许多高校面临着教学实验室利用率低这一痛点,花了大价钱购置的设备处于闲置状态,学生的动手机会较少,其根本原因是布局设计未能跟上教学所需,灵活多变的家具系统以及预留充足的水电点位,能够使得一间实验室在上午进行力学实验,在下午开展电磁学实验,使用率直接实现翻倍。
实验室分类决定功能定位
常规的教学实验室,一般是划分成教学、实验、演示以及储藏这四个区域的,这样的一种布局,能够满足基础教学的需求。就比如说清华大学的基础物理实验室,教师讲解完原理之后,学生马上就在相邻的实验台进行操作,从理论到实践的转换时间,不会超过五分钟。而储藏区,是采用透明收纳柜的,学生能够迅速地找到所需要的器材,下课之后十分钟之内就能完成归位。
在传统布局之上增添实例创设区,教师能够依照课程内容随时对空间予以调整。复旦大学物理教学实验中心设置了可变隔断,开展光学实验之时拉上遮光帘,进行力学实验之际打开自然采光。这个区域还配备有白板以及移动座椅,小组讨论的时候围成一圈,教师演示的时候集中于前排。
开放式实验室,让学生在课程之外得以开展自主探索,教学区跟演示区采用组团式布局,上海交通大学把走廊两侧墙面改造成实验成果展示区,学生在课间经过之时能够看见同龄人的创新作品,实验台采用带有轮子的可移动样式,在周末举办科普活动之际推至走廊,不会对平时上课造成影响。
为社会化研讨空间引入跨学科交流功能,对演讲区以及讨论区进行配置。北京大学物理学院于实验楼大厅中,设置能够拼接的讨论桌,每周举办一回跨学科沙龙,化学专业、生物专业的学生一样可以投身于物理实验演示之中。该区域的使用频率相较于普通教室高出了三倍,设备利用率得到了显著的提升。
专业性设计贴合实验习惯
关注防尘问题是光物理实验室必须着重考虑的要点所在,储物柜跟实验台之间的距离应该控制在两米以内。中山大学的光学实验室把常用的镜片放置于实验台侧面的抽屉之中,而不常用的元件则放置在入口处的智能储物柜里,师生平均取用的时长从八分钟缩减到了两分钟。为在减少灰尘吸附的同时确保用电安全,地面采用了防静电环氧树脂涂层。
人体工程学要求实验动线规划与之相符,设备摆放位置由操作半径来决定。浙江大学物理实验教学中心经测量得出,学生站立时手臂自然伸展范围大概是一米,所以常用仪器放置在这个区域当中,电源插座安装在距离地面三十厘米的实验台侧面那里。每个实验台配备六个五孔插座,以此满足多种仪器同时用电的需求。
实用性设计预留可变空间
实验室组团所需具备的是空间透明性,以此方便不同背景的研究者进行协作,华中科技大学把相邻两间实验室之间的墙体改成了玻璃隔断以及推拉门,平常打开后会成为大空间,在开展跨学科项目时能够随时合并,隔断墙上预先埋设了水电管道接口,未来若改造为湿性实验室只要接通管线就行。
集成功能的家具能够提升实验室的可变性,实验台运用模块化的构造,南京大学物理教学实验中心所定制的实验台,其桌面是可以进行更换的,当开展电学实验之际使用防静电板,而在做热学实验之时又换成耐高温陶瓷台面,桌腿预留着标准螺纹孔,在需要增添仪器架或者显示屏支架的时候能够直接安装,无需再次打孔。
安全性设计覆盖全流程
针对物理实验特点,应急防护系统需进行配置,不同的实验室要配备不一样的消防设备。中国科学技术大学于高压实验室门口设置声光报警器,在实验持续过程当中,一旦电压超出安全值便会自动切断电源,同时进行广播提醒。在每个实验台的旁边安装紧急停止按钮,当学生碰到异常状况时,在一秒钟之内就能够实现断电。
关于水电点位的布局,需同时兼顾便利以及安全这两方面,且插座要配备能够独立控制的开关,还有具备防水功能的盖子。哈尔滨工业大学的物理实验室,其给水管道采用的是明装这种方式,如此一来,一旦出现漏水的情况,便能够及时被发现,进而进行维修处理。对于通风设备而言,其运行时所产生的噪音要被控制在五十分贝以下,并且排风口要远离人员日常的活动区域,要使得有害气体能够直接被排出到建筑外部去。
锚点空间串联教学系统
实验处于研究性阶段时,得着重强化师生之间的衔接,工位所在区域要跟导师办公室挨着布置才行。厦门大学物理系把研究生的工位规划在导师办公室周边 ,每个实验小组都设有独立的能用于讨论的区域。给同门之间的互相帮助创造了更便利的条件 ,由高年级的学生去指导低年级的学生操作仪器 ,导师能够随时出来查看进展情况。
由虚拟仿真技术加以辅助,从而解决实体实验室存在的限制,录播系统能记录下关键的操作步骤。在电子科技大学,于每台实验设备的上方装上了高清摄像头,教师一端能够同时对二十组学生的操作进行观察。该系统会自动剪辑每个实验的关键步骤,进而生成短视频,学生在课后借助手机回看出这些内容,疑问解决的时间从等待下一次课,缩短至十分钟。
课外延续体验增强黏性
显示屏和白板在锚点空间被配置,随即课前课后讨论自然而然地发生了。武汉大学将触摸屏安装在实验楼每层的电梯口处,用以显示当前楼层中处于空闲状态的实验台位置以及可用仪器的清单。当学生于同学们课间休息的十分钟时间里去预约下次实验所需用场的设备之时,系统会自动推送与之相关的操作视频供学生进行预习。
演示仪器陈列,将实验室物理边界予以打破,互动装置激发探索兴趣点。华南师范大学于走廊转角处设置电磁感应演示装置,学生走过之时触发灯光亮起,原理图得以展示。这些装置无需专人看管,每天自动运行达十小时,参观者能够亲手操作,实验学习体验从课内延伸至课外。
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