以高素质团队培育高素质人才—专访湖南师范大学化学化工实验教学中心何红运

□本刊记者 安 健 张 鹏

湖南师范大学化学化工实验教学中心源于1938年成立的我国第一所独立设置的国立师范学院的理化系化学实验室，已故中国科学院院士吴浩青教授是创始人之一。1953年，学校进行院系调整，成立了附属于二级学科教研室的实验室。1998年，合并各教研室管理的实验室，组建基础化学实验室和应用化学实验室，实行校院二级管理，并通过了湖南省实验室合格评估。2002年，整合基础化学实验室、应用化学实验室和原隶属于医学院的医用基础化学实验室，成立湖南师范大学化学实验中心。2003年，湖南师范大学化学实验中心被国家财政部列入中央与地方共建高校基础课教学实验室。2006年获批湖南省实验教学示范中心。2012年，整合化学实验中心和化工原理与制药工程专业实验室，成立了湖南师范大学化学化工实验教学中心。经过70多年几代人的建设，中心已发展为一个资源高度共享的先进的现代化实验教学中心。中心依托湖南师范大学化学化工学院，有国家化学特色专业、国家理工教融合化学化工人才培养模式创新实验区、国家化学专业综合改革试点和国家大学生创新实验计划等国家级教学平台以及“石化新材料与资源精细利用”国家地方联合工程实验室、现代合成与分离分析化学国家“211工程”重点学科和化学生物学及中药分析省部共建教育部重点实验室等重要科研平台作支撑，有一支以中国科学院院士姚守拙教授领衔的国家级化学实验教学团队为主体的实验教学队伍。中心一直秉承湖南师范大学“仁爱精勤”的优良传统，坚持以“理论与实践并重，以高素质团队培育高素质人才”和“理工教融合”为特色，提出并实践着“以学生为主体，以教师为主导，以实验专职技术人员为主力，以培养学生的实践能力和创新精神为核心，理—工—教融合，使学生的知识、能力、素质协调发展”的新型教育理念。为湖南区域经济和全国基础教育发展培养了一大批高素质人才。

建设理—工—教融合的高素质实验教学团队

在实验教学与实验室建设改革的实践中，中心领导深深感受到，传统的各教研室分散管理的实验教学队伍，只能站在各自的二级学科平台上思考问题，不能综观全局，这种弊端严重阻碍了实验室的建设与发展，阻碍了新的实验课程体系的建立与完善，阻碍了实验教学内容的改革与教学水平的提高，因而必须在化学化工一级学科平台上组建知识结构、学缘结构合理，能综观全局、协调发展的实验教学团队。自2002年开始，中心探索用新的理念、新的思路指导化学化工实验教学团队建设，在化学化工一级学科平台上建设了一支实验与理论互通，教学、科研、技术兼容，理—工—教融合，结构合理，核心骨干相对稳定的综合型、高素质教学团队。这支化学实验教学团队于2008年被评为湖南省级教学团队，于2010年被评为国家级教学团队。

(1)落实团队组织机构，明确岗位，稳定核心骨干

近年来，中心按照中心主任—课程负责人—实验主讲教师—实验指导教师的多层次梯队式结构，组建化学化工实验教学团队。中心主任全面负责实验中心的教学和管理工作，负责实验课改革的整体构想和规划，负责理论课与实验课间和各实验课程间的相互协调。每门实验课程聘请一名有高级职称、科研能力强、实验教学经验丰富并且有很强责任心的教师担任专职课程负责人，主持本课程的建设和改革，组织实施教学教研活动，从实验课教学的角度与理论课教师沟通，并对实验室管理和建设提出相应的要求。中心主任和课程负责人是团队骨干，属专职实验教学人员，编制相对稳定。实验教师是相对流动的团队成员。学院根据年度教学任务确定实验教师人数，采用公开岗位、自主报名、平等竞争和择优录用的实验教师选拔机制和人才流动机制，并同时确立理论课与实验课同等重要的理念，促进实验教学与理论教学队伍相互沟通，吸引了大批高水平教师担任实验课教师。

