湯志宏，安行健，王祥紅，李立德，于樂軍，董樹剛

（中國(guó)海洋大學(xué) 海洋生命科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，山東 青島 266003）

中國(guó)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了創(chuàng)新發(fā)展的新時(shí)代，在這特色鮮明的歷史時(shí)代中，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是促進(jìn)時(shí)代變革的重要基礎(chǔ)之一。作為“985 工程”和“雙一流”重點(diǎn)建設(shè)高校，尤其是承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，責(zé)無旁貸地成為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要基地。為了充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的最大效率，實(shí)驗(yàn)室開放和儀器共享是普遍被采用的措施[1-3]。然而，不容忽視的是，隨著實(shí)驗(yàn)室的開放，儀器設(shè)備共享及各類創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)等工作的推進(jìn)，必然導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室人員流動(dòng)性大、儀器設(shè)備高負(fù)荷運(yùn)行等現(xiàn)象。其直接后果是儀器設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)滯后、安全配套及培訓(xùn)不能及時(shí)到位，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室管理安全隱患的存在。

目前，實(shí)驗(yàn)室安全問題已經(jīng)引起人們的高度關(guān)注。事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)室安全問題應(yīng)該，也必將永遠(yuǎn)是每一個(gè)從事實(shí)驗(yàn)工作的人員時(shí)時(shí)刻刻放在首位考量的問題。為了確保實(shí)驗(yàn)室安全，人們已經(jīng)從政策管理、制度建設(shè)及技術(shù)保障等多方面展開了研究和探索[4-6]，相關(guān)部門及管理單位也都采取了有效措施。雖然這些相關(guān)政策、制度及技術(shù)都是保障實(shí)驗(yàn)室安全的重要武器，然而我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，所有這些還僅僅是理論上的指導(dǎo)、技術(shù)上的支持和政策上的保障；而對(duì)于不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、不同層次的實(shí)驗(yàn)室必須針對(duì)實(shí)際情況建立切實(shí)可行的安全管理體制和措施，這樣才能有效實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行。為此，海洋生命科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）結(jié)合學(xué)校實(shí)驗(yàn)室管理相關(guān)政策，從中心的實(shí)際情況出發(fā)，以確保實(shí)驗(yàn)室安全高效運(yùn)行為目標(biāo)，建立了一套基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的三級(jí)實(shí)驗(yàn)室安全保障體系。從實(shí)驗(yàn)室安全系統(tǒng)理論培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)室虛擬仿真安全演練到實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用前實(shí)時(shí)操作在線微視頻教學(xué)等三個(gè)層面上完成實(shí)驗(yàn)操作人員的安全培訓(xùn)。通過系統(tǒng)培訓(xùn)，能夠極大提高操作者的安全意識(shí)，有效降低實(shí)驗(yàn)室事故發(fā)生率和儀器設(shè)備的故障率，有利于實(shí)驗(yàn)室的安全高效運(yùn)行。

1 實(shí)驗(yàn)室安全課程建設(shè)

1.1 實(shí)驗(yàn)室安全課程內(nèi)容設(shè)置

實(shí)驗(yàn)室安全課程是面向多專業(yè)、多學(xué)科學(xué)生而進(jìn)行的一種廣普性安全知識(shí)培訓(xùn)，其目的是使受培訓(xùn)者能夠掌握普遍性的實(shí)驗(yàn)室公共安全知識(shí)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室安全意識(shí)，了解易于發(fā)生安全事故的操作環(huán)節(jié)，系統(tǒng)地掌握一般性安全事故的應(yīng)急處理措施等。所以，在課程內(nèi)容設(shè)置上，以通識(shí)性安全知識(shí)為主，設(shè)置了消防安全、水電安全、化學(xué)品安全、生物安全、輻射安全、設(shè)備安全、實(shí)驗(yàn)廢棄物處理等幾個(gè)方面的內(nèi)容。

1.2 實(shí)驗(yàn)室安全課程教學(xué)

眾所周知，實(shí)驗(yàn)安全十分重要，人們常說，安全問題大于天。然而，在面對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全課程時(shí)，聽到1、2、3、4 的安全注意事項(xiàng)時(shí)，往往又使人感到枯燥乏味或危言聳聽。受培訓(xùn)者的厭煩或不以為然不是我們放棄培訓(xùn)的理由，而正是我們使安全事故防患于未然的切入點(diǎn)。所以，在課程的講授上采用靈活多變的教學(xué)方式，以圖表、圖像、視頻、虛擬仿真動(dòng)畫等手段，通過案例分析的方法組織教學(xué)；采用源于最簡(jiǎn)單、最常見失誤造成最慘痛安全事故的案例教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)培訓(xùn)者的心理震撼，并收到良好的教學(xué)效果。另外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室多發(fā)事故的成因，有重點(diǎn)地進(jìn)行具體講解。如對(duì)部分實(shí)驗(yàn)室安全事故的統(tǒng)計(jì)分析表明，爆炸事故占44%，火災(zāi)事故占42%，主要是由固體、液體和氣體易燃物引發(fā)[7]。所以，在課程講授過程中，須將爆炸和火災(zāi)作為重點(diǎn)，不但要充分說明其成因、預(yù)防和危害，更重要的是讓受培訓(xùn)者具有事故初期的準(zhǔn)確判斷能力和掌握正確的處置方法。

