中學理科實驗室建設方案的規(guī)劃設計思路

摘" 要" 中學理科實驗室建設，無論是新建項目還是改造項目，都是一個非常復雜的過程。它不僅要選購合適的教學儀器和實驗設備，還要綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、合理布局和平面設計，以及供電、供水、供氣、通風、空氣凈化等基礎設施和安全措施、環(huán)境保護等基本條件[1]。學校在中學理科實驗室建設工作中，往往聽信生產(chǎn)廠家的宣傳，而忽略學校的實際需求。為避免實驗室建設的盲目性，在規(guī)劃設計方案時，要考慮符合理科實驗室建設規(guī)范，同時要充分結(jié)合學校實驗室的實際情況、學科的特點和實驗教學的要求，注重實驗室設備細節(jié)要求，選擇最合理的方案。

關鍵詞" 理科實驗室；規(guī)劃設計；中學理科

中圖分類號：G632.4" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）23-00-04

0" 引言

2023年11月24日，教育部正式發(fā)布《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》（以下簡稱《基礎目錄》），對促進育人方式改革，引導廣大中小學聚焦新課程、新教材目標要求，開足開齊開好實驗課提出了明確要求。要想落實《基礎目錄》的實驗內(nèi)容，就必須加強中小學的實驗室建設，做好各學科教學裝備配置和實驗教學條件的保障工作。中學理科實驗室是實驗室建設重要的組成部分，包括物理、化學和生物實驗室，是教學的技術支撐和物質(zhì)保證。不同學科的實驗室，具有不同的功能和用途，如果在建設或改造實驗室的過程中出現(xiàn)不匹配或不相適應等問題，將會影響到實驗室功能的發(fā)揮及效用的展示。因此在建設安全高效、功能完善的實驗室之前，應根據(jù)不同的需求和目標做好整體規(guī)劃及后續(xù)設計。

1" 中學理科實驗室建設中的主要問題

1.1" 設計方案與實驗室實際情況不符

學校建設的時間不同、設計的方案不同，所以實驗室的面積、樓層、采光等情況有很大的差異。建設較早的學校，實驗室面積普遍較小，50～70 m2的居多，儀器室、準備室分開設置，墻壁多，面積小。近幾年的新建校，特別是樓盤配建學校，實驗室面積較大，往往超過100 m2，儀器室、準備室合并，面積較小。農(nóng)村的九年一貫制學校、設有專用實驗樓的學校，實驗室面積大小合適，儀器室、準備室合二為一。假設，A實驗室的準備室，可放置20個規(guī)格為1 000 mm×500 mm×2 000 mm（長×寬×高）的儀器柜，而B實驗室的準備室，只能放置15個相同尺寸的儀器柜，如果配置的設備尺寸、數(shù)量相同，必然不合理。

1.2" 盲目追求高端，設備不符合教學需求

有的學校在實驗室建設過程中，盲目追求設備的現(xiàn)代化。購買價格高，占用學校較大的支出；實驗臺上的設施多，占用面積大，給實驗教學帶來不便；操作比較復雜，利用率不高；師生操作不熟練，故障率和養(yǎng)護成本較高。

1.3" 設計方案缺乏合理性、不注重細節(jié)

實驗室的設計方案在細節(jié)性方面還存在一些問題，例如：實驗臺面的選擇，忽略了耐腐蝕性、防滑性和阻燃性，從而影響實驗教學；設計方案沒有以安全教育、快樂教育、幸福教育為思路，沒有考慮到建筑、消防及用電等安全因素，易發(fā)生事故；實驗室的設計忽略了安全預案的制定，沒有考慮到實驗中產(chǎn)生的廢棄物、廢液和廢氣的安全處置及實驗室家具材質(zhì)的環(huán)保要求，從而對師生健康造成影響，對環(huán)境造成污染。

2" 實驗室建設規(guī)劃設計的關注點

2.1" 明確實驗室規(guī)劃設計應遵循的基本原則

2.1.1" 標準化、規(guī)范化的原則

教育部《關于新形勢下進一步做好普通中小學裝備工作的意見》中，明確要充分發(fā)揮教育裝備的作用，做好標準化工作，即按照國家相關標準開展規(guī)劃設計工作，從而做到配備標準化、規(guī)范化。

