高校纺织类专业实验室建设的思考与实践

刘庆生，张丽平，徐荷澜，刘景艳，王春霞，周钰琦

（江南大学 纺织科学与工程学院，江苏 无锡 214122）

高等学校的主要职责包括人才培养、科学研究和社会服务，该三项职责的实施均需要实验室为其提供支撑，高校实验室包括基础实验室和科研实验室，基础实验室主要用于教学，科研实验室用于科学研究和社会服务。对于高校纺织类专业实验室建设和管理方面，已有部分纺织教育工作者对此进行了研究，包括四川大学的何国琼[1]、西南大学的蓝广芊[2]、太原理工大学的赵晓芳[3,4]、武汉纺织大学的李亚哲[5]、五邑大学的巫莹柱[6]、苏州大学的祈宁[7,8]、中原工学院的陈守辉[9]、齐齐哈尔大学的孙丹[10]、太原理工大学的吕学红和尚文静[13][11]、湖南工程学院的何斌[12]、沙洲职业工学院的沈霞[14]、武汉纺织大学的陈志军[15]、泉州师范学院的陈艳秋[16]、盐城工学院的葛元宇[17]和南通大学的叶伟等[18]。这些学者均对高校纺织类专业实验室建设和管理的某个方面或几个方面进行了论述，但针对新形式下，高校纺织类专业实验室的建设和管理方面的探讨不够全面。对此，本文拟以江南大学纺织科学与工程学院为例，对新形势下高校纺织类专业实验室的建设和管理进行探讨。

1 高校纺织类实验室建设和管理面临的新形势

1.1 新工科建设

2017 年2 月以来，教育部积极推进新工科建设，新工科是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择，是今后我国工程教育发展的新思维、新方式，由新一轮科技革命和产业变革导致的日益增长的工程科技人才需求不断加大，从而普通高等学校培养出的工科人才在素质能力方面的要求也越来越高。纺织工业是我国国民经济支柱产业、重要民生产业、国际竞争优势明显的产业，也是战略新兴产业的组成部分和民族文化传承的重要载体，在新冠疫情的防控中发挥了重要作用。而目前我国纺织工业的发展正面临发达国家“再工业化”和发展中国家加快推进工业化进程的“双重挤压”，这就要求纺织高等院校在“新工科”背景下，培养出工程实践能力强、 创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”纺织人才，以面对纺织产业面临的新形势。目前，江南大学纺织科学与工程学院两个国家一流本科建设专业——纺织工程和轻化工程顺应新形势下的需要，已对本科培养方案进行全面修改，以纺织工程专业为例，新版培养方案除了凸显纺织核心地位、突出纺织外，还对标新工科，体现学科间交叉和融合，新增了智能制造课程板块，加强了新材料板块，引入了绿色纺织板块，这就要求纺织科学与工程学院基础实验室满足一流本科建设的要求，以培养学生的工程创新能力。

1.2 实验室安全要求高，安全意识增强

高校实验室存在复杂性，对教学科研的重视程度高于实验室安全管理的现象还比较普遍，以致于近年来高校实验室安全事故频发。因此，教育部对高校实验室安全越来越重视。2019 年5 月22 日教育部发布了《关于加强高校实验室安全工作的意见》，2020 年5 月20 日教育部办公厅印发了《教育系统安全专项整治三年行动实施方案》，2021 年12 月8 日教育部办公厅发布了《关于开展加强高校实验室安全专项行动的通知》，2022年9 月29 日教育部印发了《教育部直属高校实验室安全事故实践追责问责办法（试行）》，2023年2 月8 日教育部印发了《高等学校实验室安全规范》，2023 年6 月26 日教育部发布了《高等学校实验室消防安全管理规范》。2021 年教育部实现了对教育部直属高校实验室安全的全覆盖检查，2023 年3 月30 日教育部办公厅发布了关于组织开展2023 年度高等学校实验室安全检查工作的通知，拟在三年内实现对教育部直属高校实验室安全检查的全覆盖，2023 年4 月7 日召开了实验室安全检查启动会。目前，各教育主管部门和高校对实验室安全越来越重视，且师生们的安全意识逐渐增强。

1.3 坚持过“紧日子”

《2020 年政府工作报告》指出，各级政府必须真正过紧日子，中央政府要带头，中央本级支出安排负增长，其中非急需非刚性支出压减50 %以上。目前，教育部下拨到高校的中央专项经费（修缮和设备购置）均大幅减少，而实验室的建设和发展是一个长期的过程，因此，要坚持“开源节流，避免浪费”的原则进行高校实验室建设和管理。

2 高校纺织类实验室建设和管理的思考与实践

2.1 纺织科学与工程基础实验室建设和管理

目前，纺织和轻化基础实验室主要按照工程认证的要求进行建设，难以满足目前纺织领域对创新性工程实践人才的需要，难以完全地对新版教学大纲和江南大学纺织科学与工程学院纺织和轻化两个一流本科专业建设构成支撑。因此，江南大学纺织科学与工程学院基础实验室需要重新规划和建设，以满足纺织“新工科”人才培养的要求。

