化学实验安全知识教学模式初探

秦川丽， 范乃英， 吴华洋， 李光明， 郑 冰

（黑龙江大学a.化学化工与材料学院；b.教务处，哈尔滨150080）

0 引 言

化学实验室因其潜在的诸多危险因素，一直是高校安全管理的重中之重。近年来高校化学实验室安全事故时有发生，事故已给个人、家庭、学校和国家造成不可挽回的损失，安全事故也暴露了高校实验室安全教育的缺失［1］。加强实验室安全教育是预防实验室安全事故发生的有效手段之一，是高校实验室新形势的迫切需要，也是素质教育发展的必然要求［2-8］。如何在现有的条件下通过开展实验室安全教育有效地实施实验室安全准入制度，已成为高校实验室亟待研究、解决的课题。

开设实验室安全知识基础课，设置实验室安全课程学分是高校实验室安全教育建设与实施的深化与拓展，是十分有效的教育形式［2-3，9］。国内多所高校已在某一学期期间开设化学实验安全教育必修课［10-11］，之前我校因为教室、时间的限制和教师工作量大等原因并未开设独立的实验室安全知识课程，没有将实验室安全教育纳入基础教育教学体系，存在一定的安全隐患。为加强实验人员特别是大一新生的安全意识，从“娃娃”抓起，增强安全防护能力及事故的处理能力，有效减少实验室安全事故的发生，或最大程度降低伤害，有针对性地开设系统的实验安全知识课程教育，显得非常迫切和重要。

1 目前我校化学实验室安全教育存在的问题

（1）安全教育课程难以有效开设。化学化工与材料学院承担全校7 个学院2 000 多名本科生的化学实验教学任务，实验课的时间安排历年来都存在很大困难。如果采取传统的课堂教学模式开设化学实验安全教育课程，存在一定的问题而导致难以开设。主要体现在：大班授课，学生人数多，和教师的交流互动十分有限，很难有效地调动学生学习积极性，影响教学效果；小班授课，即受教室、时间和教师人数的限制，排课很难，且教师的工作量很大。

（2）安全教育内容不系统、不全面。学校化学实验安全教育没有纳入教学计划，安全知识内容不够全面系统。早期化学实验安全教育先后经历2 个阶段。①每学期绪论课针对实验课程内容的安全注意事项进行分组讲述。由于实验分成若干个小组，每个指导教师讲述的内容和程度很难达到统一的效果，学生受教育的程度也有所不同，且实验安全教育只是针对每门课程的安全知识和注意事项讲述，覆盖面有限。②经过绪论课的分组讲述后，每次实验课再针对实验项目重点强调安全注意事项。一次的绪论课培训和零散的讲解，涉及的安全知识内容不够全面系统，很难形成系统的安全知识与理论体系［12-13］。

（3）安全教育手段单一，模式陈旧。实验安全教育培训停留在教师讲学生听的讲授式课堂教学模式。传统课堂单一的讲授式教育在学生的安全意识中难以发挥有效的安全教育的目的，学生的学习能力不同，教师难以兼顾个体差异，忽视学生作为学习主体的能动作用的发挥，学生主动学习环节缺乏，不能有效加强学生的实验安全意识。

（4）安全教育考核环节缺失。实验安全教育没有实施考试环节，没有建立完善的考核方法和安全教育效果的评价机制，势必影响实验安全教育的效果［14］，进而不能严格、有效地落实实验室安全准入制度，仍然存在较大的安全隐患。

2 课程教学模式设计

在当前新形势下，如何将实验安全知识教育纳入教学体系，在新生进入实验室前开设全面系统的、授课方式灵活多样的实验安全知识课程，严格有效地落实实验室准入制度已成为当务之急。化学实验安全课程具有知识点多、复杂且分散的特点，除了涉及一些实验操作，还有很多理论上的知识点，也是一个跨学科的课程。该课程非常适合将慕课这种新型教学形式引入教学过程。慕课形式灵活，通过互联网+手机客户端，学生可随时随地自学，不受教室、时间和教师人数等问题限制，可有效地解决排课难，教师工作量大等问题。慕课视频内容生动逼真，学生易于接受，能够提高学生的学习效率和学习效果。因此慕课这种教学新形式特别适合作为我校学生的化学实验安全教育课程的主要形式。“教育公平，教学资源共享”一直是教育界所倡导的［15］，为此，优选了中国科学技术大学“化学实验室安全知识”MOOC资源，并进一步优化组合，对即将进入实验室的大一新生开设“化学实验室安全知识”Spoc在线课程，纳入基础教学计划（16 学时），化学实验安全教育课程体系构架如图1 所示。根据我校学生的学情精心设计教学内容，组建教学团队，实施线上线下相结合的混合式教学模式，建立考核机制，构建了较为系统的实验安全教育课程体系，并有效地实施了实验室安全准入制度。

