浅谈外国教材中的实验安全教育——以美国初、高中物理教材为例

何晨芯 陈 娴

(南京师范大学教师教育学院,江苏 南京 210097)

1 引言

实验室安全事故的频繁发生、年轻生命的陨落令人痛惜不已.实验安全的教育和管理愈发受到关注.中学物理教学中,有不少物理实验的操作过程“危机四伏”,稍有不慎便可能引起安全事故.因此,加强中学生的实验安全教育,培养良好的实验操作习惯,提高实验安全意识是减少实验安全事故的根本,切不可等闲视之.然而,与国外的实验安全教育体系相比,我国在侧重点、教材建设方面均有待完善和提升.

2 国内实验安全教育现状

据相关研究的分析结果显示:人的不安全行为和物的不安全状态是导致事故的直接原因,其中,人的不安全行为引起的事故占88%;[1]实验操作人员的不良安全知识、意识、习惯是导致实验室安全事故的间接原因.[2]

纵观我国的实验安全工作,更多的是从实验室安全制度的定制和实验室安全责任制的落实等管理员的角度出发,在学生的安全意识、素质的培养方面相对薄弱.[3]此外,由于实验室是高校进行实验教学和科学研究的基地,国内也更加关注高校这一道教育摇篮,而忽视了中学生的实验安全教育.教材是开展实验安全教育的重要工具.遗憾的是,国内的实验室安全专著和各种读物多针对高校学生,在面向初、高中学生的实验安全教材的建设上较为薄弱.目前,中学生所使用的学科教材中也较少涉及实验安全教育.以物理学科为例,初高中教材中几乎没有关于实验安全教育的内容,学生很难从教材中了解实验的操作规范和注意事项等.

总体而言,国内现阶段的实验安全教育处于“重制度,轻意识;重高校,轻中学;教材建设不足”的局面.但笔者认为,实验安全教育是安全管理的基础,良好的实验习惯、安全意识的培养都不应该等到了高等教育阶段才被重视.

3 美国教材中的实验安全教育

欧、美、日等发达国家在实验安全教育方面起步较早,从上世纪70年代开始重视包括实验室安全在内的职业安全卫生工作,[4]因此更为完善和成熟.为了加强实验安全教育工作,美国不仅重视高校的实验安全教育和管理工作,在中学生的实验安全教育上同样煞费苦心.例如,美国主流的初、高中教材中均编写了实验安全知识,注重引导学生在平时的物理实验操作过程中可以切实践行安全理念,确保学生安全、顺利地完成实验研究.

以下主要介绍2套美国主流初、高中教材中的实验安全教育,分析其特点.

3.1 初中教材中的实验安全教育

美国STC/MS (Science and Technology Concept for Middle School)教材是由美国国家科学资源中心(NSRC)组织所编写的,它是配合美国国家科学教育标准具体实施的初中科学教材.共8本教材,内容涵盖生命科学、地球科学、物质科学、科学与技术.该系列教材以探究为中心,内容在组织上完全围绕探究活动展开,因此涉及到许多实验活动,实验安全教育贯穿就其中以指导和帮助学生安全地完成实验探究.

以下重点分析《物质的特性》、《电能与电路设计》、《光》[5]这3本物理教材中的安全教育内容.

3.1.1 内容呈现

STC系列教材中的实验安全教育内容主要以名为“安全提示(Safety Tip)”的标签(如图1)的形式呈现.每个标签中有一些与探究活动有关的安全提示,语言精练易懂.教材中编排了大量的插图,不少插图描绘的是学生实验的场面,实验安全教育也融入到这些插图中.例如,佩戴防护镜是教材中反复提醒的内容,因此,大量插图中的人物均佩戴着防护镜;不少探究活动需用到试管,插图中就很注重描写试管的使用细节(如图2).

图1 STC教材中的安全提示标签图2 STC教材中的插图

这两种呈现方式,插图直观形象地告诉学生应如何进行实验操作,文字则深入地说明细节,二者相辅相成的教育方式能更有好的促进初中生提高安全意识,规范实验操作.

3.1.2 内容选择及特点

3本教材的物理主题不同,因此安全教育侧重点也不同.对3本教材进行统计,结果如表1所示.

表1 STC 3本教材安全教育内容统计

续表

STC系列教材的安全教育具有以下几个特点.

(1) 全程性、针对性强.