2.1.2" 實際、實用、實效的原則

在進行理科實驗室的規(guī)劃設計之初，學校要充分開展調(diào)研論證，依據(jù)相關標準和要求，根據(jù)本校實驗室的基礎情況，保證設施基本建設和教學器材的達標。設施設備的質(zhì)量和數(shù)量以實用夠用為原則，在此基礎上，根據(jù)實驗教學的實際需求，可增加必配儀器或選配儀器的數(shù)量。

2.1.3" 效益性的原則

隨著課改的進行，對實驗教學的要求不斷提高。未來的實驗室，不僅僅是教師帶領學生進行實驗操作的場所，更應該是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、科學探究能力的基地。所以，在實驗室的規(guī)劃設計中，要有發(fā)展的眼光，家具的布置、功能間的分布，要充分利用空間，同時應適當預留未來發(fā)展空間，提高基礎設施的利用率。規(guī)劃設計應有一定的前瞻性，為今后實驗室升級預留空間。

2.2" 執(zhí)行實驗室建設的規(guī)劃設計依據(jù)和相關標準

2.2.1" 普通中小學理科實驗室裝備建設的基本要求

《中小學理科實驗室裝備規(guī)范》（JY/T 0385-2006）包括“功能與要求”“面積與間數(shù)”“建筑要求”“環(huán)境要求”“固定設施”“布置”和“實驗室設備”等七個方面，要求分為兩類，即“基本要求”和“規(guī)劃建議”?！盎疽蟆笔菍W校實驗室裝備建設應達到的最低要求，“規(guī)劃建議”是在達到“基本要求”的基礎上，對有較高實驗室裝備能力的地區(qū)和學校提出的要求。

2.2.2" 其他參考標準

實驗室設備的種類較多，結(jié)構(gòu)和板材的種類不同，依據(jù)標準也均有不同。城鎮(zhèn)和農(nóng)村中小學的教學用房及輔助用房建設、改造和擴建的設計依據(jù)《中小學校設計規(guī)范》（GB 50099-2011）；實驗室家具的要求、試驗方法、檢測規(guī)則等，應符合《實驗室家具通用技術條件》（GB 24820-2009）的規(guī)定；使用的木家具的有害物質(zhì)限量要求、試驗方法和檢測規(guī)則，應符合《室內(nèi)裝飾裝修材料 木家具中有害物質(zhì)限量》（GB 18584-2001）的規(guī)定；實驗設備的金屬部件要符合《金屬家具通用技術條件》（GB/T 3325-2017）的規(guī)定；等等。

2.3" 實驗室建設的規(guī)劃設計

為了適應新課程改革，各個學校都在極力加強實驗室建設。但是學科性質(zhì)不同，各學校實驗室的面積、輔助用房、所處樓層及環(huán)境不同，無法建立一個實驗室通用的設計方案。在符合相關標準規(guī)范的前提下，實驗室的結(jié)構(gòu)布局設計和設備配套等應綜合考慮、統(tǒng)籌兼顧，把寬敞的環(huán)境、有效的使用面積、人性化的設計作為建設實驗室的基本要求，做到既符合實驗室的建設要求，又符合國家相關規(guī)定。從而真正做到高質(zhì)量建設、高標準配置，充分體現(xiàn)科學性、合理性、安全性。實驗室的布局設計應考慮以下幾點。

2.3.1" 實驗室的學科要求

中學理科實驗室各學科、學段對實驗教學要求不同，在設計初期，應滿足實際需求。比如：化學臺面耐腐蝕、耐污染等要求應符合相應標準?；瘜W實驗室，要求水電到桌，要有排風裝置。生物實驗室考慮到顯微鏡的使用，應配備補光裝置等。還應根據(jù)實驗室的具體情況，如水、下水、電、尺寸、門窗位置、立柱等情況測算具體設備數(shù)量。

