雷蒙特科学实验室设备有限公司

教学实验室在一些方面与研究实验室不同。由于在那儿进行教学工作，教师可能要求一个特殊的实验台或讲台。实验台朝向教师和黑板。计算机设备，比如说电子摄像头、计算机板和Elmo（与一台计算机相连接的悬挂在头顶的投影机），增强了学习环境。工作台通常固定在周边，尽管许多教学实验室在中央具有可移动工作台以使教学和研究在同一个地方进行。为了增加使用效率，工作台的安装方式考虑了不同教学活动和多个班级在同一个空间内进行教学。对于大多数教学实验室来说，学生显微镜，书包和衣服的储藏是必要的。工作台一般都配有锁。在教学实验室中的仪器要比研究实验室中的少。通常为本科生课程而在实验室内提供书写区（研究生的书写区通常布置在实验室外，在办公室中）。一个教学实验室必须比一个典型研究实验室容纳更多的人（例如学生）和工具。准备室，它允许教员在上课前安排好实验物品，可能布置在两个教学实验室之间。

由于对灵活性需要的增长，又由于即使本科生等级的科学教育也越来越关注于动手的经验，教学和研究实验室之间的传统区别变得不再重要。越来越多的机构正在将这些区域结合起来以加强本科生课程，并且促进教员和学生之间所有层次的交流。教学和研究实验室之间的最大区别是空间布置和设备需要。为了弥补这些区别，一些新的实验室设计有更大的灵活性以使空间变得更富于可变性和生产性。有几个理由来创造这种同质的实验室设施：

·向所有层次的学生介绍最新的技术。

·这种实验室鼓励教员、研究生和本科生之间的交流。

·一个具有基本设施的标准实验室模块能快速并经济地适应变化。

·普通和专用的设备可以被共享。

·普通实验室可以共享服务空间，如仪器间、准备间和专业研究室。

·空间和设备的更充分利用增加了工程费用的合理性。

·在假期中教学实验室可以用于教员研究。

设计要求根据实验室类型而大为不同。学院实验室包括以下类别：

生物实验室

物理实验室

化学实验室

工程实验室

地质实验室

计算机科学实验室

通常，生物实验室要求对实验台进行最多的设施支持，而化学实验室要求最多的通风橱。物理实验室具有最少的设施要求。

 

1、生物实验室

生物实验室是湿性实验室，有着以下要求：

·布置和设备要服务于多种教学模式

·通风橱和生物安全柜

·用于恒温器、电冰箱和不同尺寸冷冻机的空间

·用于设备和学生材料的实验台和储藏空间

·水槽处的高质量水

·用于化学药品和可燃物储藏的橱柜

·邻近的准备、储藏和设备供给以支持教学实验室的有效使用

生物实验室应当足够灵活以适应解剖、生物化学、普通生物学、微观生物学、细胞生物学和分子生物学的实验。

生物实验室的服务空间包括动植物研究设施、温室、组织培养区、环境室、恒温室、生长室、玻璃器皿清洗区、暗房、仪表室、储藏室和修理室。植物和动物标本储藏和展示室应当紧邻生物教学实验室布置。

 

2、物理实验室

物理实验室需要大量的计算机和电子通讯服务。物理实验室的关键设计问题包括以下方面：

·布置和设备要服务于多种教学模式

·为了精确测量而对噪声和振动进行控制

·磁屏蔽

·大量的电力要求

·耐用并且可移动的工作台

·大量的计算机网络

·灵活的工作空间

·在架子上或柜子中储藏小盒子中的实验“套具”。

一些物理实验室是不要求100%外部空气的干性实验室。对通风橱的需要也是最小的。具有专门要求的实验室包括光学车间、金属加工和电子实验室、高大的实验工场和设备区、同位素实验室，以及设备储藏。物理实验室需要放置大型设备的储藏室。移动推车可以被用来在实验室和储藏室之间运送设备。地板荷载可能比其他大多数实验室要高。

 

3、化学实验室

在设计化学教学实验室时要关注的要点包括以下方面：

·布置和设备要服务于多种教学模式

·充足的实验台空间用来放置设备和仪器

·为学生实验服务的通风橱下和实验台下的储藏空间

·沿周边墙面布置的大量通风橱

·撰写研究报告的书写区

合成化学（有机和无机）实验室通常要求每个学生有直线距离3英尺（0.915m）的通风橱。邻接的准备、储藏、设备以及化学药品和玻璃器皿区域帮助支持教学实验室的有效利用。仪器实验室经常拥有可分离的实验台和灵活的公用服务推车用于独特的设备需要。

