高校材料学科实验室管理现状及策略研究

2023-02-20刘婉颖李思恺黄志强谢雨星

高教学刊 2023年4期

刘婉颖，刘丽，李思恺，黄志强，蒲艺，谢雨星

（1.西南石油大学新能源与材料学院，成都 610500；2.四川大学材料科学与工程学院，成都 610065）

实验室是高校进行实践教育与科学研究等日常工作的基本场所，承载着培养学生动手实践能力和创新思维的重任，规范高效的实验室管理是实验室发挥其科研、育人职能的重要保障[1]。实验室管理水平决定了实验教学质量的优劣，加强实验室管理，为高校师生提供更好的学习、科研平台，对提高教学质量，提高学校办学水平具有重大意义。

材料学科内容涉及面广，学科交叉多，教学难度大，更需注重实验教学[2]。因此，加强材料学科实验室管理是提升材料学科教学质量的基本保障。许多学者对此进行了探索，如管东波等[3]对高校工科高分子材料实验室管理存在的问题进行了分析，认为主要存在个别设备利用率低、管理混乱、安全管理水平偏低及个别实验人员业务水平较低等问题。陈欢欢等[4]提出通过改革实验室管理模式、改进实验仪器设备管理办法和加强实验技术师资队伍建设等方式进一步加强材料科学与工程实验室的管理。于漫等[5]从实验室设备、耗材、安全及专职人员4 个方面对材料学科实验室管理与发展进行了探讨。曾文等[6]分析了金属材料工程专业实验室设备与安全管理存在的问题，并提出相应的改进措施。本文基于目前材料学科实验室存在的一些问题，根据西南石油大学及新能源与材料学院实验室的管理经验，提出相应解决对策，探究更加规范、高效的实验室管理方法。

一、高校材料学科实验室管理存在的问题

（一）实验仪器设备管理存在的问题

1.安全管理工作重视少

有的学校和业务部门领导认为学校就应该以教学和科研为中心，只要搞好教学和科研就行，没必要过分强调实验安全建设管理。领导们的安全意识淡薄，实验室安全管理体制不健全，没有理顺工作机制和明确专职管理机构，政出多门，安全责任主体不清、职能交叉、分工不明和管理有漏洞，当有安全问题出现时，管理部门间相互扯皮，推脱责任。实验室布置杂乱，一间实验室放置不同专业领域用仪器设备，并安排2～3 人进行管理，导致教师上实验课时，找不到相应实验老师进行对接和负责，出现混杂现象。

2.设备保养维护不够

实验室仪器设备承担着本科生和研究生实验教学、毕业设计及科研工作，其长时间使用必然会出现老化、损坏及性能降低现象，如果不及时维修保养，极易出现故障，影响仪器设备的使用性能，缩短其使用寿命。尤其材料学科对实验的要求较高，对实验室设备的使用较为频繁，加上部分学生操作不规范，不爱惜实验仪器设备，便会加重和加速仪器设备的损坏[7]。实验室仪器设备损坏率高，日常维护保养不够，导致实验室部分器材老化损坏，使用性能难以保证，无法满足正常实验教学与科研需要，便会降低实验室工作效率，影响实验教学效果。

3.设备利用率低

近年来，随着高等教育的迅猛发展，招生规模的不断扩大，高校学生人数大幅增加，实验室投入也渐多，高校实验室配套仪器设备逐渐完善，基本满足实验教学与科研需求。但是，采购仪器设备时往往没有从实验室实际需要出发，存在盲目采购、片面性采购等问题，导致重复购买、重复建设，实验设备利用率较低，浪费实验资源[8]。此外，还存在实验室教学与科研管理缺少统筹，设备重复购置，共享程度低的问题[9]。由于实验室开放程度低，加之学生对仪器设备使用不熟悉，除正常实验教学与科研工作外，实验室仪器设备通常长时间闲置，投入大量资金购置的设备没有物尽其用，造成对资金的极大浪费。

（二）安全管理存在的问题

1.教育宣传不够，缺乏安全意识

安全是高等教育事业持续蓬勃发展、高校学生茁壮成长最基本的保障[10]。当前许多高校存在重视科研与实验教学而忽视了实验室管理，重视设备使用性能而轻视了设备使用安全性的现象。学校关于实验室安全的宣传教育工作开展不到位，往往只是在入学时统一进行安全教育，之后缺少系统的安全知识教育；对实验室安全重视程度不够，导致学生安全意识淡薄；对实验室仪器设备操作不熟悉、安全性能不了解，导致实验室意外事故频发。

