近年来,随着北京市对教育投入的持续增加,各级教育行政部门和学校高度重视理化生实验室的建设与改造。市区县教委专项拨款有计划地分批对高等教育和基础教育实验室进行建设和改造。全国众多实验室承建厂家纷纷参与竞争,并不断有新的厂家进入北京市场。
目前,学校实验室的建设和改造模式已有十几年的历史。由于实验室建设和改造所需资金较大,在基础教育系统中,实验室装备的教学仪器达标所需资金与之相比只是小数目,因此实验室的建设和改造最初仅在有条件的学校进行,基础教育装备部门很少介入。然而,近期北京各高校和区县教委逐步大规模开展实验室建设和改造,装备部门必须参与规划、招标、验收等实际工作。实验室的建设和改造应依据什么标准进行规划和验收,在全国范围内也是教育装备部门正在研究探讨的课题。由于缺乏统一的规划与验收标准、规章和制度,一些学校在实验室建设和改造中走了弯路。近一两年,我们多次受邀参加区县和厂家的实验室检查与验收工作,协助区县装备部门和各类学校把好实验室建设和改造的质量关,并帮助厂家改进技术和管理。在此,我们总结了一些检查验收实验室的体会和做法,供读者共同研究探讨。
我市部分高校和区县装备部门在实验室实际检查验收中逐步摸索出一些经验,但大多数装备部门仍不清楚如何进行检查验收,以及在检查验收过程中应注意哪些问题。为提高我市实验室装备水平,我市组织了相关研讨会,取得了良好效果。在实验室实际检查验收中,我们的体会是:要做好检查验收,首先应具备以下基本思路作为依据:⑴ 建设和改造实验室的目的首先是为教学服务,其一切功能形式应以实验教学的需求为准;⑵ 建设和改造实验室要特别注意保证学生和教师的人身安全、健康及活动方便,如用电安全、有害气体环境污染、危险情况下的学生疏散等;⑶ 建设和改造实验室应符合或贴近已有的国家通用标准和行业标准,例如物理和化学的总控电源虽无部标,但主要指标应符合教师用和学生用电源的部标;⑷ 建设改造及验收实验室应征求实验员和教师的意见,各种设置安排要充分考虑教师和实验员教学与管理的方便。检查验收过程不仅要看,还要动手操作测试,并注意积累数据;⑸ 注意根据学校和厂家的合同、承诺及售后服务进行检查验收,不同厂家各有优点,应集合各种优点督促厂家不断完善自身。
目前,流行于我市高校尤其是基础教育的理化生实验室技术含量不是很高,但需要检查验收的内容很多,需要一定的专业知识。实验室检查验收工作可按实验室家具、风、电、水和光几项内容进行分类。实验室家具包括实验桌、仪器橱柜等;风指化学实验室的通风系统;电指理化生实验室的总控电源等;水指化学生物实验室的水路;光指生物学生实验桌的照明光源。下面就各项内容及检查验收注意事项分别进行介绍。
一、验收实验室家具
实验室家具包括学生实验桌、教师演示实验桌、实验台、仪器橱柜等。实验室家具应色泽美观、平稳牢固、结实耐用、开启灵活。这些家具的质量主要取决于所用材料、加工工艺和安装。
目前实验室家具材料有饰面刨花板、饰面实芯板、钢化玻璃面板、实芯理化板和玻璃钢面板。饰面刨花板是使用最多的材料,刨花板使用较细的木纤维,又称中密板或高密板。桌面通常使用中高密度板,强度较大。目前北京学校实验室实验桌使用威盛亚、富美佳理化面板较为普遍,无论进口还是国产理化饰面板,都应色泽均匀明快、平整光滑、坚硬耐磨,不应出现鼓包。化学饰面板需具备良好的防酸碱性能,防火饰板需具备良好的耐热性能。化学饰面板有具体的理化指标,简单测试可用滴强酸碱溶液进行,若滴液时间较长未擦拭,才可能留下较浅痕迹。防火饰面板用香烟灼烧,不应有黑斑、裂纹、鼓泡等变化。饰面板刨花板的物理性能及有害气体释放量应符合国家相关标准,厂家应提供相关监督部门的合格检验报告。实验室改造后若感觉有刺激性气味,说明有害气体释放量不合格。饰面刨花板价格较低,但防水防潮性能较差。实心饰面板、钢化玻璃面板、实心理化板和玻璃钢面板防水性能较好,适用于化学实验桌面。