化学实验室是湿性实验室，要求管道气体、大量为仪器服务的电力和数据基础设施，以及100%的外部空气通风。化学实验室的服务和研究区域包括气体色谱实验室、质谱分析、核磁共振（NMR）设备和成像。

 

4、工程实验室

工程实验室一般都像大型的车间，经常需要为那些对于标准实验室顶棚来说可能太高的设备所定制的装置或构造。实验室通常是开放的，具有很少的固定工作台；公用服务沿墙体和顶棚布置。以下是工程实验室的重要特征：

·为大型设备服务的灵活开放空间

·为高大设备服务的一个更大容量的空间

·高架的起重机用来移动大型和/或沉重的设备

·高地面荷载（可能要求将这种实验室布置在建筑的最底层）

·宽阔并高大的门道以允许叉车拉进设备

工程实验室可能是湿性实验室，要求有通风橱和100%的外部空气。同样也有许多干性实验室用于工程研究。

 

5、地质实验室

普通的地质实验室通常是干性实验室，要求大量的空间用于地图悬挂和岩石的储藏及展示。这些类型实验室的工作台是独一无二的。大型平面文件夹【4英尺（1.22m）宽，3英尺（0.915m）深】对于保存地图来说是必要的。储藏岩石的柜子需要不同尺寸的坚固抽屉。在工作台上方保留墙面区域来悬挂地图是重要的。一些地质实验室可能要求有通风橱和水槽，它们可能需要供水设施和排水沟来支持用特制装置进行的大型实验。一些小型液压升降机经常被用来帮助移动大块、沉重的岩石。

 

6、计算机科学实验室

计算机科学实验室是一种相当新的空间类型。它们绝大多数是需要大量线路管理的干性实验室。电力和数据线必须能够迅速在地板、墙和顶棚上连接以适应教学和研究的需要。一个单独实验室需要足够灵活以即适于讲课也适于动手学习。来自自然光的眩光一直是个关注点。应当提供多种照明选择以适应计算机前的研究和团队的工作环境。为了控制实验室中某个区域的照明，窗帘可能是必要的。

许多计算机科学实验室要求磁场屏蔽和一个广泛的照明保护系统。在每个房间中，与普通电插座分离的独立电源是必要的。为了运行的效率，走线的长度应当尽量减小。抬高的地板对于线路管理和地板下输送的冷气供应可能是有帮助的。由于大量使用计算和其他设备，空间降温是非常重要的。抬高的地板也可以帮助保护房间免受电磁干扰。

计算机科学实验室也要求有一个真空系统和压缩空气。实验室的门应当足够宽以允许大型设备和计算机架自由进出。一些门以及为集成电路设计和电路元件服务的房间要求特殊的屏蔽以将无线电频率的穿透减到最小。

 

在大多数本科生实验室中，教员的首要职责是教学，然后才是研究。教员的研究和超前学生的研究经常在共享的教员/学生研究实验室中进行。为教员和高水平学生服务的共享研究实验室通常有两个实验室模块大（净面积640平方英尺）。这种实验室经常要求有多个研究和书写台。悬挂服务支架经常用来将公用设施连接到实验台或设备上，同时又考虑了 地板/实验台空间的最灵活使用。

 

今天的教学实验室被设计来提供无限制和动手的实验经历。本科生的实验室工作不再局限于一节课中开始并结束的课本实验。为了适应课程和教学方式的这些变化，在设计教学实验室空间时应当参考以下的指导方针：

·空间要求很大程度依赖于学科、课程水平、使用的设备、实验室类型和所需的灵活度。

·不同学科每人的净面积标准（平方英尺，NSF）：

 通常的生物实验室          50 — 60

 通常的化学实验室          50 — 80

 通常的地质实验室          40 — 60

 通常的物理实验室          40 — 60

 心理学实验室              30 — 40

 生物化学实验室            50 — 70

由于不同类型实验室的不同空间要求，一个课程实验室中的每个学生面积可以相差很大。此外，研究生级别的实验室通常要求比本科生实验室更多的每个工作台空间。

·高度集中（工程实验室）：108ASF

·集中（生物和物理科学）：70ASF

·适度集中（计算机/信息技术，心理学）：50ASF

通过用一个班级的学生人数除以教学实验室的数量，某一学科学生实验室的总数可以被估计出来。

 

