高校实验室安全教育要素与体系研究

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摘要：在阐述实验室安全教育的内涵以及分析国内外实验室安全教育现状及问题的基础上，总结实验室安全教育的特点，提出实验室安全教育体系的设计理念与实施方法，从教育目标、课程内容、教学手段、师资力量、效果评价、管理保障几个方面进行阐述，并重点对构建高校实验室安全教育课程内容和教学方式进行了探究。

关键词：实验室安全；安全教育；教育体系；课程体系；教学方式

实验室安全事故的发生主要是由实验人员安全意识淡薄、缺乏有效的安全防护技能、应对紧急事件缺乏经验等造成的[1]。为了有效预防和减少安全事故发生，亟须提高高校实验室安全教育水平，增加实验人员的安全知识，提高其安全防护技能、提升其安全素养和安全责任意识。面对我国实验室安全教育基础较为薄弱的情况，例如缺少成体系的课程设置以及有效的教学手段、安全教育教学效果不显著、教育评价和管理不到位等[2]，亟待多方面综合考虑，建立起全面的相互促进的实验室安全教育体系。

1实验室安全内涵及安全教育的要素

安全从最开始的应对危险环境的经验之举到现在发展成为一门科学。安全科学创始人之一张潜提出安全的科学概念是：安全是人的身心免受外界不利因素影响的存在状态及其保障条件。安全人体、安全设备和安全社会构成了安全3因素，加上安全的整体性因素——安全系统，构成安全的4因素。虽然研究者不断对安全要素进行修正，但其构成基础都是基于人、物以及人与物的关系这几个基本要素[3]。安全科学的研究对象是事故，研究目的是预防事故和控制事故发生后的损失[4]。实验室安全也是一门科学，它重点研究在实验室环境下，人、机、环境系统的相互作用和保障师生员工的实验安全技术，以及研究教学科研中实验风险所导致的事故和灾害的发生、发展规律和防止实验室意外事故发生所需的科学知识与技术方法[5]。高校实验室药品种类多、设备复杂、参与人员范围广、层次不同且流动性大，人员安全意识不足、安全防护重视不够，容易发生安全事故[6-7]。避免实验室安全事故的发生可以从事故的成因入手。任何事故的发生都是由人和物2方面原因引起的[8]。博德认为造成事故的主要原因有：技术原因、教育原因、身体和态度原因、管理原因[9]。根据高校的特征，可以充分发挥教育功能，通过教育对人产生直接影响，从最根本的人的要素出发，使师生员工牢固树立“安全第一”的思想，并在此思想的影响下指导安全学习和安全行为。实验室安全教育要明确安全教育的内容，并利用合适的教育方式进行安全知识、安全技能与安全意识的传播[10]。安全教育不仅要着眼于物，消除物的不安全状态，包括实验室试剂、仪器、设备、机电、环境等，也要着眼于人，消除人的不安全行为，包括人员的安全理念、法律法规、行为规范、工作作风等[11]。通过将安全理念渗透到师生员工的思想当中，潜移默化地对师生员工的理念、意识、态度、行为等形成从无形到有形的影响，使之树立牢固的安全人生观、价值观，掌握良好的安全技术和安全行为方式。