(2)理—工—教融合开展实验教学队伍建设

为满足现代高校培养的学生应具备一专多能与高素质的要求，中心在教师队伍建设中注重理、工、教多学科融合，按教学需要，同时引进理学、工学和教育学三类不同知识结构的人才，特别注重引进或联合培养高素质的工学类和教育学类人才。如近年从企业引进了工学类高水平教师5人，并先后从企业和中学聘请了31名兼职教师。目前化学化工实验教学团队成员既有来自北京大学、浙江大学、吉林大学、中山大学等综合性大学(理学)的，也有来自天津大学、华中科技大学、北京理工大学、华南理工大学等工科大学(工学)的，还有来自北京师范大学、东北师范大学、西南师范大学和湖南师范大学等师范大学(教育学)的，同时还有来自中国科学院大连化学物理所、山西煤化所和上海药物所等中科院系统的，既有理学博士，也有工学博士和教育学博士。

(3)以实验课程体系、教学内容的改革吸引高水平教师加入实验教学团队

近年来，围绕创新人才培养，中心全面开展了高师本科化学实验课程体系、教学内容、教学方法、教学模式等方面的改革研究，提出了系列研究课题，研究过程不是只依赖课题申请者本人，而是发动全院教师积极参与。如在进行“高师本科化学实验课程体系及教学内容改革的研究与实践”的研究过程中，课题组多次组织全院有高级职称或博士学位的教师对拟采用的新的实验课程体系中应包括的教学内容反复讨论；中心也不失时机地制定了《关于加强本科生实验教学的几条措施》和《化学化工学院关于具有高级职称和博士学位的教师必须在本科生中开设研究设计性实验的规定》等教学文件，从而有目的地把全院教师的目光吸引到实验教学及其改革创新工作上，吸引了大批高职称、高学历的优秀人才加入实验教学团队。

教学团队通过对国内外化学类专业培养目标、规格和课程结构的比较研究，在全国师范院校中较早创建了新型的大学本科基础化学实验三层次课程体系，将历年的实验教学研究成果应用于本科实验教学，固化进本科学生培养方案，并面向湖南地方经济和“四化两型”社会需求，根据化学化工学科和湖南师范大学的教师教育特色，进一步深化改革，建立了基于一级学科的既相对独立，又覆盖相关专业各门化学化工课程和知识领域的“三位一体”“立体交叉”式的理学(化学)、工学(化工)、教育学(教师教育)融合的实验教学体系(如图1所示)。新的实验教学体系包含理学类的化学基础实验教学平台(含基本操作技能训练、综合能力训练、研究能力与创新精神培训3个层次的7门实验课)、工学类的专业实验教学平台(含专业技能训练、专业设计、科技活动与社会实践3个层次)、教育类的化学教学论实验(含师范技能、实验教学、实验设计与化学奥赛研究实验)。不同平台之间、层次之间相互支撑、渗透与有机互动。理学类的化学基础实验注重化学类多专业的共性，重点传授实验基础知识，训练基本方法与基本操作技能，培养学生的综合实践和知识创新能力；工学类专业实验注重学生的专业特色，重视社会需要，与企业联合开展教学；教育类的化学教学论实验注重教育教学特色，重点训练学生的实验教学技能，培养学生创新实验教学方法与设计新实验的能力。不同专业的学生可根据自己的兴趣爱好和发展意向交叉选课，促进了学生完成毕业论文(设计)和开展大学生创新实验。