玻璃面板表面应磨去尖角磨光,不应有疤痕,使用玻璃面板应注意加层软垫,防止与试管烧杯硬碰而洒出酸碱液体。玻璃钢面板整体一次成型,需检查板面是否有裂痕,其价格低但硬度小,表面易擦出痕迹,使用一段时间后板面会变得不光洁。实心饰面理化板表面同饰面刨花板,内部材料为高分子材料板,需检查表面平整度,其防水防潮性能很好,价格较高。实芯理化板整体为高分子材料结构,理化性能优秀,价格最高。这几种板面其实都不具备传统木材板面的主要优点。实验室家具不同部位使用的材料应与合同书要求相符。实验室家具的工艺水平也是衡量厂家机械加工水平的重要环节。实验室的桌柜橱几何尺寸要准确,长宽高误差应在5毫米或要求范围内,用眼观察不应看出尺寸偏差。饰面刨花板的切割刀口不应直接看出锯齿,除隐蔽处外均应进行封边处理,封边与面板的结合处应严密平整牢靠,不应有脱胶或表面有胶渍的情况。封边与面板的结合部分处理越好,防水防潮性能越好。牢靠弯曲成型的包边,过渡处应曲线圆滑,与内基材表面紧密贴合,无纹裂等缺陷。实验室的桌柜橱边角处应圆滑,无尖角毛刺。
实验室桌柜橱的安装应细致文明。学生实验桌与地面连接要牢靠,一般用力挤靠不应移动离位。用手轻抬桌面不应出现桌面与桌子下部活动分离的现象。实验室实验桌的桌面,特别是靠近水源的地方,要做好防水处理。实验室学生凳承受力较大,必须坚固耐用,有连接固定螺母的应有防脱扣的弹簧垫。实验室橱柜放置平稳,边角缝不应歪斜。实验室饰面板柜橱的承重板应加厚加筋。实验室桌柜橱的门、抽屉应开合灵活,抽屉宜有拉到头限位装置。由于一般施工多集中在寒暑假期间,施工地点多的厂家常出现管理不到位,即使信誉较好的厂家,也往往出现工程粗糙的情况。
实验室实验桌的布局应在地面给学生活动进出留出足够空间,学生实验室人均使用面积一般要求不应小于1.8平方米,较高要求不应小于2平方米。实验桌桌面要给学生留出尽量大的实验空间,减少视线遮挡。实验课桌结构尽量简洁,如钢木结构优于全饰面板结构。实验室家具颜色要明快,适合学生实验并与周围环境协调,实验桌桌面不宜采用花色,以减少桌面颜色对实验观察对象的影响。例如,需要做力学实验的实验室桌面要考虑卡具固定的需要,侧边不要有桌面立围。化学、生物实验室的橱柜桌椅要注意检查防水、防酸碱。农村平房实验室一般较潮湿,实验室橱柜桌椅要特别注意防潮问题。
二、验收实验室通风设备
现在新建和改造化学实验室要求通风到桌、通风到橱。一般的实验室和普通教室如果开窗换气不方便,需要设置换气扇,室内二氧化碳含量要低于1.5%。通风到桌的主要目的是将学生实验产生的毒气立即排出,主要考虑排风口的风速。准备室的通风要保证教师准备实验和药品毒气的顺利持续排出。根据学校实验室的特点,实验室和准备室两套系统的通风要事先设计好,既要考虑使用方便,也要考虑资金投入。
化学实验室换气按每小时换气20次标准要求,学生实验桌上的排风口风速应多大才符合要求?假设教室面积90平方米,高度3米,学生和教师实验桌上的通风口共49个,通风口直径10厘米。则排风口风速计算公式为:排风口风速 = (实验室容积 × 每小时换气次数) / (通风口截面积 × 排气口个数) = (90平方米 × 3米 × 20次/小时) / (π × 0.05米 × 0.05米 × 49) ≈ 14000米/小时 ≈ 4米/秒。我们所检查的学校学生实验桌排风口立管内的风速基本在5米/秒到10米/秒范围内,各种结构的排风口中点处平均风速大多在2米/秒以上。厂家使用6#离心式化工专用工程塑料风机,功率4千瓦可调速电机,风量最高12000立方米/小时,基本可达到上述要求。以接近排风口中点处的平均风速优于2米/秒为标准要求厂家,厂家是可以做到的。我们使用的检测风速仪器为热球式数字风速仪,型号QDF-6型,测风速范围0~30米/秒,分辨率0.01米/秒。排风口风速是否均匀是重要指标,直接影响学生实验排出有毒气体的整体效果。