新工科背景下地质学基础实验室的建设与管理

肖芳伟 陈佳 张建伟

摘 要：本文以中国石油大学（北京）克拉玛依校区为例，分析了新工科背景下地质学基础实验室使用需求特点及运行现状，并从实验室的建设与管理两个方面提出针对性的改革措施与优化方案，其具体措施有：明确补充建设目标，优化建设方案;优化、补充现有实验室配置，拓展其使用功能;优化标本存取与管理方式;推进管理制度建设，力促规范化使用。实践证明，这些措施有效解决了新工科背景下实验室的主要问题，确保了实验室的有序高效运行，切实保障了学生实践能力的培养。

关键词：地质学;实验室建设;实验室管理

为适应新一轮科技革命和产业变革的新趋势，紧紧围绕国家战略和区域发展需要，加快建设发展新工科，探索形成中国特色、世界水平的工程教育体系，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国，教育部明确提出了深入开展新工科研究与实践的改革任务[1]。新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，具有战略型、创新性、系统化、开放式的特征[2]。在新工科背景下，各高校都在积极探索教育教学模式的研究和改革，在实验教学方面表现尤为活跃[3-5]。中国石油大学（北京）克拉玛依校区（以下简称校区）以建成国内一流的高等工程教育示范基地为目标，致力于高层次、应用型、国际化人才培养，实践教学尤为关键。地质学科是一门实践性较强的学科，实验教学环节更是重中之重。

围绕“培养高层次应用型人才”这一目标，地质基础教学实验室涉及的实验课程多、学时长、学生人数多，这对实验室的建设质量与运行效率提出了更高要求。本文以校区为例，对新工科背景下地质学基础实验室的使用需求及现状进行分析，并对实验室建设与管理提出针对性的改革措施与优化方案，以期为同类院校实验室建设与管理的改革与创新提供借鉴。

1 实验室现状分析

校区资源勘查工程专业2016年开始招生，首届学生人数为82人，自2017年开始，每年招生人数维持在105人;石油工程专业招生情况相似;勘查技术与工程专业2020年开始招生，每年招生人数维持在70人;四年在校生将常年维持在1100人左右。根据该类专业人才培养目标，为满足教学需求，通过近2年的时间，先后完成了普通地质实验室、结晶矿物学实验室、岩矿实验室、沉积岩与沉积相实验室、构造实验室等共5项6间基础实验室的建设。所有实验室目前试运行近2年，根据试运行整体情况来看，存在以下问题：

1.1 基础教学实验室体系尚需完善

目前，基础教学实验室体系尚无法全面满足相关专业基础课程的实验教学，部分实验课程尚无与之相匹配的实验室条件。实验教学主要借助于其他单位的实验室条件，在借用以及使用的过程中困难重重。比如，《古生物地层与地史学》是资源勘查工程的专业基础课之一，该课程实验教学环节必不可少，且其实验设备与其他专业课并不通用，但本校区缺乏配套的专用实验设备，目前一直借用邻近的某职业院校相关实验室，由此造成一系列问题。首先，在课程的时间安排上，自主性受到很大制约;其次，对于设备及标本的使用和管理混乱，实验准备效率低;再次，借用的设备和标本质量较差，且标本的门类并不能很好地满足教学需求，授课效果大打折扣。

1.2 已建成实验室的容量无法满足教学需求

目前已建成的岩矿实验室受场地和设备受限，造成所承担的《造岩矿物学》《岩浆岩及变质岩石学》《岩矿薄片鉴定》等课程时效性较差，对实验教学的质量保障有所欠缺。

具体而言，岩矿实验室共32套学生设备（主要包括32套三目偏光显微镜、32套岩矿薄片及手标本），每次最多只能容纳32人，而实验学生人数每年级3个自然班，约95～105人，这就需要分3～4组进行实验教学，时间上必须错开。而相关课程的实验课都是穿插在理论课中间进行，实验课与理论课环环相扣、紧凑衔接，两节理论课之间的实验课必须在较短时间内完成。同时，对应的课程安排正好是在该专业各类课程最饱满的阶段，学生的课表非常满;再者，实验课程自身学时较多。因此，学生的实验课程的分组安排在避免与课表冲突的情况下，往往与理论课的衔接受到影响，教学质量无法得到保障。同理，类似的沉积岩与沉积相实验室也存在同样的问题。

1.3 实验课程多、学时长，实验准备工作量大

秉承校区应用型教学理念，资源勘查工程专业的专业课程全部包含实验部分，且占比接近一半。同时，相较同类高校同类专业，增设了大量的实践环节。以目前的资源勘查工程、石油工程2个本科专业计算，每学年的实验准备工作量近70000总人时，而目前地质系实验员仅为2名，平均每人的实验准备工作量远远超出了同类学校同类岗位。

1.4 学生人数多，仪器设备管理难度大

如前文所述，参与实验的学生总人数多。同时，各类实验设备精密性高，需经常校正，如三目偏光显微镜、生物显微镜等;各类器材小巧易随意挪动，归纳整理难度较大，如各类矿物岩石手标本及薄片标本、晶体光学模型、古生物标本以及各类辅助工具等;以上各类设备、器材如使用不当，极易损坏，各类标本、辅助工具易被夹带丢失，监管难度大。

2 实验室建设与管理优化办法

针对以上情况，有必要根据地质学基础教学实验室现状，对实验室的建设与管理进行优化，建立起一套完善的基础教学实验室体系，制定一套合理高效的管理方案，进一步提高地质学基础教学实验室建设和管理水平，保障实验教学工作的顺利开展，全面满足实验教学需求。

2.1 明确补充建设目标，优化建设方案

首先，通过对照相关专业培养方案中的课程体系，结合在校生规模实际，审视现有的基础教学实验室条件，明确急需补充建设的实验室。截至目前，校区地质学基础教学实验室基本齐全，但非常缺乏《古生物地层与地史学》实验条件。在明确目标之后，深入调研其他高校或单位的类似实验室条件及运行情况，认真总结其优点与不足，同时借鑒本校区其他实验室的建设与运行经验，对古生物实验室的建设方案进行优化设计。古生物实验室主要设备包括两个方面：多类型生物显微镜和各门类古生物标本，其方案优化设计的关键在于如何在有限的经费内采购最合适的设备种类和数量，以期达到最好的教学效果。例如，通过分析其他单位的古生物标本，结合本校区的教学实际进行古生物标本门类的精选，既保证门类齐全，又避免类似门类的重复;在生物显微镜的选择上，同时需要透视镜和体视镜两种类型，但其中体视镜使用的频次较低，为此，我们采用互动方案，将所有学生机与教师机组成交互教学系统，一方面可以降低体视镜的采购数量而节约成本，另一方面变革了传统的教学方式，使教学效果得到显著提升。