2国内外高校实验室安全教育比较

2.1国外实验室安全教育。国外发达国家十分重视安全教育和培训工作，安全教育开展较早也相对成熟。现从国外一流大学的实验室安全教育的制度和管理、师资力量、课程内容、教育形式、效果评价等方面，总结其安全教育特点。2.1.1重视程度高，法律法规相对完善。欧美高校不仅在法律法规方面有明确与具体的要求，还建立许多规范的安全培训机构，对安全培训严格监管。20世纪50年代，欧美、日本等国家普遍在大学工科教育中开设安全类工程专业。1938年纽约大学成立了安全教育中心，率先创立了高等院校安全教育培训工作。英国是推行国家职业安全健康考试制度较早并较为系统和先进的国家，安全教育培训的法律法规也十分完善[10]。2.1.2具有专业化的教师队伍。在欧美高校中一般安排具有安全专业知识或者经验的人承担实验室安全管理和教育的工作。相当一部分教授、高级工程师、博士等对学生进行安全教育。同时，教授直接负责本课题组实验室的安全，定期对进入实验室的学生进行教育培训并承担主要责任。2.1.3安全教育培训课程种类多。欧美一流大学教育培训课程资源丰富。对每个师生员工进行实验室准入培训，并设计不同组别或者主题的培训内容，准入培训课程资源丰富、信息公开、自主选择性强。例如哈佛大学培训内容主要包括实验室安全、生物安全、激光安全、辐射安全、危险品运输、机器工具使用培训等。斯坦福大学组织开发了74项安全培训课程，也分为化学、生物等不同的主题。2.1.4教育形式多样。欧美一流大学对信息化技术应用广泛，普遍建立网络教育培训平台，线下和线上教育相结合。麻省理工学院准入教育形式有网络培训、课堂培训和实验室现场培训，剑桥大学安全管理部门职业健康安全服务一年拟提供26次培训，包括2次网络自学，24次面授。2.1.5安全教育管理比较严格。欧美高校不仅实行了严格的培训和准入制度，还非常重视在学生的培养环节加入实验室安全的教育，例如瑞士苏黎世联邦理工学院将安全课程作为化学工程专业学生的必修课[12]，而在剑桥大学的学生手册中，有专门关于实验室安全内容的介绍。2.2我国实验室安全教育。19世纪60年代，西安矿业学院和首都经贸大学在国内率先开设了安全相关专业，但此后，安全专业的教育规模一直未能扩大，直到1983年全国开设安全工程专业的院校仍只有4所[10]。目前我国高校实验室安全教育还没有形成完善的体系[13]。2.2.1教育和管理重视程度低。我国很少有高校将安全教育纳入学校常规教学体系，并且大多数安全教育课程也仅仅是在院系层面较分散的课程，缺乏整体设计和完善的体系。学校对安全教育缺少管理制度和信息化管理平台，对教育缺乏全过程的跟进和管理[14-15]。2.2.2师资和教材资源不足。我国很多高校没有安全课程的主讲教师，而开设安全课的高校，师资队伍也多以兼职为主，学生对实验安全教育课程师资的评价远低于其他课程[18]。实验室安全教育教材的内容覆盖面及深度等与发达国家相比都存在明显差距[16]。2.2.3安全教育目标不明确。我国高校的实验室安全教育，很少在人才培养的层面对安全教育进行明确的目标定位和培养能力的阐述。学生对安全教育的理解大都还停留在掌握消防知识等显而易见的安全知识上，没有对实验室安全教育的意义产生深刻的认识。2.2.4课程内容不成体系。现有的安全教育课程内容建设不全面，对不同学科、不同专业的实验室安全教育内容缺乏融合，课程结构不清晰[17]。同时，我国安全教育课程中工程技术方面课程较多，各行业通用知识较少，课程方案在不同院校间差异较大[18-19]。2.2.5教学方式不灵活。绝大多数高校开展的实验室安全教育课程主要以专题培训、讲座等形式为主，教学手段单一，教师在教学过程中未能充分利用现代信息技术，学生学习兴趣不足[20]。同时大多数安全教育以理念灌输为主，学生对未知危险和隐患缺乏实际体验。2.2.6对教育效果评价不够随着安全问题的日益严峻，高校也开始逐渐重视安全管理和教育，实行严格的实验室准入制度。但是很少有学校对学生进入实验室后的安全教育进行跟进和效果评价。实验室安全教育是一项全程化的教育，需要长期对教育效果进行评价，制定改进措施。

