＊高一 于人同 蔣慶庚 譚文樂 李長久 廖建和

（海南大學材料科學與工程學院 海南 570000）

安全是高校化學化工類實驗室正常運行的基石。然而，近些年來海內(nèi)外高校仍不時發(fā)生實驗室安全事故。2019年，以色列理工學院的Gutmanas教授在其實驗室因爆炸身故；2018年，印度科學理工學院年僅28歲的青年學者Manoj Kumar因高壓容器爆炸身亡[1]。當前國際頂級高校如哈佛大學、麻省理工學院、斯坦福大學對實驗室均以“環(huán)境健康與安全”（EHS）為基準，部分高校如加州大學圣巴巴拉分校和特拉華大學通過對本校發(fā)生的實驗室安全事故進行公示，進一步強化師生的實驗室安全意識[2-3]。2019年5月，我國教育部發(fā)布的《關(guān)于高校實驗室安全工作的意見》對加強高校實驗室安全管理進行了明確要求[4]，足見化學化工類實驗室的安全保障任重而道遠。一方面，國內(nèi)有《實驗技術(shù)與管理》和《實驗室研究與探索》等專業(yè)期刊為高校實驗室安全提供理論支撐，另一方面，根據(jù)中國高等教育學術(shù)研究的演變與發(fā)展趨勢（1980-2019）[5]和基于14家教育類期刊發(fā)文統(tǒng)計的2019年全國高校高等教育科研論文統(tǒng)計分析[6]，研究熱點或高頻詞卻了無實驗室安全主題存在?；貧w到操作層面，高?；瘜W化工類實驗室因責任重大、專業(yè)性強、安全知識龐雜和實踐不可或缺等特點，其有效落實難度不言而喻。通過現(xiàn)代的教學手段向受眾提供專業(yè)的安全知識則是解決這一矛盾的重中之重。

海南大學高分子材料與工程專業(yè)初創(chuàng)于1958年，是海南省一流本科專業(yè)，被譽為“天然膠乳行業(yè)的黃埔高?！?。在本碩博一體化培養(yǎng)過程中，學生將不可避免地接觸多種危化品（如高溫高壓系統(tǒng)，易燃、易爆、有毒或有腐蝕性藥品，相關(guān)實驗也會產(chǎn)生大量三廢。）。學生的安全與健康是教學工作的前提，實驗室安全教育以學生為中心全方位開展。一方面通過在線實驗室安全教育平臺向同學們提供內(nèi)容詳實、可靠實用、結(jié)構(gòu)明晰的化學化工實驗室安全知識；另一方面讓學生充分參與到實驗室安全教育平臺的構(gòu)建過程，在此過程中學生的綜合能力和競爭力得到了提升，更因為深入實踐強化了安全意識與具體知識的掌握。本文將介紹在線實驗室安全教育平臺建設(shè)情況和學生參與平臺建設(shè)對工程教育專業(yè)認證所涉能力培養(yǎng)的影響。

1.在線實驗室安全教育平臺建設(shè)

對于學生安全意識的塑造與安全知識的傳授，通過“課堂教學-線上教學-實操演練-考試”立體式方案開展。必修課《新生導學》將化學化工類實驗室安全的意識塑造作為課程教學的重要組成部分；每學期的消防演練著重鍛煉學生沉著冷靜的心理素質(zhì)和熟練的操作能力；通過考試是實驗室的準入門檻，這也是當前此類實驗室同行法則[7-8]，而在線實驗室安全教育平臺所呈現(xiàn)的線上教學則不僅為考試提供了知識準備，而且為學生未來知識回顧與查閱提供了信息來源。可見，該方案充分體現(xiàn)了安全系統(tǒng)工程理論提出的“三E對策”，即Enforcement（強制）、Education（教育）、Engineering（工程技術(shù)）[9]。

盡管高?；瘜W化工類實驗室安全教育的重要性毋庸置疑，但國內(nèi)大多數(shù)高校采取的是將相關(guān)實驗室安全教育融入各個實驗教學中，缺乏系統(tǒng)性。顯然，學生在開展實驗前便掌握化學實驗室安全的基本知識并了然于胸、遇到問題不慌亂更有利于實驗室的安全的切實建設(shè)。傳統(tǒng)的實驗室安全教育多以板報、印刷品、課堂口述、講座等形式進行，但它們普遍存在受眾小、不夠直觀、重復性工作多等不足。在線實驗室安全教育平臺為師生提供了便捷的化學化工類實驗室安全知識獲取途徑，受眾可通過電腦、手機、iPad等設(shè)備隨時隨地實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”；其次，對于重要的或者難以理解的學習內(nèi)容，學習者可經(jīng)多次重復瀏覽做到充分掌握，從而滿足自主學習要求；此外，平臺所呈現(xiàn)的內(nèi)容會根據(jù)該領(lǐng)域的進展及時更新拓展，從而滿足工程實踐的發(fā)展性需求；在當前社會廣泛應(yīng)用線上平臺開展教育教學等活動的情況下，因此，線上安全教育的必要性與重要性顯得尤為突出[10-11]。