3 课程教学资源的建设

3.1 优化整合MOOC 教学资源，设计合理的教学环节

从符合学校的实验安全知识课程的内容需要、具有实用性和广谱性为出发点，认真研究网络平台中的MOOC资源，确定教学重点、教学内容及其实施手段。在中国科学技术大学《化学实验室安全知识》MOOC资源的36 讲中筛选20 讲作为本课程的必修教学内容，其余专业性较强的16 讲作为选修内容，形成了较为完整和适用的教学内容体系。必修课主要包含化学实验室个人安全防护及实验室安全守则、化学危险品分类与鉴别、实验室常用化学试剂危害及应急处理办法、化学实验安全操作、实验室常用仪器设备和大型仪器管理与使用安全操作、消防安全知识、化学实验室用气、电、水安全知识等内容，涵盖了大学4 年本科实验所需的基本且必要的实验安全知识。

进一步整合重组引进的教学内容，将具有共性的知识点组合为一个章节，共分成7 个章节，每个章节包含2 或3 讲内容，每讲以小视频形式授课，以学生自主学习视频内容方式授课。每个视频9 ～15 min，每个章节（包括在线辅导）设置为1.5学时，其中1学时视频学习，0.5 ～1 学时视频内容测试及讨论互动，另外增加线下5 学时的讲授，本课程共16 学时，1 学分。大一新生入学3 周内完成课程学习，即入学教育和军训期间必须完成课程全部章节内容的学习和考试，成绩合格方可进入实验室学习。

图1 化学实验安全教育课程体系

3.2 组建业务精湛的教学团队，补充自建的教学资源

（1）组建优秀的课程教学团队。为保证高质量完成课程的慕课资源建设和教学任务，根据课程教学内容和学生规模，围绕课程内容体系组建结构合理、年富力强、业务精湛的教学团队。本课程组建的教学团队由8 名教师和若干名学生班主任组成，是一支学历和职称层次高、实验教学经验丰富、专业和年龄结构合理、业务能力和综合素质强的优秀教学团队。

为保证教学质量，本课程实行课程负责人制，由主管教学副院长担任课程负责人，制定课程发展规划、目标定位和实施规划，全方面统筹课程管理、沟通和协调工作。团队的另外7 位教师为不同专业的实验课程负责人、实验中心的实验教学骨干及教学管理人员组成，这些成员长期在实验教学及管理一线工作，执教能力强，治学严谨，具有丰富的实验室安全经验，分别负责每一章节的大纲制定、教学内容建设、试题库建设、辅导答疑以及教学方法、教学手段和教学活动的研究。学生班主任均从高年级学生干部择优选拔，责任心强、工作踏实、具有很强的协调沟通能力，经过培训后协助教师督促和监管学生学习，在组织管理和服务沟通等方面发挥重要作用。经过1 年的组建和密切合作，该团队已成为一支分工明确、团结合作、业务精湛的优秀教学团队。

（2）建立内容丰富且有针对性的试题库资源。为强化学生对重要知识点的掌握，增强学习的效果，不断提高自主学习的能力，有针对性地建立课程的试题库，共包含400 多道题的测试内容。试题库内容中一方面是针对每讲的视频内容凝练出10 道测试题，共200 道题，观看视频后即可答题，以加深学生对当堂课内容的理解，同时课程指导教师通过定期查看作业情况，及时掌握学生的知识点消化情况，并在讨论平台不定期地出题探讨，有针对性地对学生进行启迪和引导。另一方面，为进一步巩固学生对整个实验课程内容的掌握和检验学生学习情况，另组建了200 道测试题，作为线下测试用题库。

（3）多渠道补充教学资源，满足学生深度学习需求。在相应的章节将与其相关的实验课件、网上相关内容的资源链接等以超链接的方式作为课程补充资源，共建补充资源30 余个，形成更具有针对性和实用性的网络资源，拓宽学生的视野和思维，使教学内容进一步拓展和深化。同时详细地编写了指导教师用和学生用的课程说明，教师和学生随时可翻阅查询，方便教师和学生在线使用，提高教学和学习效果。