为检测每个实验桌上排风口风速是否均匀,至少应选择6个通风口进行测试,位置选在室内学生实验桌四角4个、中间1个和教师实验桌1个,用风速仪逐一测试。验收过程中很少使用风速仪检测,通常仅凭感觉或用烟测试,很多厂家安装时仅注意地下管道气流分配,并未认真测试这一数据,各排风口风速相差往往很大,经常有相差数倍的情况。安装调试较好的厂家不仅注意管道设置,还自备测风速仪,风速差别控制在20%以内。安装排风到桌后,实验室应留出与室外的通风口,避免排风开启时关不上实验室门、门窗剧烈震动等情况。排风口一般有隐蔽式和喇叭口两种形式,隐蔽式排风口有不使用时不影响视线和占用桌面的优点,喇叭口抽排风效果较好,部件简单不易损坏。药品柜和通风内橱排风风速要求不高,噪声要尽量小,控制要方便。
抽排风时产生的噪声用噪声检测仪测量,我们使用的噪声检测仪型号为HS5920。实验室内噪声要求控制在小于55分贝,但目前电机转速最大时抽排风产生的噪声往往高于55分贝。测试时要保持环境噪音尽量小,不能超过55分贝。实验室内各位置噪音大小相差不大,实测一两点即可。造成噪声大的原因复杂,主要是风机组的振动和气流高速流动引起管件和风口的震动。排风装置的电机有转速固定式和可调式两种,使用连续可调式较好,教师讲话时转速相对减少,噪声小于55分贝,此时排风口风速应不小于2米/秒,需要时再适当提高风速。准备室内噪声应控制在55分贝以内。长时间处于较高噪声环境容易引起烦躁。
排风到桌风速应连续可调,调速表设置位置应方便教师调速,调速准确灵活。需检查桌面抽排风罩口提拉是否灵活,未使用时往往较紧,提拉困难,隐蔽式排风口的活门易损坏。排风管道路线要合理,固定要牢固。排风机位置要安全合理,噪声要小。厂家使用的排风管道材料、排风风机和电机型号是否符合合同,检查验收时都需注意。学校建设多个排风到桌的化学实验室时,要考虑教学班数及学生化学实验的变化,例如产生有毒气体的化学实验正在逐渐减少。学校有一个排风到桌化学实验室基本够用。目前排风到桌这种通风结构还存在很多缺点,如整体结构复杂,比重大的气体不易及时排出室外,学生实验装置摆放安排受排风口位置限制等。很多人不断研究新的解决办法,提出新专利。有的厂家研制了向大气排放的毒气和废水过滤装置,学校已有使用。有的厂家正在研究更节能、更方便、更简单、更有针对性的毒气和废液处理装置,值得提倡。
三、验收实验室电源电路
检查实验室电路部分,最需要注意的是电路安全。电路安全包括防止触电、漏电、电起火等方面的安全。实验室应有符合国家要求的接地线和漏电保护器装置。物理、化学和生物实验室要求电源接地点有效接地。避免220伏电源接线暴露在外,生物学生实验桌上220伏日光灯的使用,安装不当容易造成安全隐患。设置在楼顶的排风机应在避雷针保护范围之内。可用兆欧表测量接地和绝缘情况。物理、化学和生物实验室教师实验台和学生桌应具备220伏6安培二、三眼电源插座。教师台应有分组控制学生220伏电源的总控按钮。具备物理、化学实验室教师实验台和学生桌低压电源的,电源应符合教育部关于实验电源的基本要求。其中,高中物理、化学教师台电源要求:直流稳压输出1.5~24伏连续可调,额定电流6安培;交流电压输出2~24伏每2伏一档或连续可调,额定电流8安培。初中物理、化学教师台电源要求:直流稳压输出1.5~12伏连续可调,额定电流3安培;交流电压输出2~12伏每2伏一档或连续可调,额定电流5安培。高中物理学生桌电源要求:直流稳压输出2~16伏连续可调,额定电流3安培;交流电压输出1.5~16伏连续可调,额定电流2安培。初中物理学生桌电源要求:直流稳压输出1.5~9伏连续可调,额定电流2安培。中学化学学生桌电源要求:交直流输出3~15伏连续可调,交流额定电流3安培,直流额定电流2安培。以上低压输出都应具备交直流过载保护。教师实验台和学生桌的控制面板控制设置合理清楚,文字准确明了,操作灵活,控制准确。电源部分使用的仪表、元器件、电线要使用正品,电路的焊接、布线要牢固规范,经常扳动旋转的开关旋钮要不易损坏。需检测教师台电源和抽检数个学生电源,检验电压和功率是否符合要求。测功率需准备一些测试负载。发现问题扩大检查数量。直接用导线短路输出接线柱的方法检查交直流过载保护,短路后检查是否正常复位。必要时打开面板察看内部结构和布线。教师台电源包含高压控制电路,应具备合格的电源控制箱。