《物质的特性》一书中的安全提示数量多达53条,其余两本也有20条以上.这与国内的学科教材形成鲜明对比.这些“安全提示”标签分散的安插在各个探究活动内容的旁边,贯穿整本教材.可见,安全教育具有全程性.

依据教材主题,安全教育的主要内容也不同.《物质的特性》一书主要涉及密度、热传递、溶解度等概念,探究实验中经常对物质加热.因此,安全提示主要针对加热及用火安全,化学药品的使用等.《光》一书旨在让学生认识光,学习光的传播、散射、折射及其应用等,因此不少探究活动需使用灯泡,分光镜、望远镜等光学器件,安全提示主要提醒学生避免烫伤和正确使用光学器件.而《电能与电路设计》一书要求学生会连接电路,能从电路实验中得到结论和制作简单的电器.因此,安全教育上更注重电路安全和设备的使用,特别是二极管、电容、电阻器的使用注意事项.

(2) 重复性高.

STC系列教材的使用对象是初中生,他们刚接触实验,对器材的使用还不熟悉.反复强调有助于加深印象,深化学生实验素质的培养,牢固树立实验安全意识.例如《物质的特性》中,“探究过程中需佩戴防护镜”的安全提示就有16条;《光》中“不要触摸灯泡,它很热可能烫伤你的手”这类安全提示共有12条;《电能与电路设计》中有5处强调“改变电路连接前请确保开关断开”.但凡实验探究过程中存在安全隐患,教材中都会重复提示,完全相同的安全提示可能前后页紧挨,这正体现出国外对实验安全教育的高度重视.

(3) 关注细节.

STC系列教材中的安全提示十分关注细节.例如,强调实验前应“盘起头发,禁止穿着宽松”,探究结束后要“完成实验后洗手”,教给学生“为防止固定灯的书架倾倒,用书或此类重物压住书架”的方法,提醒学生“总保持螺丝刀远离自己及他人的身体”、“勿将太阳能电池放置得太靠近光源,否则过多的热量会损害细胞”,关注学生是否会对化学药品过敏……这些内容恰恰是师生都容易忽视的细节,是实验安全事故的导火索,因此该教材关注细节并反复强调,更体现出“以人为本”的理念.

3.2 高中教材中的实验安全教育

《豪尔特物理》(《Holt Physics》)[6]是现今美国主流的高中物理教科书之一.据美国物理学会(American Physical Society)于2014年发布的“教科书使用情况”调查显示,[7]无论在常规课程还是荣誉课程中,它的选用率都呈上升趋势,成为美国高中的这两种课程中最受欢迎的物理教材.在概念课程的使用中,该教材也崭露头角.可见,《豪尔特物理》的影响力不容小觑,而且它也十分注重学生的实验安全教育.

3.2.1 内容呈现及编排

与STC系列教材“标签式”的穿插呈现不同,《豪尔特物理》中的安全教育内容以连续的版面编排在正式的物理教学内容之前.对高中生而言,他们在初中时已经经过了一轮实验安全教育,有能力系统地学习实验安全注意事项.前置的编排能让学生先熟识,在有准备、有基础的情况下再进行实验操作.

3.2.2 内容选择及特点

《豪尔特物理》中的安全教育主要分为两个模块,一是“安全标识”(Safety Symbol),二是“物理实验室安全”(Safety in the Physics Laboratory).教材中共介绍了9种安全标识,如表2所示,每种标识下均附有几条规则说明,要求学生“记住这些适用于特殊活动的安全标识”,并强调“安全标识下的编号规则适用于所有实验室工作”.“物理实验室安全”中列出了21条安全条例,如表3所示,大多数安全条例都有补充说明.这些安全条例都是最基本但又必不可少的安全须知,涵盖了穿着安全、一般注意事项、化学药品的使用、急救、加热及用火安全、实验结束后的处理方法等几个方面,但未涉及具体的操作规范.

表2 《豪尔特物理》教材中的安全标识

表3 《豪尔特物理》教材中的安全条例

《豪尔特物理》中的安全教育有以下几个特点.

(1) 重视思想教育.

在“物理实验室安全”模块中,引言部分强调“系统的、细致的实验室工作是任何科学项目的重要组成部分,因为实验室工作是科学进步的关键……你所使用的仪器和设备会涉及到各种安全隐患,它们对物理学家造成同样的危害,你必须意识到这些危害.你的老师将引导你正确使用设备和进行实验,但在此过程中你也必须对自己的部分负责……”.正所谓“安全教育,思想先行”,唯有让学生意识到实验安全的重要性,树立安全意识,他们才会主动的去学习安全知识和注意安全细节.