2.1.1 纺织工程基础实验室和轻化工程基础实验室的融合

目前江南大学纺织科学与工程学院纺织工程和轻化工程两个专业，部分课程所用实验仪器重合，如纺织工程专业的专业核心课程、指定选修课和基础课程“纺织材料学”“染整工艺学”“普通化学”与轻化工程的核心课程“染整工艺实验”“染料化学”等课程的部分实验所用仪器和设备重合，因此，将纺织工程基础实验室和轻化工程基础实验室融合成纺织科学与工程学院基础实验室，以避免仪器设备的重复购买，增加仪器设备的利用率，节省空间，减少师资的投入。到目前为止，已完成了涉化基础实验室的通风系统、水电、墙面和地面等的全部改造，建成了三个化学实验室，总面积超过300m2，用于学院所有化学类课程的实验。

2.1.2 对陈旧的实验台和设备进行更新

对陈旧存在安全隐患的实验台和常规仪器设备进行更新，以保证学生、实验人员和仪器的安全以及实验数据的准确。基础实验室部分实验台已经严重老化，影响学生、老师和仪器设备的安全；另外，随着时代的发展，部分加工设备和检测设备已经使用了10 年以上，纺纱、机织、针织和染整加工的部分设备无法和实际接轨，自动化程度低，难以培养出具有较强工程实践能力的“新工科”人才，因此，需对陈旧的实验台和设备进行置换。到目前为止，已完成基础实验室中测试类实验室实验台的全部更新，进行了部分仪器设备的更新。

2.1.3 学科交叉型实验平台的建立

根据“新工科”建设和新的培养方案的要求，需要本科生具有学科交叉背景，因此，纺织工程开设了“功能纺织品” “特种纤维与应用” “传感器原理及应用” “纺织物联网技术” “绿色纺织制造” “纺织生物技术”，轻化工程开设了“功能整理” “先进纤维材料”“智能印染技术”“仿生纺织品”等学科交叉课程，实现对“纺织+”创新人才培养的需要。而基础实验室的仪器和设备还无法对这些课程提供足够的支撑。需对仪器和设备进行分类，设立“纺纱工艺室”“机织工艺室”“针织工艺室”“轻化工艺室”和“化学实验室”（图1），以满足核心基础课程的实验要求；另外，购买新的与智能制造有关的设备，以实现对智能制造相关课程的支撑。设立“纺织品力学性能测试室”“纺织品形貌测试室”“纺织品光学性能测试室”“纺织品电学性能测试室”“纺织品声学性能测试室”“纺织品热学性能测试室”“健康纺织品测试室”“生态纺织将品测试室”等测试平台，以实现对纺织与光、电、声、热、健康和生态纺织等学科交叉课程的支撑，满足“纺织+”课程的实验教学，培养具有工程实践能力的创新型纺织人才。对部分测试设备进行了规整，完成了“纺织品力学性能测试室”和“纺织品形貌测试室”的建设（图2），建成了三个化学实验室（图3）。

图1 纺织科学与工程学院基础实验室构架

图2 纺织品力学性能测试室和纺织品形貌测试室

图3 化学实验室

2.2 科研实验室建设和管理

实验室安全是底线，所有教学实践和科研活动均以确保安全为前提。另外，物理空间是高校实验室的稀缺资源，因此，科研实验室的建设和管理以安全和物理空间的最优化利用为原则。

江南大学纺织科学与工程学院根据团队人员的数量以及科研业绩等，对团队的面积进行核算，根据核算出来的面积进行实验室调整；另外，学院现有科研团队13 个，其中12 个团队涉及化学实验，为了保证实验室安全，规划将涉化实验室相对集中，进行通风改造，将有毒有害气体进行集中处理（图4）。纺织楼分为A、B、C 和D 四个区域，规划将涉化实验室调整到纺织楼B 区2、3、4 楼，以及C 和D 区顶楼，便于管理和通风改造，以确保实验室安全，保护师生的健康。到目前为止，已基本完成对实验室的调整和集中，并已完成对B 区2、3、4 楼以及C 区顶楼的通风改造，D 区顶楼的通风改造正在进行。

