致一些不良现象(如把大量有机溶剂倒入下水道)时有发生。

1.3 建立规范的实验室安全方案及检查制度

基于上述大学生进入科研实验室存在的问题，指导老师责任非常重大，且非常必要建立规范、有效的实验室安全方案，具体可包括以下几个方面：①针对具体实验内容建立实验前准入制度。大学生必须提前了解实验室涉及的所有(包括自身实验和其他人实验)潜在安全风险问题；大学生必须掌握具体实验内容所涉及的操作方案、以及对专业设备的使用进行预先学习或培训。②严格要求实验室所有成员(包括老师和大学生)做好安全防护措施，养成良好的安全行为氛围。为此，本人所在实验室每年都会采购大量安全防护用品(包括一次性手套、防毒面具、护目镜、一次性口罩、劳工手套、灭火器等)，以提供充分的安全物质保障。③针对大学生较少接触的化学反应，指导老师有责任和义务对这些化学反应原理和性质进行实验前的分析和讲解，特别是涉及安全风险的部分需要着重强调并建立防护措施，杜绝开展安全风险未知的化学实验。④建立完善的药品保存与使用制度，要求大学生了解药品分类放置的重要性和必要性、确定药品按性质分类保存在专门药品柜中，并严格要求药品使用完后物归原处； 严禁药品带离实验室。⑤对于化学反应“三废”产品，坚决按学校要求建立实验室“三废”分类收集和保存制度，并严格要求大学生按制度执行。

在建立实验室安全制度和对大学生充分培训的基础上，安全检查是保证实验室安全运行的另一种重要措施。指导老师有必要开展定期检查和不定期抽查，从安全管理、操作规范、防护措施、药品保存、三废处理等多个方面对实验室安全隐患进行检查，强化大学生实验室安全意识，避免安全事故发生。另一方面，积极引导大学生参与安全管理，组织安排大学生担任实验室轮值安检员，以增强大学生的主人翁意识和提升大学生的责任意识。

2 大学生科研效率现状与思考

2.1 大学生科研效率低下

当前，化工类大学生在科研实验方面的研究效率并不高，主要有以下几个方面原因。

2.1.1科研时间较为零碎

当前化工专业学生基础理论课程较多，且有一定的时间花费在其他活动方面。因此，除了大四第二学期学生做毕业论文(设计)，其他阶段很难有整片(如连续3天)的时间进入科研实验室，给一些需要长时间或连续性的化工反应操作带来了挑战。

2.1.2科研自主性不强

很多大学生进入科研实验室是基于自己的科研项目(如大学生创新创业项目、大学生“攀登计划”等)。在项目研究过程中，学生不仅需要了解当前国内外科研动态，而且需要有明确的研究目标和思路。但当前大学生对文献(尤其是英文文献)查新和追踪能力水平较弱，且很难长期坚持，以致很难充分了解所研究课题的前沿进展。在具体研究过程中，大学生较少自己独立设计实验，主要是在指导老师提供详细实验方案的情况下完成具体实验操作。有些学生甚至没有明确的课题和目标，只是跟着课题组研究生打下手、做一些低技术含量工作(如刷瓶子、洗试管等)。

2.1.3研究成果整理能力需提高

在完成实验工作后，对实验数据开展计算与分析、撰写研究报告是化工实验研究的必要一环，也是提高大学生综合创新能力的重要组成部分。当前我校在第5学期开设了实验设计与数据处理等理论课程，整体来说学生经过该课程学习后对化工数据处理的相关软件和技能有一定的了解。但是对进入科研实验室的大学生(尤其是大一、大二学生)来说，在实验数据整理和研究报告撰写方面还有巨大的学习和改进空间。主要包括以下几点：①实验完成后没有马上对数据进行分析处理的良好习惯，导致数据无法给后续实验提供及时的参考，有时甚至会使数据遗忘；有些大学生甚至在完成实验项目很长一段时间里，都只是留给指导老师一堆紊乱的、未经整理的数据。②没有对所得数据进行整理成为更有展示度的图表的习惯，部分学生对一些专业绘图软件(如Chemdraw)的使用并不熟练。③大学生缺乏系统化的科技论文(报告)写作培训，对研究报告(或学术论文)的撰写能力较弱；一些大学生甚至没有撰写研究报告(或学术论文)或研究成果的分享意识，认为实验做完后自己知道结果就行了。