(2) 重视安全标识教育.

安全标识是最直观、快捷、行之有效的提示手段之一,美国等发达国家和地区的安全管理体系都很重视安全标识的规范及其规范化使用.[8]因此《豪尔特物理》教材中的安全教育先介绍安全标识并强调这些标识适用于所有实验室工作,能有效地提醒和影响学生的行为,为学生的人生安全提供最直接有效的保障.然而,在我国实验室安全标示的使用和教育却是个被忽视的细节.

(3) 补充说明亲切、生动.

“物理实验室安全”模块中,大部分的安全条例下都附有补充说明.这些补充说明简述了条例如此规定的原由,亲切、有说服力.例如第2条“在实验室请勿佩戴隐形眼镜”,这条规定很多人不以为然.在附加说明中解释道:“在使用化学品的任何研究中都不应佩戴隐形眼镜(即使你戴着护目镜).发生意外时,化学物质会残留在隐形眼镜后,并会在镜片移除之前造成严重伤害.如果医生要求你戴隐形眼镜,而不是戴眼镜,你应该在实验室里戴上眼杯护目镜(eye-cup safety goggles),向医生或老师请教如何使用这个重要且特殊的眼睛保护工具”.这补充说明能让学生深入了解隐形眼镜被禁止的原因和必须佩戴时的防护措施.在第3条的着装规定中也补充说明了应避免穿哪些材质的衣物、鞋子及其原因.比起单纯的列出条例,亲切详细的补充说明使安全教育更加生动,有助于学生内化于心.

4 总结与启示

通过以上对美国STC系列教材以及《豪尔特物理》两套教材的分析可知,美国对初高中学生的实验安全教育十分重视,物理学科教材中的实验安全教育建设也相对完善.STC系列教材的实验安全教育图文并茂、关注细节,根据教材的内容主题从进行针对性的、全程性的教育.《豪尔特物理》则以连续的版面编排让学生系统地学习.它重视所有学科实验室通用的基础安全标识教育,对物理实验室的安全条例有亲切生动的补充说明,让学生不仅知道“怎么做”,还知道“为什么这么做”,从思想上让学生树立“必须这么做”的安全意识.

由于国内现阶段“重制度,轻意识;重高校,轻中学;教材建设不足”的局面,中学生的实验技能与安全防范意识都较薄弱.因此,在完善高校实验室安全管理和教育的同时,呼吁重视中学的实验安全教育及意识培养.物理作为一门以实验为基础的学科,实验安全教育必不可少.在教材建设方面,物理教材不应仅是科学文化的传递载体,也应当是生命安全教育的传递载体.由于教材的篇幅有限,物理教材中的实验安全教育可能不如专门的实验安全著作那般尽善尽美,所以STC教材中的“安全提示”标签的方式以及《豪尔特物理》教材中集中呈现的方式都值得借鉴.加强实验安全教育,使师生在进入实验室之前掌握必要的安全知识和技能,对于减少实验事故的发生至关重要.

参考文献：

1 李志红. 100起实验室安全事故统计分析及对策研究[J]. 实验技术与管理,2014(04):210-213，216.

2 董继业,马参国,傅贵等. 高校实验室安全事故行为原因分析及解决对策[J]. 实验技术与管理,2016(10):258-261.

3 邓丽荣. 培养学生实验安全意识的研究与探讨[J]. 科技资讯,2012(03):243.

4 郑春龙,李五一. 中外高校实验室安全教育教材建设的比较[J]. 实验室研究与探索, 2011(11):181-184.

5 Smithsonian/the National Academies, National Science Resource Center. Properties of Matter, Light, Electrical Energy and Circuit Design[M].Carolina Biological Supply Company, 2700 York Road, Burlington, 2000.

6 Serway, Faughn. Holt Physics[M].Holt Rinehart &Winston， 2002.

7 C L Tesfaye, S White. High School Physics Textbooks, Resources and Teacher Resourcefulness: Results from the 2012-13 Nationwide Survey of High School Physics Teachers. Focus On [J]. Statistical research center of the American institute of physics, 2014:16.

8 王珍珍,花榕,朱青等. 安全标识在实验室安全管理中的发展和应用[J]. 大众科技,2015(01):179-181,187.