1.3 實(shí)驗(yàn)室安全課程在線學(xué)習(xí)和考核

實(shí)驗(yàn)室安全課程內(nèi)容多、涵蓋面廣，而教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)有限。為了能夠讓學(xué)生更全面、廣泛地了解和掌握實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)，需要采用特殊的方法和手段。充分利用互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代高等教育的少學(xué)時(shí)、大信息量教學(xué)是目前高教改革的重要方向，并已經(jīng)取得了可喜的成果[8-10]。根據(jù)本課程的教學(xué)特點(diǎn)，利用學(xué)?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，開設(shè)了實(shí)驗(yàn)室安全在線學(xué)習(xí)和考試系統(tǒng)。將需要學(xué)生學(xué)習(xí)，但由于學(xué)時(shí)限制不能在課上介紹的內(nèi)容放在相關(guān)網(wǎng)站上，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)始終對(duì)全校學(xué)生開放，學(xué)生可利用課余時(shí)間，化整為零隨時(shí)利用手中的多種電子設(shè)備進(jìn)入校園網(wǎng)相應(yīng)管理系統(tǒng)進(jìn)行自學(xué)。課上授課結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)室安全考試系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)選課學(xué)生開放，在所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)學(xué)生必須完成預(yù)定的自主學(xué)習(xí)時(shí)間和內(nèi)容方可進(jìn)入考試程序。學(xué)生須在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)，進(jìn)入相應(yīng)院系及實(shí)驗(yàn)室設(shè)置的考試項(xiàng)目完成課程考試，答題完成并提交后，系統(tǒng)自動(dòng)彈出本次考試成績(jī)?？荚囃ㄟ^后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)考試合格證書，獲得該證書便具備了實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入資格。

2 實(shí)驗(yàn)安全與防護(hù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的實(shí)驗(yàn)安全與防護(hù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

虛擬仿真技術(shù)是將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征，能夠用一個(gè)虛擬的系統(tǒng)來展現(xiàn)一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)。該技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上得到了廣泛的應(yīng)用[11-13]。近年來，隨著教育部和各高校對(duì)高教改革投入力度的加大，已經(jīng)形成了一批具有良好應(yīng)用前景的成果[14-15]，其中，有一些成果已經(jīng)通過網(wǎng)絡(luò)開放。中心借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，依托國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺(tái)（www.ilabx.com）的資源，采用“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，建立了實(shí)驗(yàn)安全與防護(hù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。經(jīng)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)《生物安全與防護(hù)虛擬仿真綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)》軟件注冊(cè)人協(xié)商，可以將需要安全培訓(xùn)的人員名單、學(xué)號(hào)等信息導(dǎo)入軟件系統(tǒng)。然后受培訓(xùn)者可在規(guī)定的時(shí)間訪問虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)和測(cè)試。

2.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安全理論課程學(xué)習(xí)后，在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，須登錄實(shí)驗(yàn)室安全虛擬仿真系統(tǒng)，完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)的學(xué)習(xí)與測(cè)試，其學(xué)習(xí)和測(cè)試過程如圖1 所示。

首先，實(shí)名登錄實(shí)驗(yàn)安全與防護(hù)虛擬仿真系統(tǒng)，然后選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，會(huì)出現(xiàn)任務(wù)選擇畫面。接下來，按照軟件界面所列出的任務(wù)，逐項(xiàng)選擇并在虛擬場(chǎng)景中完成任務(wù)選項(xiàng)。最后，教師可以通過后臺(tái)統(tǒng)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和測(cè)試情況。學(xué)生完成所有項(xiàng)目的操作并合格后，獲得進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的入門資格。

圖1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與測(cè)試過程

3 重點(diǎn)儀器設(shè)備使用規(guī)程在線教學(xué)