3高校实验室安全教育体系设计理念

通过国内外安全教育对比，可以看到我国高校实验室安全教育基础薄弱，还不成体系，在众多方面都与国外有一定的差距，因此需要对实验室安全教育水平进行整体提升，构建起系统、全面的教育体系。构建安全教育体系需要从实验室安全教育的特点出发，立足于我国实验室安全教育现状，提出实验室安全教育体系构建原则，并从各个方面提出具体实施方案。3.1实验室安全教育的特点。实验室安全教育的特点是构建安全教育体系的基础。结合安全的本质和要素，以及结合高校实验室的功能，高校实验室安全教育主要具有以下特点。3.1.1人本理念。安全的主体是人，安全教育体现以人为本的理念，与人的思想意识直接相关。因为界定安全与否的条件是人的身心状态，由于个体的差异性，安全意识参差不齐。因此安全教育需要从人的思想观念出发，使之有明确的安全人生观和价值观。因此安全教育需要在课程目标中着重强调培养人的安全素养，以此为基础指导其安全知识和技能的获得。3.1.2学科交叉。安全学科与其他学科的一个重要不同点，就是涉及的知识领域比较广，具有综合交叉特点。由于安全的研究对象是事故，事故的发生原因既有自然方面的因素，也有社会人文方面的因素，因此研究事故的安全科学具有社会科学、人文科学和自然科学多方面属性[4]。安全教育涉及工程学、管理学、心理学、教育学等多种专业知识，因此在开展安全教育的时候，需要将这些因素综合起来，注意安全通用性知识的提取。3.1.3信息量大。安全教育涉及到的理论繁多零散，信息量大，因此需要在课程设计上构建完整的知识体系，这样才能够使被教育者对安全知识有清晰的脉络，更好地理解安全知识、掌握安全技能。同时由于安全知识的属性不同，对于理论性的和实践性的安全教育内容一定要采取差异化教学，利用不同的形式开展，并充分利用信息化技术手段提高教学效率。3.1.4全程化。安全教育具有全程化的特点。安全教育不是一次性教育培训就能达到教学目的，而是需要长时间的跟进和教育，因为每一种设备或者环境的变化都会带来安全隐患，都需要重新学习。因此，对于教学过程的跟进就显得尤为重要，需要建立完善的教育管理制度，并搭建起安全教育的平台，利用信息化技术手段，对每个学生的学习进度和效果进行管理和评价。3.2实验室安全教育体系设计理念。安全教育体系是指将保障安全教育活动有效开展的相关要素按照其内在的逻辑关系组合而成的有机整体[21]。但是对于体系的组成要素，从现有的文献资料来看，并没有清晰的阐述。有认为安全教育体系包括大学生安全教育的思想、内容、保障、运作和评价5要素[22]，有认为安全教育体系由领导、制度、内容和环境4要素组成[23]，也有认为安全教育体系由教育目标、课程、管理、保障和评估5要素组成[21]。