2.安全隐患较大，缺少应急制度

材料学科实验室配套仪器设备众多，相当一部分设备存在较大的安全隐患，如无机非金属材料实验室的力学性能试验机、高分子实验室的炼焦机、金属实验室的机械加工车床及其他高温高压装置等[11]，还有种类繁多的药品，其中不乏有毒有害的化学药品，同样增加了安全隐患。当前高校对于实验室安全管理的重视程度不够，安全管理制度不够完善，实验室缺乏风险评估制度与应急制度，缺少应急自救知识培训，应对紧急情况能力不足，安全隐患较大。

二、实验室管理改进的对策

（一）加强实验室安全教育，提升安全意识

材料学科实验室拥有的仪器设备种类繁多、数量大，安全隐患分布广、安全风险较高，加强实验室安全教育必不可少。高校要将安全工作视为重中之重，强调实验室安全管理，持续组织开展安全教育，提高安全教育重视程度。如西南石油大学将全校师生根据院系分类，每学期组织开展实验室安全知识教育及测试，对安全风险较高的材料化工类学生相应提高测试要求，未通过安全知识测试的学生将不能进入实验室参与实验，确保学生进入实验室前熟悉实验基本安全情况及自救措施。学校和院系实验中心每年都会定期举行校园安全文化展览、安全知识讲座等宣传工作，组织学生参加防震减灾应急演练或灭火与应急疏散演练，提高西南石油大学师生的突发事件应急处理能力，普及防火灭火及逃生自救常识，保障师生人身、财产安全。

同时要加大安全教育宣传力度，创新宣传教育形式，面向全体师生普及安全常识，加强师生的安全防护意识，提高防范意外事故的能力。新能源与材料学院将实验室安全教育融入团组织生活与班会，定期开展安全教育主题活动；利用易班等APP 进行实验室安全知识竞答；举办实验室操作技能竞赛等，进一步加强安全宣传教育，让学生主动参与到安全学习当中，树立安全第一的观念，强化安全防护意识。

（二）完善实验室安全管理制度，提高应急能力

实验室安全是学生进行实验实践学习的安全保障，而实验室安全管理制度的完善程度决定了实验室的安全系数。高校实验室要牢记安全第一，预防为主，加强实验室安全管理，健全实验室管理制度[12]。高校实验室要加强对易燃易爆、剧毒化学药品及高温高压仪器设备的严格管理，特别是材料学科实验室的高风险仪器及药品，要实行双人双锁管理。为提高实验室事故应急处理能力，高校要建立实验室安全风险评估制度，在开展实验教学与科研活动之前要对实验进行系统的风险评估，明确安全隐患，确保安全后再进行教学与科研活动。同时要建立实验室安全应急制度，针对火灾、危险化学用品事故和触电事故等突发安全事故制定应急预案；还要定期开展应急处置知识学习和应急处理技能培训，并设立专项经费用于配备应急人员与物资，进一步加强突发事故应急处理能力。学校和中心每年都会定期举行校园安全文化展览、安全知识讲座等宣传工作，组织学生参加防震减灾应急演练或灭火与应急疏散演练，以提高全校师生的突发事件应急处理能力，普及防火灭火及逃生自救常识，保障师生人身、财产安全。

完善实验室安全管理制度，降低安全风险，提高应急处理能力，建立并保障师生实验与科研环境的安全。针对新能源与材料学院实验室实际情况，实验中心按照《西南石油大学实验室安全管理条例》规定，将安全责任切实落实到位，实验室均设有安全责任人，并签订安全责任书，设置实验室安全信息牌，包含安全责任人联系方式、实验室危险源和安全注意事项等，在实验室内设置实验室安全信息板，包含值日表、安全检查日志、危险实验指导、应急预案及安全技术说明书等信息和仪器设备操作规程。

西南石油大学新能源与材料学院实验中心每年对教师（包括外籍教师）、本科生及研究生进行实验室安全培训，组织师生在“实验室安全考试系统”（网页界面如图1 所示）学习相关实验室安全知识，新进教师和学生必须通过安全知识考试后才能进入实验室进行工作和学习。同时，中心面向本科生开设实验室安全教育选修课，面向硕士研究生开设实验室安全与消防安全课程，供学生深入学习安全知识和熟练掌握安全技能。学校和学院实验中心每年定期举行校园安全文化展览、安全知识讲座等宣传工作，组织学生参加防震减灾应急演练或灭火与应急疏散演练，提高学校师生突发事件应急处理能力，普及防火灭火及逃生自救常识，保障师生人身、财产安全。