近些年來，國內(nèi)高校實驗室安全教育在線資源主要有慕課、虛擬仿真實驗室和安全教育考試系統(tǒng)[12]?；谝詫W生為中心準則，我們必須關(guān)注學生的學習方式和學習體驗。根據(jù)我國大學生在線學習體驗的聚類分析研究，學生對在線教育最為關(guān)注的是平臺建設(shè)情況（含硬件條件）[13]。平臺的合理規(guī)劃、設(shè)計和實施是產(chǎn)生良好學習效果的前提，在本實驗室安全教育平臺中，提供了“通知公告、安全教育、視頻專區(qū)、政策法規(guī)、儀器設(shè)備”五個教育版塊，并提供了在線考試入口，如圖1所示：

圖1 實驗室安全教育系統(tǒng)運行主界面

安全教育版塊提供安全標識、安全健康防護、廢棄藥品的處置、化學藥品安全、生物激光輻射安全、化學事故發(fā)生后的應(yīng)急處理、消防安全等方面的基礎(chǔ)知識。我們希望學生在學習過以上知識后，應(yīng)當熟悉實驗室和生活中各種化學安全標識；正確穿戴實驗安全器具，如實驗服，防護面罩，防護手套等；對于廢棄藥品，能夠正確處理并合理分類放置或排放；涉及到特殊方面的實驗，如生物安全、輻射安全、激光安全等時，能夠嚴格按照老師指導及標準要求進行規(guī)范操作；對于用水、用電、用火、高溫等方面要有足夠的防范意識；如果發(fā)生事故，懂得應(yīng)急處置的方法。在掌握這些技能之后，進行大學課堂的常規(guī)實驗便有了指導，因此發(fā)生實驗事故的可能性會大大降低，即使發(fā)生了實驗室安全事故，在采取正確應(yīng)急處置方式的情況下，也會使事故的危害大大降低。

僅通過文字描述向?qū)W生介紹實驗安全相關(guān)知識比較枯燥，會使大家學習興趣下降。對于消防設(shè)備的正確使用、化學品的科學存儲、化學品的安全處理等事項，僅通過文字描述難以做到讓學生準確的領(lǐng)會。為改善學習體驗，我們在平臺設(shè)立了視頻專區(qū)，根據(jù)知識點之間的關(guān)系分層次設(shè)立了視頻教學資源。音像演示不僅生動性強，而且對于操作細節(jié)的展示也更為明晰。

政策法規(guī)由（1）危險化學品相關(guān)法規(guī)（2）反射性及生物安全（3）環(huán)境保護相關(guān)法規(guī)（4）消防、氣體、特種設(shè)備安全和（5）其他安全法規(guī)五部分組成，較為系統(tǒng)地為學習者提供了遵守依據(jù)。此外，平臺在規(guī)章制度板塊列出了學校、學院及高分子材料與工程系對實驗室安全作出的內(nèi)部規(guī)章制度要求。如圖2所示，列出的規(guī)章制度使得學生能直接獲得校內(nèi)對實驗室安全的最新要求。

圖2 規(guī)章制度版塊界面

與當前大多數(shù)高校實驗室安全平臺不同的是，該平臺提供了儀器設(shè)備的操作教程。這主要基于兩方面考慮：（1）化學化工類實驗室安全教育平臺不應(yīng)該僅僅是?；诽幚?、消防知識、水電氣安全等知識的展示平臺，具體儀器設(shè)備的操作與學生的安全息息相關(guān)，如高速運轉(zhuǎn)的設(shè)備存在將女生頭發(fā)卷入的危險。再如使用中的平板硫化機存在將學生燙傷的可能性。根據(jù)已有儀器設(shè)備，提供詳細的規(guī)范操作步驟，并特別指出可能存在的安全隱患，對于保護師生的安全具有明顯的現(xiàn)實意義。（2）盡管人的安全是化學化工類實驗室正常運轉(zhuǎn)的基本前提，但儀器設(shè)備的安全維護也是實驗室和本科教學管理需要落實的事項，否則不但會影響正常實驗教學進程，而且會給國有資產(chǎn)帶來不必要的損失。在此過程中也培養(yǎng)了學生愛護公共財產(chǎn)的意識。如圖3所示，每行前面的字母和數(shù)字組合代表該儀器所在實驗室房間號，后面的文字表示具體儀器設(shè)備。

