新工科背景下地質學基礎實驗室的建設與管理

肖芳偉 陳佳 張建偉

摘 要：本文以中國石油大學（北京）克拉瑪依校區為例，分析了新工科背景下地質學基礎實驗室使用需求特點及運行現狀，并從實驗室的建設與管理兩個方面提出針對性的改革措施與優化方案，其具體措施有：明確補充建設目標，優化建設方案;優化、補充現有實驗室配置，拓展其使用功能;優化標本存取與管理方式;推進管理制度建設，力促規范化使用。實踐證明，這些措施有效解決了新工科背景下實驗室的主要問題，確保了實驗室的有序高效運行，切實保障了學生實踐能力的培養。

關鍵詞：地質學;實驗室建設;實驗室管理

為適應新一輪科技革命和產業變革的新趨勢，緊緊圍繞國家戰略和區域發展需要，加快建設發展新工科，探索形成中國特色、世界水平的工程教育體系，促進我國從工程教育大國走向工程教育強國，教育部明確提出了深入開展新工科研究與實踐的改革任務[1]。新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才，具有戰略型、創新性、系統化、開放式的特征[2]。在新工科背景下，各高校都在積極探索教育教學模式的研究和改革，在實驗教學方面表現尤為活躍[3-5]。中國石油大學（北京）克拉瑪依校區（以下簡稱校區）以建成國內一流的高等工程教育示范基地為目標，致力于高層次、應用型、國際化人才培養，實踐教學尤為關鍵。地質學科是一門實踐性較強的學科，實驗教學環節更是重中之重。

圍繞“培養高層次應用型人才”這一目標，地質基礎教學實驗室涉及的實驗課程多、學時長、學生人數多，這對實驗室的建設質量與運行效率提出了更高要求。本文以校區為例，對新工科背景下地質學基礎實驗室的使用需求及現狀進行分析，并對實驗室建設與管理提出針對性的改革措施與優化方案，以期為同類院校實驗室建設與管理的改革與創新提供借鑒。

1 實驗室現狀分析

校區資源勘查工程專業2016年開始招生，首屆學生人數為82人，自2017年開始，每年招生人數維持在105人;石油工程專業招生情況相似;勘查技術與工程專業2020年開始招生，每年招生人數維持在70人;四年在校生將常年維持在1100人左右。根據該類專業人才培養目標，為滿足教學需求，通過近2年的時間，先后完成了普通地質實驗室、結晶礦物學實驗室、巖礦實驗室、沉積巖與沉積相實驗室、構造實驗室等共5項6間基礎實驗室的建設。所有實驗室目前試運行近2年，根據試運行整體情況來看，存在以下問題：

1.1 基礎教學實驗室體系尚需完善

目前，基礎教學實驗室體系尚無法全面滿足相關專業基礎課程的實驗教學，部分實驗課程尚無與之相匹配的實驗室條件。實驗教學主要借助于其他單位的實驗室條件，在借用以及使用的過程中困難重重。比如，《古生物地層與地史學》是資源勘查工程的專業基礎課之一，該課程實驗教學環節必不可少，且其實驗設備與其他專業課并不通用，但本校區缺乏配套的專用實驗設備，目前一直借用鄰近的某職業院校相關實驗室，由此造成一系列問題。首先，在課程的時間安排上，自主性受到很大制約;其次，對于設備及標本的使用和管理混亂，實驗準備效率低;再次，借用的設備和標本質量較差，且標本的門類并不能很好地滿足教學需求，授課效果大打折扣。

1.2 已建成實驗室的容量無法滿足教學需求

目前已建成的巖礦實驗室受場地和設備受限，造成所承擔的《造巖礦物學》《巖漿巖及變質巖石學》《巖礦薄片鑒定》等課程時效性較差，對實驗教學的質量保障有所欠缺。

具體而言，巖礦實驗室共32套學生設備（主要包括32套三目偏光顯微鏡、32套巖礦薄片及手標本），每次最多只能容納32人，而實驗學生人數每年級3個自然班，約95～105人，這就需要分3～4組進行實驗教學，時間上必須錯開。而相關課程的實驗課都是穿插在理論課中間進行，實驗課與理論課環環相扣、緊湊銜接，兩節理論課之間的實驗課必須在較短時間內完成。同時，對應的課程安排正好是在該專業各類課程最飽滿的階段，學生的課表非常滿;再者，實驗課程自身學時較多。因此，學生的實驗課程的分組安排在避免與課表沖突的情況下，往往與理論課的銜接受到影響，教學質量無法得到保障。同理，類似的沉積巖與沉積相實驗室也存在同樣的問題。

1.3 實驗課程多、學時長，實驗準備工作量大

秉承校區應用型教學理念，資源勘查工程專業的專業課程全部包含實驗部分，且占比接近一半。同時，相較同類高校同類專業，增設了大量的實踐環節。以目前的資源勘查工程、石油工程2個本科專業計算，每學年的實驗準備工作量近70000總人時，而目前地質系實驗員僅為2名，平均每人的實驗準備工作量遠遠超出了同類學校同類崗位。

1.4 學生人數多，儀器設備管理難度大

如前文所述，參與實驗的學生總人數多。同時，各類實驗設備精密性高，需經常校正，如三目偏光顯微鏡、生物顯微鏡等;各類器材小巧易隨意挪動，歸納整理難度較大，如各類礦物巖石手標本及薄片標本、晶體光學模型、古生物標本以及各類輔助工具等;以上各類設備、器材如使用不當，極易損壞，各類標本、輔助工具易被夾帶丟失，監管難度大。

2 實驗室建設與管理優化辦法

針對以上情況，有必要根據地質學基礎教學實驗室現狀，對實驗室的建設與管理進行優化，建立起一套完善的基礎教學實驗室體系，制定一套合理高效的管理方案，進一步提高地質學基礎教學實驗室建設和管理水平，保障實驗教學工作的順利開展，全面滿足實驗教學需求。

2.1 明確補充建設目標，優化建設方案

首先，通過對照相關專業培養方案中的課程體系，結合在校生規模實際，審視現有的基礎教學實驗室條件，明確急需補充建設的實驗室。截至目前，校區地質學基礎教學實驗室基本齊全，但非常缺乏《古生物地層與地史學》實驗條件。在明確目標之后，深入調研其他高校或單位的類似實驗室條件及運行情況，認真總結其優點與不足，同時借鑒本校區其他實驗室的建設與運行經驗，對古生物實驗室的建設方案進行優化設計。古生物實驗室主要設備包括兩個方面：多類型生物顯微鏡和各門類古生物標本，其方案優化設計的關鍵在于如何在有限的經費內采購最合適的設備種類和數量，以期達到最好的教學效果。例如，通過分析其他單位的古生物標本，結合本校區的教學實際進行古生物標本門類的精選，既保證門類齊全，又避免類似門類的重復;在生物顯微鏡的選擇上，同時需要透視鏡和體視鏡兩種類型，但其中體視鏡使用的頻次較低，為此，我們采用互動方案，將所有學生機與教師機組成交互教學系統，一方面可以降低體視鏡的采購數量而節約成本，另一方面變革了傳統的教學方式，使教學效果得到顯著提升。