图1 实验室安全考试系统界面

（三）加强设备维护保养

高校实验仪器设备是实验教学与科研工作的基础工具，建立仪器设备维护和维修制度，对实验仪器设备加以维护保养，保障其正常运作，是日常实验教学与科研工作开展的前提[13]。高校实验室应重视仪器设备维护与保养，指派专人负责检查设备状况，将设备维护情况与实验教师考核挂钩。日常维护保养需重点关注易损坏仪器与大型贵重设备，定期对仪器设备使用性能进行检测，发现坏损要及时上报，尽快进行维修，处理陈旧设备，为实验教学的正常进行做好基础设施保障。同时要加强对实验教师和学生关于仪器设备的操作与维护培训，要求师生规范标准地操作使用仪器，根据仪器特性选择适宜的空气湿度、酸碱度和温度等，减少人为因素造成仪器设备出现故障导致的经济损失。

基于上述维护保养常规要求，西南石油大学新能源与材料学院实验室实施仪器设备的日常维护由中心专职实验人员负责，主要包括仪器设备的日常保养、维护、清洁及简单故障处理等，设备管理员对设备的运行与维护全权负责，实行问责制，设备使用率、完好率影响个人年终考核。部分特种设备（包括压力容器等）按照国家规定和标准邀请具有资质的单位到中心进行定期检查和维护；部分精密计量装置等根据实际使用情况和具体需要，送到具有资质的单位进行标定。实验中心专职人员需具备丰富的设备维修经验，加之，学校始终保证维修经费足额划拨，保障仪器设备保养和维修的及时性，同时也确保中心仪器设备的完好率达99%以上。

（四）提高设备利用率

购置实验室仪器设备的初衷是为实验教学与科研工作服务，提供良好的学习、工作条件，且投入较多资金，要在正常工作负荷范围之内，合理提高设备的利用率，发挥设备的价值，实现物尽其用。提高实验室开放程度，可以提高实验设备利用率，同时为学生提供更多使用仪器设备进行科研探索的机会[14]。西南石油大学新能源与材料学院开放实验室为本科生提供学习与科研探究平台，通过开展大学生课外开放实验、油气田材料重点实验室大学生科技创新基金项目等，鼓励学生课外时间走进实验室，进行科学实验探究，开展科研探索。向学生开放实验室，鼓励学生参与开放性实验，学生在学习过程中不仅学会了实验设备的使用，还培养了创新意识与科学思维，让实验设备的价值得以充分体现。

西南石油大学新能源与材料学院对中心仪器设备依据“服务教学，支撑科研，专人专管，开放共享”的原则，实行开放式运行管理，分为实验室设备开放和大型精密设备（简称“大精设备”）开放2 个层面。在实验室设备开放方面，分为教学实验使用和开放实验使用。前者保证教学基本要求和基本能力培养，学生无须预约，根据课表安排上课；后者则由学生根据自身的条件与兴趣，在课余时间进入中心进行自主实验或研究。学生可以自拟题目，也可以通过开放基金项目和教师的科研课题进入实验室进行研究，达到因材施教的目的。学生通过网上实验室预约系统进行预约，经实验室安全负责人审核通过后，可以自主操作设备开展实验。在大精设备开放方面，设备由专业人员进行操作，校内外人员均可通过大型仪器设备共享管理平台预约测试。大精设备管理员严格执行《西南石油大学大型仪器设备使用效益考核管理办法》，做好设备使用记录。

除了开放实验室之外，设备管理制度对于提高设备利用率也极为重要。要消除科研工作与实验教学之间的界线，统筹管理，实现设备共享，避免重复建设造成的资金浪费。李洁等[15]提出将本科教学与创新实验相结合、研究生教学与科研工作相结合，以提高实验室仪器设备的利用率。西南石油大学对实验室大型仪器设备实行开放共享，为充分发挥大精设备使用效率，管理员对学生开展培训，学生经培训考试合格后，可以获得大精设备自主测试资格，中心5 年来大精仪器培训近800 人次。对于大型仪器设备采用网上在线预约，为全校师生提供设备共享服务，并对大型仪器设备的维护保养情况、利用率和对校内外服务率等进行综合效益考核，连续2 年考核不合格的设备实行换管，交由其他管理能力强的单位，利用换管机制进一步挖掘大型仪器设备的使用潜力，提高现有大型仪器设备使用效率，进而最大限度地提高大型仪器设备的投资效益。大型仪器设备管理上，也遵从专业之人做专业之事。对于实验中心年底考核总不达标的大型仪器设备，实行院内招聘熟悉且常用该设备的专业教师进行管理操作和维护，从结构改造、方法突破及装置改进方面，提高仪器使用率，拓展其应用领域，如本院系前几年考核不合格的扫描电化学显微镜，后由专业老师管理，不断突破创新，从制备试样方法、样品测试用配套装置、多环境工况条件下的模拟测试装置及简单易行的测试技术方面考虑，创新测试技术和方法，极大方便了师生的测试服务，大大提高了该设备利用率。基于此，申请并授权相关发明专利4 项。