结合不同学者的观点、看法，以目标、内容、方式、师资、评价与管理作为实验室安全教育体系的6要素，将教育目标、教学内容、教学手段、教学资源、效果评价和组织管理这6个方面融合起来，提出高校实验室安全教育课程体系设计理念，如图1所示。3.2.1教育目标立体化。造成安全事故最主要的原因是人员安全意识和素养的缺乏。鉴于安全教育以人为本的特点，安全教育不仅是传授基本的安全知识，更是培养和塑造安全意识和安全价值观，这样才能够使被教育者对实验室安全怀有敬畏之心，有意识地提高安全素养。因此，安全教育的课程目标应该将安全知识、安全操作与防护技能、安全意识与价值观3方面进行立体化设计，培养出集扎实的基础知识、熟练的安全技能、较高的安全素养于一体，具有完整安全人格的人。3.2.2教学内容结构化。鉴于实验室安全教育知识交叉性强的特点，安全教育应该设计系统的课程结构，使其便于教学和管理。安全知识体系的构建既可以从教育目标的角度出发，分为知识类、技能类与素养类，又可以从专业的角度出发，设计成通识类与专业类，还可以根据安全的要素对安全知识进行主题或者模块分类。无论哪种分类，都需保证知识体系的完整性及课程内容单元短小精悍，便于自由组合。同时设计差异化的教学内容，给不同背景的学生提供个性化学习方案。3.2.3教学手段信息化。鉴于实验室安全知识种类多、信息量大的特点，教学方式应该保证形式灵活多样。可以将MOOC等在线教育方式[24]与传统教学结合起来，形成混合式教学模式。同时引入虚拟现实技术[25]，将一些需要深度感知而现有条件又比较危险的教学环境设计成虚拟现实，使学生能够深入体验和探索，强化安全意识，增强安全技能的掌控能力。3.2.4教学资源多元化。由于大部分高校实验室安全教育教学资源还比较薄弱，在这种情况下应该充分发挥师资力量，将校内具有安全经验的教师集合起来，开发适合本校的实验室安全教育课程，制作PPT、视频等教学资料，形成设计型资源。同时充分结合社会力量，聘请具有安全经验的专家，引入成熟的教学资源，比如中国大学MOOC网、网易云课堂、学堂在线等MOOC网站，形成应用型资源，构成多元化的教学资源库，同时集中组建一支专业化的师资队伍。3.2.5教学效果可视化。因为安全教育具有全程化的特点，受教育者范围广且层次差异较大。在这种情况下，更应该充分使用信息化技术手段，跟踪学生的学习情况。比如开发在线学习和考试系统，既可以跟踪学生学习的进度，又可以直接对学习效果进行测评，通过对学生的学习过程和学习效果的跟进与管理，将教学效果可视化，为教学评价改进提供依据。3.2.6教育系统平台化。针对实验室安全教育出现的各种问题，只有构建系统的安全教育体系，将教育目标、教学内容、教学方式、教学资源、效果评价等因素综合考虑，形成有机的整体，并且通过建立系统的管理规章制度，同时利用信息化技术进行辅助服务和管理，打造实验室安全教育网络平台，将教育涉及的人、事、物都进行有机的管理，才能够实现教育体系的完整性，保证教育体系的有效性。