 实验室                       学生/实验室

通常的生物/微生物实验室       32 — 40

其他生物实验室                20 — 24

化学实验室                    16 — 24

通常的物理和地质实验室        24 — 32

其他物理实验室                16 — 20

天文实验室                    20 — 50

 

1、标准的教室

一个教室可以容纳的学生数量在决定教室空间的使用效率时是一个重要的因素。这可以根据每个座位的NSF和每个教室的平均座位数来衡量。

·教室空间10.8平方英尺。这个数字是通过用分配的全校范围内的教室总面积除以相应的全职注册学生来计算的。教室包括普通教室和主要用于教学的演讲厅。

·教学实验室6.7平方英尺。教学实验室包括物理和化学实验室以及其他类型的主要用于教学的专用教室。这个数字是通过用分配的全校范围内的实验室总面积除以相应的全职注册学生来计算的。

2、教室使用率

为了决定所需的教室数量，我们必须注意课程表以决定教室的使用效率。

为了使效率最高，教室时间表应当在全校范围内制定而不是由各系来制定。

 

1、互动学习

今天的大多数教育者都同意应当培养解决问题和推理的能力，而且学习应当是一个参与的过程。为一辈子学习、发展和变化作准备的挑战要求远不同于那些仅帮助人们在既定时间内学习和发展的能力。在一个多元、多学科的团队环境中学习越来越被重视，其目的是为了学生将能更好地准备处理他们研究中变化的要求。教学越来越多地合作和协作，分部门的小组被交叉学科的小组以及连接学习与真实世界的课程所代替。

对于团队导向的研究和研究环境来说，有两个基本概念很重要：灵活性和可见性。工程系统和家具都必须灵活，鼓励使用者改变自己的环境。空间应当高度可见，最少的墙和悬挂支架，具有一些室内玻璃隔断。

一些学校已经开始减少学生用于听课的时间而创造更多的小组学习活动机会。计算机辅助教学计划正在被用来帮助一些特殊课题的教学。教学实验室和教室经常被合并在一个空间内。

教室们正在推动互动学习，要求学生更多的进行互相交流。计算机板、电子服务亭以及其他的多媒体系统正在被结合到整座实验室建筑中来。走廊、会议室、休息室、收发室，以及传统和电子图书馆都是实验室的必要延伸。整座建筑都应当被利用来开拓研究机会。

 

2、远程学习

“远程学习技术正在推动‘虚拟大学’的趋势”。在设计远程学习环境时，在同步和非同步学习环境之间进行区分是重要的。用于远程学习的同步传递模式要求学习者在课程正传递的同一时间必须在场。传递的非同步模式允许学习者非现场参加；问题和小组讨论通过电子邮件和其他无需每个人同时在场的远程通信和协作方式进行。

 

同步远程学习

同步学习十分受欢迎，因为许多教育者（和学生）相信教室里的协作是学习和教育过程中的一个重要部分。仿效一个教室环境的挑战在于同步远程学习的空间设计。这个目标可以通过以下方式来实现：

·将显示器布置在房间的后部，那么教课者就可以把远处的教室“看作”现有环境的一个虚拟延伸而无需背对课堂中的学生。相反，一个布置在房间前方墙壁固定的显示器或分屏屏幕（一个允许显示被分割成截然不同的视觉输出的装置）将允许那些在场的人“看到”远处的学生们显示在主屏幕的一个小窗口中。

·分屏屏幕也将允许讲课者显示来自多个来源的输入（例如，Elmo，VCR，计算机图像等）。

·教室中的音频通过麦克风的使用而加入。麦克风可以是声音激发或是按钮开动的。摄像头可以设计成自动摆动来朝向“有效”麦克风的位置。

讲课者在讲课期间应当可以自由移动而无需考虑摄像头的布置或拾音器。有效使用无线麦克风和摄像头上的红外线跟踪设备是实现它的一种方式。讲课者也应当能够轻松的控制在教室的显示器上显示和不显示什么，或者哪些信息（音频或视频）要被播送到远处的教室去。

 

非同步远程学习

非同步远程学习系统包括函授课程，电子公告牌和网络课程。目标是为了让学生轻松地看到听到那些讲课或评论，而且对于传递媒介和物理环境两者都满意。

非同步学习环境允许讲课者使用自己和学生的麦克风来录制课程的音频部分。必须决定所期待的非同步远程学习课程的水平和类型。例如，录制课堂的音频部分而没有视频（图像）是可能的。这样，讲稿和讲课材料，与录制的课程一道，可以被公布来用于下载和晚些时候的回顾。