3.1 在線教學(xué)的必要性

統(tǒng)計(jì)分析表明，在所有發(fā)生于實(shí)驗(yàn)室的火災(zāi)、爆炸、意外傷害等事故中，由于實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備操作不當(dāng)?shù)纫鸬氖鹿始s占20%[7]。由此可見，儀器設(shè)備的規(guī)范使用對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全起到了重要的保障作用。事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)室安全課程中對(duì)一些通用儀器及設(shè)備的使用規(guī)程及安全注意事項(xiàng)都有比較詳細(xì)的介紹，甚至在學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前也有過專門的培訓(xùn)，然而在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際運(yùn)行過程中，還是能夠時(shí)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生的儀器設(shè)備操作不規(guī)范或錯(cuò)誤操作等現(xiàn)象。

在實(shí)際工作中應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這樣幾個(gè)事實(shí)：第一，實(shí)驗(yàn)室安全課程雖然介紹了一些儀器設(shè)備的使用規(guī)程和注意事項(xiàng)，但由于課程所涉及的儀器設(shè)備數(shù)量較多、種類繁雜，學(xué)生不可能做到系統(tǒng)掌握；第二，隨著實(shí)驗(yàn)室開放程度的提高，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生人數(shù)增多，人員的流動(dòng)性和不確定性增加，而實(shí)驗(yàn)室工作人員有限，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生逐一指導(dǎo)；第三，每名學(xué)生并不是學(xué)習(xí)完實(shí)驗(yàn)室安全課程后馬上進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室工作，即使課上對(duì)相關(guān)儀器設(shè)備掌握得很好，經(jīng)過一段時(shí)間后也會(huì)遺忘。所以，如何科學(xué)地管理儀器設(shè)備，使每一名實(shí)驗(yàn)操作者能夠得到準(zhǔn)確及時(shí)的指導(dǎo)是保證儀器設(shè)備安全使用的有效措施。為此，中心建立了一種基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的實(shí)時(shí)在線教學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)重點(diǎn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)操作者的使用前實(shí)時(shí)培訓(xùn)。

3.2 在線教學(xué)系統(tǒng)設(shè)置

在線教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)置主要遵循以下原則：

（1）實(shí)時(shí)性。教學(xué)系統(tǒng)能夠方便使用者在設(shè)備使用之前和設(shè)備使用過程中實(shí)時(shí)地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（2）全面性。每個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)教學(xué)系統(tǒng)將包括設(shè)備使用方法、注意事項(xiàng)、維護(hù)保養(yǎng)三個(gè)選項(xiàng)，全面介紹設(shè)備的相關(guān)內(nèi)容。

（3）高效性。在線教學(xué)系統(tǒng)一般是操作者在使用儀器之前，用較短的時(shí)間來完成儀器使用方法及注意事項(xiàng)的學(xué)習(xí)，所以要爭(zhēng)取在幾分鐘的時(shí)間內(nèi)解決問題。

基于以上思路，在該教學(xué)系統(tǒng)采用“互聯(lián)網(wǎng)+微視頻”的基本方法實(shí)現(xiàn)。針對(duì)每臺(tái)重點(diǎn)儀器或設(shè)備，分別錄制使用方法、注意事項(xiàng)、維護(hù)保養(yǎng)的微視頻。每段視頻力求精簡(jiǎn)，設(shè)置為1～2 min。通過對(duì)實(shí)際儀器設(shè)備使用過程的演示和講解，簡(jiǎn)練地完成三項(xiàng)內(nèi)容的介紹。將微視頻放置于中心服務(wù)器上，根據(jù)微視頻文件放置的地址信息生成并印制每個(gè)儀器視頻的網(wǎng)絡(luò)識(shí)別二維碼，將此二維碼粘貼于相應(yīng)儀器的醒目位置上，即完成了該系統(tǒng)的建設(shè)。使用者可以利用微信掃碼的方式實(shí)時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。圖2 為中心的高速冷凍離心機(jī)和搖床的操作視頻截圖及其二維碼。

圖2 設(shè)備操作視頻截圖及其二維碼

只要用微信掃描儀器設(shè)備的二維碼即可現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)該設(shè)備的使用方法，也可以將此二維碼拍照，然后采用微信識(shí)別，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間均可進(jìn)行學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)室安全問題應(yīng)該是從管理者到操作者都要首先思考和自覺防范的事情，良好的習(xí)慣應(yīng)該從學(xué)生時(shí)代養(yǎng)成。中心依托國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺(tái)的資源，建立了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的三級(jí)實(shí)驗(yàn)室安全保障體系。該體系從系統(tǒng)化、趣味化和實(shí)用化角度實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生安全知識(shí)的有效教育，有利于建立起學(xué)生的安全意識(shí)。三級(jí)安全保證體系有效保障了實(shí)驗(yàn)室高效安全運(yùn)轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，還能降低儀器設(shè)備的故障率。