4 线上线下混合式教学模式的实施

课程采取混合式教学模式，分为教师线下讲解、学生线上学习、师生/生生互动交流、线上线下考试相结合四部分。

4.1 教师线下讲授

为明确学生的学习目的，使学生能顺利完成本课程学习任务，在线上学习前，授课教师线下利用ppt课件对全体学生开设1 学时的绪论课，授课内容包括开设化学实验安全知识课程的目的意义、课程基本内容、学习要求、在线平台的基本使用方法、学习方法以及成绩评定等，指出课程的重点和难点，课程的进度安排，并以第一章节为例，指导学生如何注册登录，课件学习的进度安排、如何完成客观题、主观题、讨论题以及线上考试要求等。之后每2 ～3 个章节集中进行一次线下授课，线下授课内容包括线上课程的补充，补充与学生实验密切相关的安全事项和网络资源内容等；针对学生提出问题较多或不易掌握的内容进行重点讲解；将重点内容和知识点穿线总结；设计重要知识点的讨论题，开展翻转课堂和小组讨论，强化学生的学习效果。

4.2 学生线上学习

将学生按专业分成若干组（每组约60 人），每组分成2 个班级，每组指派1 名教师负责指导监管学生开展慕课学习，每个班级配备1 个学生班主任，辅助教师督促学生学习，负责作业的审核。绪论课之后，学生利用好大学在线平台提供的教学视频和补充的教学资源等，每天自主学习2 ～3 讲视频课件内容，完成每一讲视频配备的10 道客观测试题，并及时进行线上讨论。通过测试题和讨论完成知识点的消化吸收和巩固。在线视频学习形式强化了学生在教学活动中的主体地位，促进了学生自主学习能力、协作沟通能力的提升，激发了自主学习的兴趣。

4.3 师生/生生互动交流

学生在学完某章节课程后，通过课程讨论区、微信、QQ等平台发表自己的学习心得，提出自己的疑难问题。在这些平台上，学生提出的问题，可以由教师解答，也可以在学生与学生之间的交流讨论解决，教师辅助纠正。

（1）师生互动。教师线上时时跟踪、定时辅导答疑。在每天的固定时间指导教师通过微信、QQ 等辅导答疑、讨论至少1 学时。并时时跟踪学生的进度，定期检查课程讨论区和作业，并回复学生的问题，并将其作为过程考核的手段之一。根据学生提出的问题或对学生学习情况的掌握，及时提供进一步阅读的资料，或者设计讨论题供学生研讨，以加深理解课程的内容，巩固薄弱的知识点。

（2）生生互动。通过设计开放主观题作业，了解学生已经掌握的知识和对课程的建议等，并实施作业互评新模式。学生完成作业并提交后，就可以看到已提交3 个匿名同学的答案，要对其进行评分。对于同学提出问题，学生之间也进行解答和讨论。在评阅答案和讨论时，能进一步发挥主观能动性，启发对问题的认识和理解，培养学生的综合分析鉴别能力，而且有助于激发学生的创新思维。

（3）问卷调查。在课程开设过程中和课程结束后通过问卷的形式了解学生对课程的满意度和看法，了解学生的实际需求和学习效果，并在今后的教学中不断改进和优化，以进一步提升教学效果。

4.4 线上线下考试结合

考试内容分线下和线上考试两部分，线上考试成绩占60%，线下考试成绩占40%。完成视频学习后，安排两次线上和一次线下考试。

5 课程考核和评价方法的建立

为贯彻落实教育部关于实验室安全工作等文件精神，学校出台了《黑龙江大学实验室安全准入制度》等系列实验室安全规章制度，要求实验人员进入实验室前必须进行实验安全教育培训和考核，考核合格方可进入实验室工作和学习，学院及各级实验室根据实际情况建立实验室准入制。化学实验中心建立了完备的实验安全知识考核体系，并依据考核结果严格执行实验室准入制度。实验安全知识考核体系中考核方式为线下和线上两部分，综合成绩为百分制，其中线上成绩60 分，线下考试成绩40 分。线上成绩中课件浏览占24 分，客观练习占18 分，作业互评、平台讨论和线上考试分别占6 分。综合成绩合格者，进入实验室学习；不合格者，安排教师进行辅导并再次进行线下考试，直到考试通过后方可进入实验室学习。线上和线下相结合的考核方式客观地评价了学生的学习效果，为有效地实施实验室准入制度提供了依据。通过学生网上反馈、问卷调查、实验课教师访谈、师生座谈等方法，评价实验安全教育课程的实施效果，并不断地完善实验安全教育课程的考核和评价方法。