图4 通风系统和尾气处理系统

2.3 大型仪器测试平台的建设和管理

前期各科研团队的研究方向区别明显，各科研团队根据自己的需求购买了一些大型仪器设备，而随着学科交叉、融合趋势的日益明显，学院各科研团队对大型仪器设备，特别是测试设备的需求日趋类似。但是，由于大型仪器设备的维护成本高，以致于分布在团队的仪器设备共享困难，且仪器设备的完好率和使用率低。因此，有必要集中学院贵重精密测试仪器和设备，建立一个面向学院、学校和社会开放的大型仪器测试平台。平台的建设面临物理空间紧张、缺少仪器设备和可持续发展的问题。对于物理空间紧张的问题，学院对科研实验室进行调整时，预留出一定的实验用房进行测试平台的建设，2020 年测试平台的面积仅为60m2，到目前为止已扩充至330m2，集中在D 区1 楼（图5）。对于缺少仪器设备的问题，一方面进行调研，明确学院师生对仪器设备的需求，集中经费购买测试需求大的设备。另一方面回收分布在团队的仪器设备，然而分布在团队的仪器设备回收困难，对此，学院采取两个措施来解决此问题，第一，坏了的贵重仪器设备，如果科研团队愿意放在测试平台，学院将全额资助维修，不愿意交到测试平台，学院不资助维修经费，而贵重仪器设备的维修费用高，因此，对于损坏的贵重仪器设备，团队一般愿意交到测试平台；第二，对于上交的贵重仪器设备，平台免收其原有对应团队使用该仪器的测试费三年。2020 年，测试平台共6 台设备，价值266 万元，近三年通过回收分散在团队里的仪器设备和购置新设备，平台现有仪器设备已达21 台，价值1449.8 万元，其中回收仪器设备10 台，价值588 万。对于可持续发展的问题，仪器设备每年需要维护，需要一定的经费，而学院仪器设备的维修经费有限，另外，测试平台要发展壮大，需要购买新的仪器设备，对此，学院对大型仪器设备实行统一、专人管理，收取测试费，以确保平台的可持续发展。目前，江南大学纺织科学与工程学院大型仪器测试平台已初具规模，成为了学院对外展示的一个亮点，年平均测试经费达70 余万元，仪器设备的完好率和利用率大幅提高。

图5 大型仪器测试平台外部图

2.4 实验室安全

2.4.1 制度建设

江南大学纺织科学与工程学院在认真贯彻执行国家和学校实验室管理、仪器设备管理工作的有关规定的基础上，根据专业的特点，在充分调研的基础上进行了实验室规章制度的全面建设，成立了实验室安全工作小组，实验室安全工作实行书记、院长领导下的三级安全岗位责任制，一级责任人为学院书记和院长，全面负责学院实验室安全工作；二级责任人为学院实验室分管副院长和实验室主任，具体负责学院实验室安全、环境卫生、实验室建设等管理工作；三级责任人为学院各基础实验室和科研团队负责人，各基础实验室和科研团队设置安全导师，具体负责各基础实验室和科研团队的安全工作；学院还聘请了院外督导和学生安全员，参与学院实验室安全和环境卫生检查、整改等工作。学院与各基础实验室和科研团队签订了安全责任书；发布了《江南大学纺织科学与工程学院实验室安全管理办法》，规范了实验室的安全行为和准则，实现了规章制度上墙。

2.4.2 安全工作

江南大学对实验室的安全管理建立了一个实验室安全管理系统，能够对各实验室的危险化学品、气瓶、特种设备等进行全方位的监控，以确保实验室安全工作的顺利进行。纺织类专业实验室存在其特殊性，危险源种类多，包括危险化学品、气瓶、特种设备和易燃纺织品等，主要从以下三个方面来确保实验室安全。

一是危险化学品、气瓶和特种设备的管理。按照学校的要求，对危险化学品和气瓶进行全流程管理，实验室危险化学品及气体气瓶须通过实验室安全管理系统进行备案后采购，危化品不准超量存放，气体气瓶存放控制在最小需求量，危化品入柜分类管理，气体钢瓶存放点须通风、远离热源、合理固定，易燃和助燃气瓶不得混放，危险气体瓶放置应使用排风且带监测报警装置的气瓶柜；要有危化品清单和动态台账；实验室设置专门废弃物暂存区，实验废弃物按规定贴好标签分类存放，有害废弃物与生活垃圾不得混放，做好废弃物预约处置，实验室废弃物不得堆积。实验室已使用完、已达报废期限和其它不符合规范的气瓶，须联系资质公司及时进行回收处置；特种设备须有合格证，且使用人员持证上岗。此外，学校和学院为各团队的危化品管理提供必要的装备，包括二维码打印机、危化品管理终端和化学品储存柜等。

二是安全和卫生检查。除了教育部、省和学校的各项检查外，学院对实验室进行定期检查或飞行检查，每个月至少检查一次，并将检查结果及时公布，督促有问题的团队进行安全隐患整改闭环；学院还举行了实验室安全专项整改和检查活动。此外，积极改善学院各实验室条件，督促实验室有序化和规范化，学校和学院为每个实验室安装了烟雾传感器，为每个团队配备了挂壁实验室药箱、灭火毯；为部分团队的实验室安装了电子门牌和视频监控。

三是安全教育和培训。强化教育培训，提高师生的安全意识。对于每年新入校的研究生进行安全培训，对大四即将进入毕业设计（论文）阶段的本科生进行安全培训，督促各科研团队加强学生和老师的安全教育；组织和督促老师们参加特种设备培训。另外，要求校外专家进行实验室安全常识及防护培训，举办以实验室安全为主题的党日活动，进行消防讲座和演习等。

3 总结

高校实验室是师生进行教学和科研的重要场所，目前其建设面临着诸多新的形势，包括“新工科”建设、实验室安全和“过紧日子”等；另外，纺织科学与工程学科属于交叉学科，以致于高校纺织类实验室存在其特殊性，实验室涉及到危险化学品、气瓶、易燃纺织品和特种设备等，这使得高校纺织类实验室的建设和安全管理较复杂。因此，高校纺织类实验室的建设和管理一直要根据形势的发展而变化，永远在路上。