促进同步和非同步学习的计算机实验室需要适当的将信息技术结合到建筑和每间教室中，还需要用于计算机布线的合适家具，要符合人体工效学，并有操作的灵活性。用于设备、设计、维护和技术支持的实际资金支持也是必要的。线路、计算机设备，以及为计算机设计的家具的费用可以轻松达到建造费用的15%之多。

 

3、细节的关注

现在，环球网络（World Wide Web）和电子邮件提供了方便的途径让科学家和学生可以和全世界的同行进行合作。这要求对细节进行关注，包括在教室和大型讲演厅中被用来容纳计算机、笔记本和其他用品的课桌空间的大小（个人的面积）。讲演厅应当配备成允许讲课者从讲台的位置用一个触摸式计算机界面来控制教室环境。界面应当允许使用者控制照明水平、声音水平、外围展示设备（VCR、视频展示设备、激光唱盘播放机等）、电子屏和摄像机。

用于计算机控制的讲台应当矮小，并且置于房间前端的右侧或左侧，面对学生。这种安排类似于幻灯片演示所需的安排。教员将发现在教室中使用计算机时能够面对学生是令人满意的。在教员和学生之间应当避免有厚重的台子/控制台阻挡。为了舒适的观看，电视装置应当比地面高52英寸（1.321m）。屏幕中央将大约离地面66英寸（1.676m），而学生看电视屏幕的视线将与在教室中看老师头部的视线相同。在这个高度，可以轻松的对屏幕进行控制。对于固定的显示器（或电视）布置（例如墙壁固定）来说，牢记统一的联邦使用标准和美国残疾人法案（ADA）的指导方针是重要的，它们规定“突出墙面超过4英寸（0.102m）的物体应当至少有80英寸（2.032m）的头部净距”。

合适的房间照明对于防止屏幕闪光和眩光可以大有帮助。一种使来自顶棚 灯光的眩光最少的方法就是略微将显示屏倾向地板。通常，在显示屏后部垫一根2英寸（0.051m）木条将提供足够的倾斜来防止眩光。按经验判断，一个显示器能够服务于35个学生的一个教室；25 — 60个学生要求两个显示器。学生座位距离显示器应当不近于显示设备斜线距离的四倍，并且不远于显示设备斜线距离的7倍。对于一个27英寸（0.686m）的显示设备来说最佳的观看位置是9英尺（2.745m）至16英尺（4.88m）之间；对于一个31英寸（0.787m）的显示设备来说是在10英尺（3.05m）至19英尺（5.795m）之间。

为计算机实验室和教室装配可移动家具允许具有多种教室模式的实验（例如，一种所有课桌都朝前的典型讲课布置或者一种鼓励临时会议和团队合作的团队布置）。计算机实验室沿墙壁和在地板中设计有数据和电力插座。每个学生有一个标准的4英尺（1.22m）宽的工作台。工作台能轻松的被学生和教员移动以在同一个空间中创造不同的教学环境。

特殊配置的教室增加了包括一个或多个电子白板以及视听设备的设备。投影在白板上的幻灯片和其他图像随讲课者的声音被记录下来——甚至还有课程进行时写在幻灯片空白处的额外笔记。

新的可调节研究桌被提供给学生和教员，它们能够电动升高或降低。讲课者控制开关，而学生仅需转动单个桌子上的按钮直到它达到合适的高度。每个桌子容纳4个学生，包括两台计算机，一个耐化学腐蚀的桌面和一个水槽。桌子可以调解到坐式高度【大约30英寸（0.762m）】用来听课。当主动研究开始时，桌子的高度能在两分钟内增至站式高度【大约36英寸（0.914m）】。桌子能被固定在学生们最舒服的高度。计算机联网在一起而且学生能在上课期间下载信息。这儿的优势在于比以前少得多的时间被花在传统的记笔记上，而更多的时间被用于动手的学习活动中。

 

4、教学实验室中的计算机板

今天计算机板正在许多学习环境中被使用，它们被设计成直接与一台个人电脑（PC）或数据网络相连。目前有三种类型的计算机板：

·复制版是带有自己打印机并可以移动的独立白板。

·为PC外围设备的计算机板与计算机相连接，允许课程内容被存作文件打印或电子演示。

·交互计算机板可以与投影机或便携式计算机一起使用，将一个计算机板变为一个交互的计算机屏幕。