熱分析實(shí)驗(yàn)管理與教學(xué)的創(chuàng)新改革

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]一篇熱分析實(shí)驗(yàn)管理與教學(xué)的創(chuàng)新改革范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

熱分析技術(shù)逐漸成為多種材料研究開發(fā)、工藝優(yōu)化和質(zhì)量監(jiān)控的重要手段，在化學(xué)化工領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始采用先進(jìn)的熱分析儀器監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，提高自身競(jìng)爭(zhēng)力[2]。因此，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為導(dǎo)向的高分子相關(guān)專業(yè)必須將熱分析儀器用于本科和研究生的教學(xué)和相關(guān)科研實(shí)驗(yàn)，使熱分析技術(shù)成為畢業(yè)生熟練掌握的基本技能。根據(jù)測(cè)試的物理量不同，熱分析儀器一般包括熱重分析儀（TGA）、差示掃描量熱分析儀（DSC）、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA）、流變分析儀（RPA）以及與其他儀器聯(lián)用的相關(guān)設(shè)備[3]。由于熱分析原理抽象、儀器價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜，以往主要用于科研測(cè)試和演示性教學(xué)，教學(xué)效果不甚理想。筆者管理熱分析儀器多年，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，淺談兩點(diǎn)熱分析儀器的管理和教學(xué)體會(huì)。

一、培訓(xùn)機(jī)制和預(yù)約機(jī)制的改革

近年來，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，加強(qiáng)精密儀器的科學(xué)管理，已成為實(shí)驗(yàn)室管理的首要目標(biāo)。由于高校教師經(jīng)常身兼數(shù)職，一人分管多臺(tái)大型儀器或者多個(gè)實(shí)驗(yàn)的情況普遍存在，若由教師一人操作儀器，會(huì)嚴(yán)重影響儀器的使用效率，而且所測(cè)數(shù)據(jù)不完整的情況時(shí)有發(fā)生。最好的實(shí)驗(yàn)操作者應(yīng)該是樣品的制造者或者對(duì)所測(cè)材料性能指標(biāo)最熟知的人，因此實(shí)驗(yàn)室定期組織熱分析相關(guān)儀器的使用操作培訓(xùn)，參加過培訓(xùn)并考試合格的學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)入證，具備獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)的資格。實(shí)驗(yàn)室根據(jù)每臺(tái)儀器的特點(diǎn)，制作了相應(yīng)的操作流程和操作規(guī)范，進(jìn)一步保證操作者的安全準(zhǔn)確操作。為提高儀器的使用效率，熱分析實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)多次嘗試引入專業(yè)軟件建立預(yù)約機(jī)制，但由于軟件操作過于復(fù)雜，受網(wǎng)絡(luò)所限等因素，遲遲得不到推廣。近幾年，我們借助師生廣泛使用的QQ社交軟件，建立熱分析討論群，具備實(shí)驗(yàn)操作資格的學(xué)生可以標(biāo)注好實(shí)驗(yàn)日期、樣品組分和樣品個(gè)數(shù)，在QQ群里進(jìn)行接龍預(yù)約，若有同學(xué)撤銷預(yù)約，其他同學(xué)可第一時(shí)間替補(bǔ)，預(yù)約信息公開透明。實(shí)施QQ群接龍預(yù)約后，所有儀器的使用率均達(dá)到95%以上，較之前的儀器工作時(shí)間提升了80%以上，得到廣大師生的好評(píng)。以上的管理改革措施，較大程度上緩解了實(shí)驗(yàn)測(cè)試緊張的情況，但受限于熱分析儀器價(jià)格昂貴、臺(tái)套數(shù)少、單個(gè)樣品測(cè)試時(shí)間長、液氮等消耗品供應(yīng)不及時(shí)等情況，學(xué)生排隊(duì)測(cè)試還是比較緊張，尤其在本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，排隊(duì)等候?qū)嶒?yàn)情況時(shí)有發(fā)生，以DMA實(shí)驗(yàn)和TGA實(shí)驗(yàn)為例，經(jīng)常出現(xiàn)從預(yù)約到實(shí)驗(yàn)需要2周以上的時(shí)間間隔的情況，嚴(yán)重影響了科研的順利進(jìn)行和學(xué)生的工作熱情。在此情況下，實(shí)驗(yàn)室嘗試非工作日開放實(shí)驗(yàn)，有需求的學(xué)生經(jīng)導(dǎo)師同意后可以向?qū)嶒?yàn)室和學(xué)院提出實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)，經(jīng)審核批準(zhǔn)后可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為保證實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)室安裝遙控?cái)z像探頭，配備值班學(xué)生，明確各種安全或管理問題和解決措施。遇到嚴(yán)重違規(guī)問題時(shí)第一時(shí)間進(jìn)行安全教育和現(xiàn)場(chǎng)教育培訓(xùn)，由此形成了人人安全操作、愛護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、遵章守紀(jì)的良好實(shí)驗(yàn)室氛圍。