6 课程教学效果的总结

6.1 学生评价

通过问卷调查得知，85%的学生对本课程的总体评价分数在80 分以上，有97%以上学生认为《化学实验安全知识》MOOC 对实验课学习有帮助，通过课程学习很容易掌握实验中的安全注意事项。很多学生在问卷调查以及在讨论区的自由发言发帖表示，通过本课程学习获益匪浅，在今后的实验中一定会遵守各项安全制度，严谨规范操作；通过本课程的学习，切实提高了自己对化学实验安全重要性的认识，增强了对实验室安全隐患的防范意识，纠正了实验不良习惯；通过本课程的学习，能够全面掌握化学实验室安全知识与技术。但有30%同学觉得MOOC 需要增加内容。今后我们将进一步丰富该MOOC的内容。

6.2 效果分析

该门课程有效地利用学生入学后前3 周的入学教育和军训时间，已完成化学化工与材料学院2018 级404 名本科生的线上课件视频学习，线上讨论，线上/线下考试和问卷调查等课程内容，这些本科生全部按期拿到实验室准入资格，安全、顺利地完成了第一学年的实验课任务。指导实验课教师普遍反映经过该门课程培训的2018 级学生对实验室的安全知识掌握、理解以及实验规范操作等较前几届本科生有了明显提高。同时学院2018 级近180 名研究生也开设并学习此门慕课内容，该课程今后将在本校及其他高校与化学相关专业的本科和研究生中推广应用，最大程度地发挥辐射带动作用，使更多学生从中受益。

实践表明，越来越多的学生开始享受网络信息化教学，积极主动学习安全知识。课程通过组建分工明确、团结合作、业务精湛的优秀教学团队，采用慕课及线上线下混合式教学模式，构建丰富、全面、有针对性的试题库资源和大量的课程补充资源，严格实施过程化管理等课程改革，突破了传统课堂局限，丰富了学生的学习形式，提高了学生的学习效果。通过课程的教学内容、教学手段和教学方法等的研究和实施，有效解决了化学实验安全无法系统、有效、深入讲授的难题。

7 课程的反思及改进

7.1 课程的反思

通过课程的实施，强化了学生安全意识，初步培养了学生对化学实验安全知识的认识和理解，为后续的实验课程学习奠定良好的基础和安全保障。通过慕课这种智能互联网设备带来的新型移动学习形式以及线上和线下相结合的混合式教学模式，为新入学的学生提供了新颖、高效的学习平台和教学模式，促进了学生个性化和自主学习能力的培养，提升了课程教学质量和教师教学能力，且降低教学成本。

7.2 课程的改进

经过1 年的实践教学及其总结，在今后课程的开设过程中将从以下几方面进行改进：

（1）增强线上教学部分的师生互动交流。尝试开展语音指导或直播、增加讨论环节抢答等方式及激励机制的设计，以进一步增强师生间的交流，进一步提高学生学习的兴趣。

（2）增加线下教学部分的比例。以补充慕课知识点和重点梳理零散知识点为宗旨构建线下授课课件内容，进一步增加线下讲授比例，并引入翻转课堂等新的教学模式以考察学生的线上自主学习情况，进一步提升学生的学习成效。

（3）完善在线视频资源。在每节视频中适当位置设置少量习题，答对习题后方可继续视频的观看和学习，从而更有效地监控学生的在线学习情况和质量。

8 结 语

通过开展实验室安全教育进而有效地实施实验室安全准入制度，是高校实验室亟待研究、解决的重要课题。化学化工与材料学院优化整合中国科学技术大学《化学实验室安全知识》MOOC 教学资源并补充自建的优质教学资源，组建优秀的课程教学团队，建立内容丰富且有针对性的试题库资源，采用线上线下混合式教学和考试模式，从“娃娃”抓起，有效地利用大一新生入学教育和军训时间对2018 级新生开设《化学实验室安全知识》Spoc 在线课程，构建了较为系统的实验安全教育课程体系，并有效地实施了实验室安全准入制度。通过该门以自主学习为引领的慕课形式的课程设计和实施，切实地提高了学生对化学实验安全重要性的认识，增强了学生对实验室安全隐患的防范意识，使学生较为全面地掌握了化学实验室安全知识与技术，而且也特别有助于培养学生自主学习的习惯，提升学生的自学能力，这为高校实验室的安全教育及教学科研工作安全、高效的开展探索出一条可行的思路和途径。