图1 化学化工实验教学中心实验教学体系

(4)以科研反哺教学为抓手，促进高水平教师加入实验教学队伍

中心注重科研与教学结合，促进科研成果向实验教学转化，利用科研仪器为本科实验教学服务，以此吸引高水平教师加入实验教学队伍。近年中心由教师的科研成果或在研项目转化而来的教学项目达40余项，其中30余项写入已出版的《化学研究与设计性实验》教材中，为新实验教学体系不同实验平台中第三个层次的实验课的开出提供了保障，同时壮大了本科实验教师队伍。长期以来，化学化工学院化学所、催化研究所、发光材料研究室等单位的博士生导师、特聘教授等在完成研究生教学任务的同时，均利用本单位的科研设备，结合自己的研究课题，为本科生开设研究设计性或综合性实验项目，如姚守拙院士实验室的实验项目导电聚苯胺薄膜的电化学合成和EQCM表征深受学生喜爱，潇湘学者苏胜培教授的纳米材料合成与表征实验成为专业方向必修实验。

(5)加强青年教师的培养

化学化工实验教学团队一直十分重视青年教师的培养，采取多种措施督促激励青年教师投入实验教学工作，不断提高青年教师的实验教学能力：①引导重视实验教学。一方面要求每位新到岗的青年教师首先过好实验教学关。规定新到岗的青年教师必须经过一轮以上的实验教学，同时担任对应理论课的助教工作，并得到实验课程负责人的认可，才可申请对应理论课程的主讲教师。另一方面加强青年教师的思想品德教育，规范教师言行，提高教师的道德修养，要求青年教师到岗即签字遵守学院教代会通过的《教师行为准则》。②配备指导教师，以传帮带的形式培养青年教师的实验教学能力。为了让青年教师尽快熟悉实验教学，实验中心为每位青年教师配一位实验教学经验丰富的指导教师(一般是对应实验课程负责人)，以传帮带的形式进行指导。如首先安排青年教师与指导教师带同一实验，一同做预备实验，在青年教师撰写好实验报告后一起分析讨论如何解决实验中可能遇到的问题。在实际教学过程中，开始阶段由指导教师讲授实验，做示范教学，然后经过试教逐步过渡到由青年教师讲授并主持实验。实践证明这种方式不仅能迅速提高青年教师的教学能力，也密切了同事间的关系，培养了全体教师的团队精神。③鼓励在职攻读学位，构建可持续发展的实验教师队伍。按照学院理—工—教融合的办学特色，化学化工实验中心在青年教师培养方面也首先考虑如何构建理—工—教融合的实验教师队伍。中心在青年教师在职攻读学位和进修时进行了规划和导向，如根据学院理科教师比例较大的实际情况，鼓励青年教师到工科院校和师范院校攻读工学学位和教育学学位，先后选拔了4人在职攻读工学博士学位，1人攻读教育学博士学位。此外，中心还有计划地选派选送青年教师出国(境)或到国内名牌大学进修、访问。④支持教学研究和教学改革。除鼓励青年教师积极申报校级以上教改课题外，学院还设立教改课题重点支持青年教师进行实验教学改革，并规定青年教师申报高级职称时必须有教改论文，支持青年教师参加各种全国性的教学研讨班或研讨会。⑤要求青年教师积极为本科生开设创新实验，将科研成果转化为实验教学项目。实验教学团队中的青年教师大部分有博士学位，科研的生力军。中心要求每个青年教师都要担任本科生的科研导师，指导学有余力的大学生开展自主性创新实验。

提高实验仪器质与量，满足教学与科研需要

经过几年的建设，化学化工实验教学中心仪器设备的档次明显提高，满足教育部化学实验教学指导委员会讨论通过的综合性大学《化学专业化学实验教学基本内容》的要求，紧跟国际化学学科实验教学的先进水平，符合适用、先进、适当超前和可以扩展的原则，也满足了学校招生规模的要求。目前化学化工实验教学中心拥有各类仪器设备1439台(套)，总价值为2808.89万元，其中单价10万元以上的大型精密仪器设备共47台(套)。中心对所有仪器设备实行统一购置、专人管理，有健全的仪器设备管理制度，仪器设备的完好率达到98%以上。近3年来，实验中心新购置仪器设备542台(套)，总价值为1048万元。化学化工学院各科研实验室共有科研仪器设备1275台(件)，总价值为1501.77万元。科研仪器与教学仪器设备同时为教学与科研服务。气相色谱仪、高效液相色谱仪、紫外光谱、红外光谱等大型仪器设备均有5套以上，可让本科生直接上机操作，除化工大型实验装置外，保证了基础课实验每组1人，专业课实验每组不超过2人，每个实验项目其他仪器配套数均在5套以上。