2.2 提高大学生科研效率的思考

针对当前大学生低效科研的问题，结合本实验室发展现状，有以下思考。

2.2.1在保证学业要务的情况下制定有效实验计划

由于本科生学业繁重，在工作日开展实验研究的时间上很难具有连续性，指导老师很有必要为本科生制定一个不影响学习情况下的实验计划。在具体安排方面，可综合考虑以下两种做法：①充分利用周末时间来完成主要反应所需要的长时间工作，并以平常的课余零碎时间来完成实验前的准备工作(如化学反应装置搭建等)和反应后处理工作(如仪器设备清洗等)。②考虑到大学生每周开展实验的时间实际上不多，在整个项目时长安排方面根据情况适当延长，以保证学生有足够的时间完成实验项目。为此，可吸引和鼓励低年级(如大一、大二)本科生进入实验室，并将他们所开展的研究项目与后续的本科毕业论文相结合，这样不仅可以保证实验研究的延续性，也有利于提高学生积极性。经过长达2～3年的专业研究，有利于实验项目的研究深度，有利于提升大学生的科研创新能力和实验技能，也有利于提高本科毕业论文的质量和水平。

2.2.2建立提高学生自主性的训练方案

在大学生申请进入科研实验室获批后，为了提高大学生的实践能力和自主能力，指导老师可从以下方面引导学生开展科学研究：①实验前向大学生详细讲解当前研究课题的意义和前景、国内外研究进展以及本实验室研究方向特色等，以开阔学生的思维和增强学生的兴趣。②强调文献查询的重要性，并对一些常用的化工文献数据库(如中国知网、Web of Science、 ACS、RSC、ScienceDirect等)的使用方法进行介绍和讲解，鼓励学生经常追踪了解当前自己所研究领域的最新进展。③引导和鼓励大学生自主设计实验，在确保没有安全风险下支持大学生独立完成实验操作，并对实验结果或现象与大学生及时讨论和反馈，以增强他们完成实验的成就感。④对于没有明确实验目标或不自主开展实验操作的学生，应暂停其研究项目，以保证实验室良好的研究氛围。

2.2.3加强大学生对数据处理与科技报告撰写的培训

实验数据处理和研究报告的撰写有利于深化大学生对整个研究的认知，巩固所学习知识和应用技能，并提高解决实际问题的能力。为了加强大学生这方面的能力，指导老师可以开展以下几点工作：①及时向大学生阐释科学研究包括文献调研、实验方案设计与操作、结果分析与数据整理、研究报告(论文)撰写等全过程；强调数据处理和研究报告是科研实验过程中重要的一环，从思想上加强大学生对科研全过程的认知。②有必要不定期组织全体实验室成员就专业方向的数据处理问题进行解答和指导，并建立研究生—高年级本科生—低年级本科生对数据分析技能传授的“传帮带”良性发展体系。③学校或者学院有必要针对性地开设相关选修课或专题报告(如科技论文写作指导)，组织专业教师指导学生开展科技报告(论文)相关资料的整理与撰写，从而促使大学生掌握相关科技论文的写作方式与技巧，并培养其良好的学术规范。④建立激励机制，对大学生所撰写的研究论文在国内外公开发表后给予一定的表扬和奖励，并作为学生评优的重要支撑，从而激发学生参与的热情和积极性。

3 结论

大学生开展科学研究有利于提升大学生的创新意识、创新能力以及实践能力，对培养创新型人才具有重要意义。在化工类大学生实验研究过程中，实验室安全方面应当引起重视，建立规范的实验室安全方案及检查制度非常必要。为了提高化工类大学生的科研效率，指导老师有必要帮助制定有效的实验计划、从提高大学生自主性角度出发建立训练方案，加强大学生对数据处理和科技报告撰写的培训。