二、儀器教學(xué)方法創(chuàng)新

熱分析精密儀器的教學(xué)原理比較抽象，平時(shí)學(xué)生接觸這些儀器機(jī)會(huì)較少，理論教學(xué)學(xué)生往往難以理解。本人根據(jù)每臺(tái)熱分析儀的特點(diǎn)自制多媒體錄像，在教學(xué)過程中引入三維動(dòng)畫技術(shù)，生動(dòng)展示儀器的整體和局部，展現(xiàn)熱分析儀的工作原理和狀態(tài)，同時(shí)穿插儀器的操作視頻和實(shí)例講解，學(xué)生可以隨時(shí)打開軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，激發(fā)對(duì)儀器的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)課和儀器操作培訓(xùn)課上，因?yàn)橛辛饲捌诙嗝襟w課件的講解，只需要根據(jù)每種儀器的性能，講解少量原理，重點(diǎn)講解樣品制備方法、實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定依據(jù)和測(cè)試結(jié)果（曲線或圖譜）分析方法。增加設(shè)計(jì)性、綜合性、趣味性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富多彩、新穎實(shí)用，提高學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力和創(chuàng)新思維能力。通過引導(dǎo)，使學(xué)生對(duì)材料和儀器深入了解，讀懂每條曲線或圖譜，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手和應(yīng)用能力。實(shí)驗(yàn)室安全工作是所有工作的重中之重，我們一直將安全教育納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)和培訓(xùn)教學(xué)中均會(huì)重點(diǎn)講解實(shí)驗(yàn)室所存在的危險(xiǎn)源、樣品的安全選擇和制備、廢棄物處理、防護(hù)知識(shí)、出現(xiàn)安全事故的應(yīng)急措施等。學(xué)生是實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和工作的主體，也是實(shí)驗(yàn)室安全管理的直接受益人群，所以實(shí)驗(yàn)室安全教育不僅是制度規(guī)定，更是對(duì)每一個(gè)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)生的生命的關(guān)懷和尊重。儀器管理與教學(xué)的最終目的是為科研和實(shí)際工作服務(wù)。根據(jù)日常教學(xué)管理中積累的不同科研素材，本人從測(cè)試和安全的角度輔助操作者設(shè)定完整合理的測(cè)試條件，從分析的角度盡量挖掘表征曲線的更多信息。在QQ群上進(jìn)行實(shí)時(shí)討論答疑，討論交流過程中鼓勵(lì)學(xué)生大膽表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及誤差分析，對(duì)于一知半解的地方，可做適當(dāng)提示引導(dǎo)學(xué)生分析，直至得出結(jié)論。答疑過程中充分啟發(fā)學(xué)生、激活思維、加深理解，真正達(dá)到提高分析問題、解決問題能力的目標(biāo)。

三、結(jié)語

熱分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理的工作，使我深刻認(rèn)識(shí)到只有通過教學(xué)改革，探索新的教學(xué)方法和技術(shù)，才能使教學(xué)課程更加符合教育教學(xué)規(guī)律，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)其動(dòng)手能力，從而培養(yǎng)更加符合社會(huì)發(fā)展需求的應(yīng)用型創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱玲琴,高麗紅.熱分析技術(shù)在高分子材料中的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017,(16):65.

[2]王永霞.熱分析—紅外/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析化學(xué)品混合物危險(xiǎn)性的方法研究[D].北京化工大學(xué),2012.

[3]楊銳,陳蕾,唐國平,于俊榮,諸靜,胡祖明.熱分析聯(lián)用技術(shù)在高分子材料熱性能研究中的應(yīng)用[J].高分子通報(bào),2012,(12):16-21.

作者:耿潔婷 華靜 單位:青島科技大學(xué)