中心先后研制开发出了大型纯水设备、化学实验室中央真空系统、差热分析仪等实验装置。中心主任何红运教授主持设计安装的化学实验室中央真空系统大型实验装置可供180名学生同时进行减压过滤、真空干燥、减压蒸镏等化学实验操作(如图2所示)。分布于不同楼层的3间大实验室共用1台主机。用户接口通过真空管道直接连接在实验台上，进行实验的学生每人1个用户接口，系统压强最低可至0.0037 MPa，即使全部用户接口同时接上，系统压强仍可稳定低于0.02 MPa，完全满足常规化学实验的要求。多年的运行证明，该装置工作可靠、减压效果好、操作简便、使用成本低、管理维修方便、整体外型美观、占地面积小，深受师生好评，适合于高等院校化学实验室。

图2 学生使用中央真空系统做减压过滤实验

实验课负责人曾跃教授指导本科生创新实验，研制设计的差热分析仪(如图3所示)已用于该院本科实验教学。如图4所示，将样品(S)和参比物(R)放入差热电炉内的样品托盘上后，差热分析仪通过热电偶(A)将温度信号以及温度差信号转换成热电势信号，将样品的温度信号(1-2)和温度差信号(1-3)，直接输入多通道计算机数据采集卡(如图5所示)。数据采集卡通过自行研究设计出的，由计算机USB口采样的差热分析计算机接口接入数据采集计算机(如图6所示)，计算机通过软件控制并采集温度和温度差信号。自行选用设计的数据采集卡，进行了通道间的隔离，并有稳定放大设计，性能稳定(精度达到±4 μV)，可以直接稳定记录温度差信号(几十到几百微伏)。此自制差热分析仪与从市场购买的能够满足教学要求且性价比较高的差热分析仪比较，每台可节省经费约4万元。

图3 HNU-DAT-1型差热分析仪

图4 差热分析信号

图5 多通道USB计算机数据采集卡

图6 数据采集计算机

安全、舒适的实验环境，让师生安心实验

中心现有实验教学用房70余间，使用面积3000 m2，学生分时段分班次进实验室开展实验，实验时人均使用面积4 m2。实验室基础设施建设以人为本，配套设施完备，实验台、仪器台、试剂柜布局合理，有自主设计安装的统一的纯水设备和中央真空系统。实验室宽敞明亮，通风、照明设施完好，电路、水、气管道布局安全、规范、整洁卫生。中心在智能化建设方面做了大量工作，建立了网络化的实验教学智能管理系统平台(http://chemlab.hunnu.edu.cn/)。该平台具有教师实验管理系统、实验预约系统、实验报告提交系统、师生交流平台、仪器设备管理及预约使用系统和信息发布等多项功能，实现了网上辅助教学和网络化、智能化管理，有丰富的网络实验教学资源。基于这种网络化管理平台，中心充分发挥了优质教学资源的延伸作用，提高了资源的使用效益。

为保证实验教学顺利进行，消除安全隐患，中心采取了如下措施：

(1)加强对学生安全意识的培养，在学生进实验室前对学生进行专门的安全环保教育，提高学生的安全意识。

(2)实验中心制订了实验室安全及检查制度，编写了《实验室环境与安全手册》《实验室安全规则》及相关安全制度张贴在各个实验室，同时编印了实验室安全检查记录本，要求各实验员每天对所管辖的实验室进行安全自查并记录，发现异常情况及时处理并上报学院。学院每周组织一次安全工作检查。