2.3.2" 實驗設施的要求

實驗室家具及其輔助設備的設計，要考慮人體工程學原理，提高使用人員的舒適度。學?？梢愿鶕?jù)實驗室的實際情況，在符合相關標準的前提下，進行選擇和設計。

1）教師演示臺、準備臺、學生實驗臺、儀器柜常見規(guī)格如表1所示。

2）實驗室設施的擺放、數(shù)量及要求。

①準備臺：每間準備室放置一個，可在一端設置水槽。

②教師演示臺：每間實驗室在講臺放置一個，化學、物理實驗室一端應設置水槽。

③學生實驗臺：實驗室通常為48個座位，布局擺放要根據(jù)實際情況因地制宜地進行設計。如選擇雙人單側(cè)實驗桌，應設計配備24個學生實驗臺和一個教師演示臺。如選擇島式實驗臺，則配備八個即可。實際擺放設計時，要考慮到沿墻壁布置的實驗臺端部與墻面或立柱等突出物之間，要留出疏散通道。雙人單側(cè)操作時，前后實驗臺間凈距離，不小于600 mm。因此設計學生實驗臺的排列方式要考慮到實驗室的長、寬、門窗尺寸和位置以及是否有立柱等情況。如授課型教室，可以有圖1～4的排列方式。

④儀器柜、藥品柜：放置在儀器室、準備室，如實驗室面積充足，也可放置在實驗室的后部（見圖5～7）。如按照《教學器材配備標準》配備一套實驗器材，約20個基本能夠滿足需求，要注意的是物理儀器柜，應有2個（寬度為1 200 mm），用于存放較長的儀器。儀器柜中擱板位置應設計為可調(diào)節(jié)，擱板應做承重加強處理。藥品柜中隔板宜設計成階梯形，擱板面材應耐酸堿、耐熱、阻燃。

3）根據(jù)實驗室的實際情況、實驗設施的擺放要求，可以模擬出實驗室設備的擺放方式。

4）實驗室事故應急設施要齊全。每個實驗室應設置事故沖洗嘴、滅火器材和簡易急救箱。事故沖洗嘴應安裝在教師演示臺，以方便使用。滅火器材要保證在保質(zhì)期內(nèi)。簡易急救箱內(nèi)包含燒傷藥膏、碘伏、創(chuàng)可貼、繃帶等，應放置在易拿取的地方，藥品需要定期補充更換。

①管線路、實驗室環(huán)境、通風設施等的布局。管線路的布局包括水、電、排污、排風的定位和走向，要遵循標準、安全、方便、實用、美觀的原則，充分利用實驗室的空間、結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃和設計，各種管線、管道要盡可能隱蔽，確保實驗室的整潔[2]。

②實驗室的照明。燈具選擇應考慮到近視防控的相關要求，桌面與黑板的平均照度、色溫、顯色指數(shù)、防眩光和防藍光等指數(shù)均應符合國家相關規(guī)定。安裝智慧黑板的實驗室，建議將板前燈設計為分別控制。

③化學危險品存儲配置。配備一定數(shù)量的危險品柜，并符合公安消防部門的相關要求。要根據(jù)實驗室藥品情況，將符合管理要求的藥品放入保存，雙人雙鎖，對鎖具要有防腐的要求。

④廢液收集器的配置。該配置在《初中化學教學裝備配置標準》（JY/T 0620-2019）中被稱為化學實驗廢水處理裝置，用于實驗室無機廢液的處理及教學演示和化學廢液的回收。市場上的型號很多，學?？筛鶕?jù)實驗教學中產(chǎn)生的廢水數(shù)量和種類進行選擇。

2.3.3" 實驗室的布局設計

實驗室的布局包括實驗室區(qū)域、空間的劃分，實驗室照明、采光、遮光的處理，演示實驗臺、學生實驗臺、學生實驗凳、儀器柜的結(jié)構(gòu)、造型和顏色搭配，實驗器材的合理擺放以及地面材質(zhì)和顏色的考慮，墻壁的實驗氛圍裝飾，等等。應考慮效率性原則，設備及功能間的分布，要力求符合實驗教師的準備流程，盡量縮短人員流動距離，提高實驗教師的工作效率。設計布局時要遵循以人為本的思想，任課教師、實驗教師和學生是實驗室的使用主體，既要考慮師生在實際操作時的方便，也要兼顧集體教學活動的要求。