圖3 儀器設(shè)備版塊界面

安全考試系統(tǒng)則是對同學們經(jīng)過較系統(tǒng)學習后能力達成度的具體檢驗。該百分制考試系統(tǒng)以單選題、多選題、判斷題等客觀題為題型，采用php語言和mysql數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，允許學生多次考試，以考生所獲得的最高分計分，當分數(shù)超過90分時計為通過考試。

2.平臺建設(shè)對工程教育專業(yè)認證所涉能力培養(yǎng)的影響

2016年6月2日，我國成為《華盛頓協(xié)議》的正式會員，這意味著根據(jù)畢業(yè)生素質(zhì)的實質(zhì)等效要求，獲得認證的專業(yè)其畢業(yè)生具有協(xié)議國范圍內(nèi)學歷互認的權(quán)利。工程教育專業(yè)認證遵循以學生為中心的教育理念、成果導向的教育取向和持續(xù)改進的質(zhì)量文化。對學生畢業(yè)時能力的達成有明確的十二條通用標準要求。成果為導向的教育（Outcome Based Education，OBE），也就是能力導向教育和目標導向教育，是滿足工程教育專業(yè)認證并提高學生能力與素質(zhì)的內(nèi)在需求[14]。由于學生自始至終參與了平臺的建設(shè)，實現(xiàn)了理論與實踐的高度結(jié)合，契合杜威提出的“從做中學”教學理念[15]。

本平臺的建設(shè)目的之一在于培養(yǎng)學生的實驗室安全意識并提升相應(yīng)知識技能；通過學生的全程參與鍛煉學生解決實際問題的能力；采用線上教學尤其是視頻專區(qū)建設(shè)手段為學生提供優(yōu)良學習體驗，這些均體現(xiàn)了以學生為中心的教育理念。平臺的建成以及學生相關(guān)技能的提升體現(xiàn)了以成果為導向的教育取向。平臺歷時三年，在三屆本科生的充分參與中不斷得以完善，同時學生的安全意識和在線考試平均成績逐年提升，體現(xiàn)了持續(xù)改進的質(zhì)量文化。最為重要的是，其建設(shè)過程是工程教育專業(yè)認證要求的多項能力在具體項目的落實。具體表現(xiàn)如下：

平臺涉及大量自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，并且往往需要數(shù)學的方式進行表達。如材料或制品與外界空氣形成混合氣與火焰接觸時發(fā)生閃火并立刻燃燒的最低溫度即閃點，綜合了上述諸因素，體現(xiàn)了對工程知識的要求；平臺所建設(shè)內(nèi)容主題聚焦于“工程與社會”和“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”，即對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔的責任；工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響；再如平臺的建設(shè)使用了較多的互聯(lián)網(wǎng)手段，如HTML5語言，php語言和mysql數(shù)據(jù)庫編程，此過程“針對復雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具”[16]，體現(xiàn)了對使用現(xiàn)代工具的能力要求。

根據(jù)在線考試結(jié)果，對畢業(yè)要求指標點進行分析，所得結(jié)果如圖4所示。對于畢業(yè)要求“能夠綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，評估不同備選方案，并確定優(yōu)選方案”，分析所得實際值為0.83，高于期望值0.82；由于學生充分參與了平臺建設(shè)，并且恰當?shù)厥褂昧讼冗M編程技術(shù)（如對于此類平臺，并不必涉及深度學習、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)，但也不應(yīng)本著拿來主義直接使用諸如wordpress之類的內(nèi)容管理系統(tǒng)從而對參與建設(shè)的學生能力提升有限，使用php及mysql這樣的開源工具具有充分的合理性），根據(jù)對畢業(yè)要求“能夠采用現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析及圖形處理技術(shù)等輔助分析和解決復雜工程問題”進行分析，能力達成的實際值0.76也高于期望值0.75。除此以外，其他畢業(yè)要求指標點實際值也只是等于或略低于期望值，總體上達到了教學目標。

圖4 畢業(yè)要求指標達成情況柱狀圖