一般情况下,学校已配备学生低压电源和教师电源,教师实验台和学生桌具备220伏6安培二、三眼电源插座,完全可满足教学需要,可不再加装总控低压电源。有的学校实验室学生实验桌上加装电压表、电流表、检流计甚至万用表,表面上看起来很排场,但存在弊病:投入加大,大多情况下质量比统配的教学仪表差,数量上不能满足实验教学用仪表需要,教学仍需使用常规教学仪表,减少了学生实验时有效的桌面使用面积,不使用仪表时分散学生精力,仪表损坏不易维修。
四、验收实验室水路
化学、生物实验室水源到桌方便学生实验。水管件应为标准件,便于以后维护。北京市要求必须使用瓷芯节水水嘴。化学实验室学生桌水池应备有高位三通水嘴。水池排水口应有过滤和水封设置。要注意检查水池排水口与下水道口连接处是否严密牢固,连接管最好是硬质管。水池下最好设置可开的门,便于维修。水池尺寸应尽量大一些,避免水滴四溅。注意水池与饰面板边沿的防水处理。电源开关插座等位置应与水池保持一定距离。教师台设置水源总控,方便上课教师控制,减少不使用时水的滴漏管理不便。目前环保部门尚未针对学校实验室排污水做出要求,一些学校和厂家有环保意识,准备了污水筒,收集实验污水统一处理。
五、验收实验室光源
各种实验室每位学生书写照度不应低于200Lx。因显微镜和生物解剖观察的要求,实验桌上一般增加桌面局部照明灯具。检查灯具时要注意用电安全,使用安全电压灯具为好,要避免220伏电压被学生触及,电源线安装要隐蔽牢固。选用全色光谱的灯具,观察物体颜色保真效果好。日光灯和遮光板安装位置要合理,应调整到光线刚好照满实验桌面而不超出桌面,避免光线直刺人眼。每个灯具有控制开关,开关的开合位置应保持相同,便于判断日光灯不亮时的故障原因。化学实验室准备室的教师实验排风橱内也应装照明灯。
改造后的实验室创建了新的教学环境。我们在实验室检查验收中也经常遇到一些因事先考虑不周而令人后悔的情况。实验室建成后,往往花费大量资金却不尽人意。因此,建设前需认真规划。实验室的建设和改造不仅要考虑当前的实验教学,尤其要考虑到实验教学的发展变化。实验室模式要适应实验教学的变化,例如要考虑到实验桌固定后不适应教学需要的变化,使用饰面板桌面不适于学生实验敲敲打打等情况。建设和改造实验室,不同学校要有不同个性。实验室建设改造相对仪器设备投入较大,因此不仅要注意实验室外观的变化,更要注意实验室本质功能的提高,不要跟风,造成不必要的浪费。实验室要美观简洁大方,建成配合教学的环境。实验室的结构、色调要与学校周围环境相协调。建设本校实验室的模式不仅要参考国内中小学实验室较好的做法,也要借鉴大学、国外实验室的一些好做法。做实验室具体规划应集思广益,听取教师和实验员的意见。选择适宜的厂家,注意考察厂家已安装的产品情况、工厂自己的产品生产标准(当前没有国家标准)、实际生产能力、信誉和承诺的售后服务记录等。签订合同要细、要实、要准确,作为检查验收的依据。要注意施工过程的检查和验收,可以观察施工质量,也可以发现一些事先不合理的设计,及时发现并调整。我市高校及区县普教建设实验室完工后,学校、区县、市技术设备中心一起,并经常邀请教育部教学仪器研究所的专家共同检查验收。在检查验收中不断总结经验,不仅保证了我市实验室建设的质量,同时促进厂家不断改进设计、改进工艺、改进管理,厂家的质量、服务、素质、水平在竞争中不断得到提高。