(3)易燃、易爆、剧毒品保存在专门的仓库，剧毒品领用时须经实验室主任签字，做到随领随用，未用完的当日返回专门的仓库。

(4)每个实验室都配备了废液桶。有毒废液由实验室统一处理：能够经氧化变成无毒物质的达到排放要求后再排放；部分不能回收或解毒的，处理成固态难溶物后，送往获环保与公安部门批准进行处理的工厂集中处理。中心向每个实验室发放了实验室处理废液废渣情况记录本，要求实验员对学生实验中产生的废液种类、数量、处理办法和处理结果及时登记。2013年学院针对教学和科研实验室产生的废液废渣品种繁多、成分复杂、处理难度极大等问题，基于培养学生结合社会实际，开展创新研究的能力的考虑，特设专项资金，鼓励师生立项开展综合处理实验室废液废渣的创新实验研究；经学院组织专家对全院师生申报的综合处理实验室废液废渣创新实验项目进行评审，资助了10个项目立项开展研究。

(5)实验大楼安装了消防报警装置，每个实验室均配有消防器材，药品室安装了防爆电源开关和防爆电灯。

上述措施保证了师生实验的安全和校园环境的优雅宜人。中心自成立至今没有出现安全事故。

丰硕的教学与科研成果回馈中心师生

实验教学曾获国家级教学成果二等奖1项，省级教学成果一等奖2项、二等奖3项、三等奖2项。近年来实验教师发表教研教改论文80余篇，主持省级以上教改课题和国家级、省级质量工程项目20余项，主编出版教材或教学指导书5本，参编3本。基础化学实验2008年被评为湖南省级精品课程。实验课教师谢青季教授撰写的教学论文发表在化学教育类国际顶级杂志"Journal of Chemical Education"上，得到了国际同行的认可。中心主任何红运教授撰写的《以“质量工程”为契机，深入开展实验教学改革》论文被评为全国高等学校实验室工作研究会第十次学术研讨会优秀论文(全国76篇，发表在《实验室研究与探索》杂志上)。中心主编的基础化学实验新课程体系系列教材获得了国内同行专家的好评—“我认为湖南师范大学《基础化学实验》的项目先进，对学生的培养目标明确，切实可行，特色明显”(湖南大学蔡炳新教授)；“该课程基础良好、特色明显、成果突出”(中南大学罗一鸣教授)；“将化学基础实验、综合训练实验和研究设计实验作为一个整体建立在一级学科水平上的独立实验课程体系教材还没有，《本科化学实验》教材的编写正好填补了这方面的空白，是一次大胆的尝试”(专家评审意见表)；“这套教材集成了他们在学科建设和专业建设上的一系列成果，适应化学发展的潮流，具有如下特点：第一，理工教融合。作者们将过去在人才培养工作中创立的特色贯穿到该教材中，在内容上既包括了化学实验中合成、分离和分析等全部基本要求，又包含化工的一些基础实验，还有面向中学教学的实验项目，有利于复合型人才的培养。第二，继承与创新。该教材在化学一级学科基础上构建了与原四大化学密切联系，并能覆盖相关专业各门化学课程知识领域的化学实验课程新体系，经典方法与现代方法相结合，注重通用性和多样性，有利于学生学会学习和学会创造。第三，科研转化为教学。该教材的一些实验项目源于作者在基础研究、应用研究和技术开发中取得的科研成果，面向生活、面向生产、面向社会，有助于提高学生探索未知的自信心和创造力，促进研究性学习的开展”(姚守拙院士)。多年来，学生在校园网上对教师化学化工实验课堂教学质量的评价均在90分以上，全部为优秀。

