热分析实验管理与教学的创新改革

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热分析技术逐渐成为多种材料研究开发、工艺优化和质量监控的重要手段，在化学化工领域已得到广泛应用[1]。随着经济的发展，越来越多的企业开始采用先进的热分析仪器监控产品质量，提高自身竞争力[2]。因此，以培养应用型人才为导向的高分子相关专业必须将热分析仪器用于本科和研究生的教学和相关科研实验，使热分析技术成为毕业生熟练掌握的基本技能。根据测试的物理量不同，热分析仪器一般包括热重分析仪（TGA）、差示扫描量热分析仪（DSC）、动态热机械分析仪（DMA）、流变分析仪（RPA）以及与其他仪器联用的相关设备[3]。由于热分析原理抽象、仪器价格昂贵、操作复杂，以往主要用于科研测试和演示性教学，教学效果不甚理想。笔者管理热分析仪器多年，积累了一定的经验，浅谈两点热分析仪器的管理和教学体会。

一、培训机制和预约机制的改革

近年来，培养学生的实践操作能力，加强精密仪器的科学管理，已成为实验室管理的首要目标。由于高校教师经常身兼数职，一人分管多台大型仪器或者多个实验的情况普遍存在，若由教师一人操作仪器，会严重影响仪器的使用效率，而且所测数据不完整的情况时有发生。最好的实验操作者应该是样品的制造者或者对所测材料性能指标最熟知的人，因此实验室定期组织热分析相关仪器的使用操作培训，参加过培训并考试合格的学生获得实验室的准入证，具备独立操作实验的资格。实验室根据每台仪器的特点，制作了相应的操作流程和操作规范，进一步保证操作者的安全准确操作。为提高仪器的使用效率，热分析实验室曾经多次尝试引入专业软件建立预约机制，但由于软件操作过于复杂，受网络所限等因素，迟迟得不到推广。近几年，我们借助师生广泛使用的QQ社交软件，建立热分析讨论群，具备实验操作资格的学生可以标注好实验日期、样品组分和样品个数，在QQ群里进行接龙预约，若有同学撤销预约，其他同学可第一时间替补，预约信息公开透明。实施QQ群接龙预约后，所有仪器的使用率均达到95%以上，较之前的仪器工作时间提升了80%以上，得到广大师生的好评。以上的管理改革措施，较大程度上缓解了实验测试紧张的情况，但受限于热分析仪器价格昂贵、台套数少、单个样品测试时间长、液氮等消耗品供应不及时等情况，学生排队测试还是比较紧张，尤其在本科生毕业设计环节，排队等候实验情况时有发生，以DMA实验和TGA实验为例，经常出现从预约到实验需要2周以上的时间间隔的情况，严重影响了科研的顺利进行和学生的工作热情。在此情况下，实验室尝试非工作日开放实验，有需求的学生经导师同意后可以向实验室和学院提出实验申请，经审核批准后可进行实验。为保证实验安全，实验室安装遥控摄像探头，配备值班学生，明确各种安全或管理问题和解决措施。遇到严重违规问题时第一时间进行安全教育和现场教育培训，由此形成了人人安全操作、爱护实验设备、遵章守纪的良好实验室氛围。

二、仪器教学方法创新

热分析精密仪器的教学原理比较抽象，平时学生接触这些仪器机会较少，理论教学学生往往难以理解。本人根据每台热分析仪的特点自制多媒体录像，在教学过程中引入三维动画技术，生动展示仪器的整体和局部，展现热分析仪的工作原理和状态，同时穿插仪器的操作视频和实例讲解，学生可以随时打开软件进行学习，激发对仪器的学习兴趣。在实验课和仪器操作培训课上，因为有了前期多媒体课件的讲解，只需要根据每种仪器的性能，讲解少量原理，重点讲解样品制备方法、实验条件设定依据和测试结果（曲线或图谱）分析方法。增加设计性、综合性、趣味性的实验内容和项目，使实验内容丰富多彩、新颖实用，提高学生的积极性和主动性，培养学生解决实际问题能力和创新思维能力。通过引导，使学生对材料和仪器深入了解，读懂每条曲线或图谱，强化学生动手和应用能力。实验室安全工作是所有工作的重中之重，我们一直将安全教育纳入实验教学之中。在实验课教学和培训教学中均会重点讲解实验室所存在的危险源、样品的安全选择和制备、废弃物处理、防护知识、出现安全事故的应急措施等。学生是实验室学习和工作的主体，也是实验室安全管理的直接受益人群，所以实验室安全教育不仅是制度规定，更是对每一个进入实验室学生的生命的关怀和尊重。仪器管理与教学的最终目的是为科研和实际工作服务。根据日常教学管理中积累的不同科研素材，本人从测试和安全的角度辅助操作者设定完整合理的测试条件，从分析的角度尽量挖掘表征曲线的更多信息。在QQ群上进行实时讨论答疑，讨论交流过程中鼓励学生大胆表述实验结果以及误差分析，对于一知半解的地方，可做适当提示引导学生分析，直至得出结论。答疑过程中充分启发学生、激活思维、加深理解，真正达到提高分析问题、解决问题能力的目标。

三、结语

热分析实验教学和管理的工作，使我深刻认识到只有通过教学改革，探索新的教学方法和技术，才能使教学课程更加符合教育教学规律，适应时代的发展，激发学生的学习热情，增强其动手能力，从而培养更加符合社会发展需求的应用型创新型人才。

参考文献：

[1]朱玲琴,高丽红.热分析技术在高分子材料中的应用分析[J].科技创新与应用,2017,(16):65.

[2]王永霞.热分析—红外/质谱联用技术分析化学品混合物危险性的方法研究[D].北京化工大学,2012.

[3]杨锐,陈蕾,唐国平,于俊荣,诸静,胡祖明.热分析联用技术在高分子材料热性能研究中的应用[J].高分子通报,2012,(12):16-21.

作者:耿洁婷 华静 单位:青岛科技大学