3" 實驗室建設方案的規(guī)劃設計應注意的問題

3.1" 科學規(guī)劃、合理設計，保證實驗室設施和器材有利于教學且使用方便

實驗室規(guī)劃設計在保證安全的前提下，應考慮實驗教學過程中活動是否合理方便，所以在制定方案時應征求實驗教師的意見。要先對實驗室的使用中可能出現(xiàn)的危險情況進行評估，然后再進行布局設計。要做好科學、合理的總體構(gòu)思后再進行設計。

3.2" 提供足夠的存儲空間

實驗室教學器材較多，形狀不規(guī)則，大小不統(tǒng)一，保管養(yǎng)護的要求也不一樣。大到烘箱、天平，小到鐵釘、導線，參差不齊。還有些看起來不起眼但做某些實驗則非它不可的東西，如：玻璃片、碎瓷片、零頭碎布、棉花、棉線、毛線、泥巴、沙子、石頭、木塊、木條等。隨著實驗的需要，還可能會不斷地補充器材。所以要規(guī)劃足夠的儀器柜、儲物柜等。

3.3" 避免盲目選擇高端設備

實驗設備和板材的選取，也應考慮實驗室的學科特點，實驗臺面材料應符合相應材質(zhì)的力學性能等理化性能的要求。比如化學實驗室的實驗臺面要著重要求防腐、防著色，而物理實驗臺面則著重要求耐磨、防滑。板材往往不具有耐腐蝕性和防滑耐磨性。實驗設施的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)多種多樣，應本著實用夠用的原則，根據(jù)實驗室的實際情況進行選擇。如：PP（聚丙烯）儀器柜，適用于化學藥品，三聚氰胺板只能用作儀器柜柜體的隔板等。不同品質(zhì)的設備，價格差異較大，中學實驗對設施要求不必過高，要以經(jīng)濟實用為基礎，選擇性價比高的產(chǎn)品。

3.4" 避免盲目跟風設計

實驗室建設方案的設計要根據(jù)實際需求，不要盲目地追求智能、吊裝。吊裝設備較重，需要對實驗室的棚頂進行檢測，避免發(fā)生安全事故。上排水，需要使用電泵將廢水排到棚頂?shù)墓艿乐?，由于水中會有雜質(zhì)沉淀，如處理不當，容易堵塞管道，要對相關設施提前做好預判。

3.5" 要有擴展性理念

實驗室建設應充分考慮到功能上的可擴展性，理念應具有前瞻性，應當為未來的發(fā)展進行預先規(guī)劃，留有可擴展的空間。這樣可以有效降低實驗室功能擴張時的成本投入，避免重復建設。如考慮未來可能會進行實驗操作考試，可以根據(jù)實際情況設一處或多處網(wǎng)絡接口等。

4" 結(jié)束語

優(yōu)質(zhì)的教育裝備，是推動教育教學工作的必要條件。理科實驗室的建設要充分結(jié)合深化課程改革和推進中高考改革的實際需求，依據(jù)學?，F(xiàn)有條件，合理規(guī)劃，突出重點，為開足開齊開好實驗課程、提高學生實踐能力和綜合素養(yǎng)奠定扎實基礎。因此，只有在實驗室建設前根據(jù)實驗室的實際情況，進行科學合理的規(guī)劃設計，既滿足課改需求，又滿足現(xiàn)代實驗室安全、健康、節(jié)能、環(huán)保、人性化、智能化、靈活多變的要求，方能最大限度發(fā)揮實驗室的作用。

5" 參考文獻

[1] 實驗室設計規(guī)劃[EB/OL].（2021-05-25）[2023-12-19].https：//baike.baidu.com/item/%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E5%AE%A4%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E8%A7%84%E5%88%92/12639308.

[2] 陳正，劉常坤，瞿曉岳.高?；瘜W實驗室改造的探索[J].廣東化工，2004（8）：80-81.