4高校实验室安全教育课程体系探究

实验室安全教育体系涉及多个方面，其中课程内容设置和教学方式是教育的核心，没有课程就谈不上教育。可以通过对课程内容和教学方式的具体设计和推动，带动安全教育整体发展。4.1课程内容设置。4.1.1课程内容体系的构建。结合安全教育体系的设计理念，提出实验室安全教育课程体系，如图2所示。首先，在设计课程内容体系的时候，可以从安全要素中人的要素出发，设计不分专业、每个学生都需要学习的通识类课程。这类课程可以从学校层面整体设计，包括实验室安全基础知识、危险源识别、技术安防、安全管理等内容，这些内容具有普遍性。同时从安全要素中物的角度出发，不同专业的学生在实验过程接触的危险物质不同，因此安全教育内容又可以细分为各个专业，形成专业类课程，比如化学、生物等相关专业的课程设计。其次，安全课程又可以从教育目标的角度出发，课程又可以分为知识类、技能类与素养类。知识类侧重理念的学习，技能类侧重实操教学，素养类侧重安全价值观的塑造。素养类课程可以有安全法律法规、安全管理、实验室安全与环保意识、安全产业与经济等。无论是通识课程还是专业课程，都可以按照这3个层次进行分类，这种课程结构的划分不仅有利于构建起全面的实验室安全教育课程体系，还能够判断每门课程的性质，方便结合相应的教学方式。4.1.2学习方案。将安全课程内容设计完成之后，还需要针对每个学习者制订教学方案、计划学习内容和学时要求，使每个学习者都可以根据自己的实际需要，设计自己的学习路径和课程方案，进行个性化学习。通识类课程与专业类课程相辅相成，构成完整的整体，每个学习者都学习一定的通识类课程和专业类课程。同时鉴于实验室安全内容的复杂性，为了使学生的安全素养、安全知识和安全技能得到全方位的提升，一定要保证充足的学时，明确必修的课程数量和类别。比如通识类的可以在知识类、技能类和素养类至少各选择1门，至少选够4个学时。专业类的可以根据专业需要重点选择技能类的课程，也至少选够4个学时。除此之外，由于每个学生所做的科研实验都具有特殊性，因此，每个实验室也应该进行安全教育，可以设计4个学时。这样可以从学校、院系、实验室多方面进行全面的教育，而课程时长也保证了学生能够得到充分的学习和锻炼。除此之外，在规定选课要求的时候，需要因受教育者的层次不同而有所差异。安全教育的对象不仅仅是学生，还有教师以及工作人员。比如对教师来讲，不仅需要学习安全知识，还需要学习安全管理，对于在实验室进行较多操作的工程师来说，其实践性更强，需要学习更多的实践类课程。4.2教学模式的设计。较好的课程体系和内容需要有较好的教学方式进行输出。在安全教育的每个过程环节都可以引入信息技术手段，结合在线教育、虚拟现实技术、网络平台与线下教育的优势，形成混合式教学模式。图3展示了基于信息化的实验室安全教育混合式教学模式。混合式教学模式可以分别从多方面进行设计，同时满足学习者在受教育过程中对知识学习、技能训练、素质培养、学习过程管理等多方面的需求。4.2.1线上教育与线下教育相混合。可以将实验室安全知识和原理进行梳理，形成系统的知识结构，在线上课堂传播。线上课堂可观看视频、PPT课件、论坛信息、线上测试、线上实时视频会议、线上提问、线上教师答疑等。线下课堂教师可以帮助引导学生完成对知识的建构和内化，传递安全的价值观，同时开展实操性强的培训课程。线上教育方便知识的学习，线下学习方便技能的训练和素养的培养。融合线上教育和线下教育的混合式教学，既可以提高学生学习的主动性和灵活性，又可以增进交流，从知识、技能和素养多方面进行安全教育。4.2.2虚拟现实与真实场景教学相混合。虚拟现实的课程能将抽象的内容形象化，并帮助学生深度体验实验和操作环境，增加安全技能，增强安全素养。通过对课程内容的分析，可以将一些需要深度感知的、具有较强操作性的，而现有条件又比较危险的教学环境，利用虚拟现实技术设计成虚拟情境，帮助学生有效学习。适用于利用虚拟现实技术的课程可以有：危险源识别、安全事故的教学、危险设备操作、消防应急演练、急救与应急处理。但是也需要注意利用虚拟现实时，学习者在对同一方案进行操作时，每一次出现的现象都是一样的，时间久了可能会让学生产生定式思维，面对其他复杂环境判断力降低，因此需要将真实场景的教学与虚拟现实教学结合起来，对操作简单的实验可以采用真实场景的教学。4.2.3网络平台管理与教师监管相混合。实验室安全教育是一项需要长期跟进的教育，需要对安全教育进行有效的效果评价。安全教育需要将教师传统的监督以及信息化技术手段结合起来，对学生的学习过程和结果进行有效的管理。对于在线学习的学习者，可以看到学习者对学习内容的选择，以及学习的完成度、测试结果、对某门课程的重复学习率等，对在线学习结果进行分析。通过开发在线教育平台管理系统，可以集成安全教育学习资料、网络考试系统、学生的学习记录和学习效果的评价等各个模块，在安全教育的每个环节做好管理，为安全教育顺利贯彻做好保障。

5结语

高校实验室安全教育对于培养师生员工的安全意识和素质、增强安全知识和提高安全技能具有重要意义。我国高校需要建立完善的实验室安全教育体系，以促进实验室安全教育水平的整体提升。实验室安全教育涉及人、物、人与物的关系等多方面因素，具有以人为本、学科交叉、信息量大、全程化等特点，在构建实验室安全教育体系中，需要强调立体化的教育目标、设计结构化的教学内容、在教学手段中注重使用信息化技术手段、跟进教学效果的评价、对教育过程进行全方位管理。在此基础上，对体系中的重要内容——实验室安全教育课程内容和教学手段——进行探究，设计结构化的教学内容和混合式教学方式。

作者:李冰洋 黄开胜 艾德生 单位:清华大学