近3年中心教师承担863项目1项，国家重点基础研究发展计划973子课题1项，国家自然科学基金重大研究计划1项，国家科技重大专项子课题1项，国家自然科学基金面上项目26项，湖南省杰出青年基金、自然科学基金等20项，其他合作项目31项，获科研经费2185万元，发表科研论文310篇，被SCI收录222篇，其中影响因子大于3.0的论文65篇。研究成果获省部级以上奖6项，其中省科技进步奖二等奖1项、三等奖1项，湖南省自然科学三等奖1项，中国侨界贡献奖1项，其他2项。申请国家发明专利18项，获授权9项。2012年，湖南师范大学化学论文被引用的ESI排名在全球前1%的1047所顶尖学术机构中排名第785位，进入国际先进行列。

化学化工学院在校本科生获批国家大学生创新实验项目33项、湖南省大学生创新实验项目16项，申请发明专利5项，发表科学研究论文15篇，在全国和湖南省大学生课外学术科技作品竞赛、全国和湖南省大学生实验技能竞赛、全国高校化学专业师范素质大赛、全国大学生化工设计竞赛和大学生课外化学化工创新作品竞赛中先后有130余人次获奖，特别是在“三井化学杯”全国第五届大学生化工设计竞赛中参赛的F1队，获得了该赛事举办以来全国师范院校唯一的特等奖。面向生物医药产业的制药工程专业自第一届开始，连续6届毕业生就业率均为100%，化学化工学院4个本科专业的毕业生初就业率一直保持在98%以上，连续5年在全校排名第一。

化学化工实验教学中心面向中学师生开放，硕果累累，声名远扬。每年暑假期间都有大批对化学感兴趣的中学生来中心学习，与在校本科生交流，并由在校本科生指导做部分实验。这既让对化学感兴趣的中学生提前了解了大学实验教学的环境与模式，又使我校本科生对如何从事中学化学实验教学提前获得了体验。近年来，除湖南省内大批中学生外，河北、河南、江西、广东、天津、海南等省市部分中学的学生也纷纷来中心学习。经中心培训的湖南中学生在国际奥林匹克化学竞赛中获得了15枚金牌、4枚银牌。

主任简介

何红运，教授，硕士生导师。先后担任湖南师范大学无机化学教研室副主任、主任，化学化工学院科技开发办主任，化学系副主任，无机实验室、基础化学实验室、化学实验中心和化学化工实验教学中心主任，院教学委员会委员，院学位委员会委员。先后为本科生和研究生开设了无机化学、无机合成化学等9门理论及实验课程，累计指导了32名本科生开展研究性学习和创新实验研究、90余名本科生做毕业论文、4届学生教育实习、4届学生工厂见习。为实验室自主设计安装了2套大型学生实验仪器设备(中央真空系统和纯水制备设备)，主编出版教材1本，参编出版教材4本，自编讲义2本。先后被评为湖南省普通高等学校优秀实验(实训)教师和湖南师范大学教学名师，多次获得湖南师范大学教学优秀奖、教书育人优秀奖和实验室工作优秀奖等。积极主持各级教改项目和质量工程项目，获国家级教学成果二等奖1项(主持人)，省级教学成果一等奖1项(主持人)、二等奖1项(第四)。作为总教练，先后指导了4届学生参加湖南省大学生化学实验技能竞赛，在累计12名参赛学生中，7人获一等奖、3人获二等奖、2人获三等奖。2000年至今被聘为湖南省中学生化学奥赛培训基地主教练，担负实验培训工作，与总教练肖小明教授带领的团队一起获得“化学奥赛湘军”的美誉。自2000年起担任湖南省自然科学基金委员会函评专家、《无机化学学报》和《化学进展》等刊物审稿专家、教育部学位中心学位与研究生教育专家库专家、湖南省大学生化学实验技能竞赛委员会委员等。

在搞好人才培养工作的同时，一直坚持不懈地在无机合成和功能材料领域开展科学研究，同时针对湖南经济建设需要，积极开展产学研合作，为企业解决了一些生产实际中迫切需要解决的技术难题，3项研究成果在企业得到应用，发表研究论文40余篇，SCI收录10余篇，获省部级科技进步二等奖1项(主持人)。