物理教学实验室安全规范管理与实践

刘嘉滨， 赵西梅， 王宇兴， 沈学浩

（上海交通大学物理与天文学院，上海200240）

0 引 言

大学物理实验课程是高等理工科院校对学生进行科学实验的一门基础性实验课程，不仅承担着对物理基础理论的理解、实践动手能力的培养及科学实验基本素质的培养，也是培养学生创新思维和科学探究能力、团队协作精神的有效载体。围绕着高素质人才的培养，高校不断地进行物理实验课程多方面的改革，教学理念、教学内容、教学条件等发生了很大的变化［1-3］。尤其教学实验室条件及实验教学设备有了很大改善，为物理实验课程所进行的改革提供了实践的场所和空间。实验教学改革不仅扩展了物理实验内容的广度和深度，也增加了物理实验室的规模与类型，同时，也对物理教学实验室安全管理提出了更高更科学的要求。

1 实验室安全管理内涵

综合性大学涉及的学科专业较为全面，进入物理教学实验室进行实验的不仅有传统理、工、农、医等专业学生，还包括新兴特色学院的学生。因而，实验室人员多且流动性大，学生素质高低也不同，实验室设备多且新旧搭配等都是物理教学实验的特点［4-6］。

高校实验室承担着各种实践教学和科学研究的任务，是培养高素质人才和科技创新的重要基地［7］。实验室安全管理不仅关系到高校教学和科研工作能否顺利开展，国家财产和师生人身得到安全保障，而且也关系到学校和社会的安全与稳定［8］。分析高校实验室发生的事故，多集中于管理不到位、操作不规范、设施不健全、安全防护缺失及安全意识薄弱等［9］。教学实验室是人、财、物相对集中的场所，从实验室安全管理角度出发，实验室安全主要包括人的安全和物的安全。其中人的安全包括进入实验室进行相关教学活动的师生、从事实验室管理及实验技术管理的技术人员及相关外部人员的人身安全；物的安全包括实验设施、仪器设备及实验环境的安全。实验室安全运行是教学工作开展的基本保障。

2 实验室安全管理规范意义

物理教学实验是大学物理理论教学的延伸和扩展［10］，对培养学生动手能力和创新能力，提高学生综合素质有着重要作用。教学实验室是教学实验的重要组成部分，其中实验室建设、管理水平及运行规范化的高低是衡量教学实验水平的重要标志。

随着国家对高等教育的重视及投入的增加，也对高等教育质量提出了更高的要求。2017年教学实验中心在高校改善基本办学条件项目支持下，根据教学实际需要更新了一批实验设备器材和新建多个体现时代性与先进性的物理实验项目。同时，教学实验中心于2019年陆续搬迁至新理科群楼开展教学实验，实验室条件与实验设备有了很大改善，为中心的教学内容、教学模式改革提供了实践空间。

依托国家有关实验室安全工作的法律法规和政策，建立实验室安全管理规范，不仅制定和完善安全管理制度、实验室设施设备使用规范化、实验操作行为合理化等，更是以人为本，降低进入实验室师生及周围环境的安全风险，保障物理教学工作顺利进行，为高素质人才培养提供基础服务。

3 实验室安全管理规范原则

3.1 时代性原则

大学物理实验课程是时代性、社会性十分强的一门课程［1］。随着时代的发展，社会对人才的需求层次逐渐提升。为培养能适应社会需求的高素质人才，物理教学实验课程体系、教学内容及教学模式和方法也在不断迭代更新，符合时代要求。实验室安全管理规范也应随着实验教学改革要不断完善和更新，摒弃陈旧的过时的内容和形式，使得实验室安全与现行教学保持一致性。

3.2 科学性原则

物理学本身是研究物质相关规律的自然科学，展现着科学的世界观和方法论。大学物理实验课程既要培养学生的科学实验技能和科学实验素质也要培养学生理论联系实际和实事求是的科学素养。实验室安全管理规范构建过程应遵循科学原则，要符合物理教学实验发展规律，安全管理内容、展现形式等要客观、准确、恰当，与教学实验有机融合。

3.3 特色原则

按照教学内容涉及的理论、技术和方法［3］，物理教学实验可分为基础性实验和综合性实验，其中基础性实验包括力、热、光、电及近代物理等，综合性实验是将上述多个领域知识综合应用到同一个实验项目中，与化学、电工、机电等教学实验室有着不同。教学实验室与科研实验室也存在着一定的差异，因而物理教学实验室安全管理的重点难点有其自身特点，实验室安全管理要符合物理教学实验的特色，具有一定特色性。

3.4 可操作性原则

实验室安全管理规范化的目的是为了保障和监督教学实验的相关活动顺利开展与实施，使之能在科学规范下完成教学目标。这就需要安全规范与实际的教学实验保持联系和一致，且具有科学性和实践性。安全管理规范的建立不是成为挂在墙上或落在纸上的文字，它需要与实际工作建立互动关系，不仅要指导和规范实际工作，而且接受实际工作的检验，易于操作。

4 安全管理规范基本内容

教学实验室是教学实验环节的重要基地［11］，建立科学的实验室安全规范是提高教学实验质量的基本保障。基础物理实验主要面向理、工科学生围绕力、热、电、光及近代物理等领域开展基础实验研究，综合性物理实验是为了进一步拓展学生的知识面，提高对物理基本理论、实验方法及实验技术的综合运用能力，围绕多个知识领域开展设计性或研究性实验。不同类型的教学实验，教学任务和学生能力培养是不同的。通过对教学实验室科学与规范化管理，从而使实验教学有序开展，逐渐提高实验教学质量。

实验室安全管理规范工作是一个系统化工程，它要求实验室建设与运行管理依托国家相关法律法规和行业标准，落实应用到实验室日常工作，使得相关工作达到标准和规范，有力保障和支撑教学实验［12］。从安全管理视角，借鉴环境、健康、安全管理体系及实验室事故类型，规范安全管理基本内容可围绕人、物、环境等核心要素进行，如组织机构与责任体系、管理规章与应急预案、基础设施与安全设备、安全教育与人员培训等方面建立比较详细、明确的安全工作基本规范，不同类别的专业实验室，还应制定专门的安全管理规范［9，13］。

教学实验室以教学为主，每年涉及实验人员多达数千人次，相关管理规章制度需要健全和不断完善，如安全责任制度、实验室准入制度、实验室日常管理制度、实验事故预防与应急方案等。教学实验设备和器材种类繁多，规格与性能迥异不同，需要制定相应的实验安全操作规程、设备安全使用手册、重要危险源及设备使用要求、防护用品使用和实验设备运行检查等规范。同时，实验室安全环境的建设也是不可或缺的。实验室安全环境包括“软”“硬”两个方面，硬件方面主要指规章制度和操作规程上墙、安全警示标志张贴、实验室安全文化的设置等，软件方面主要包括师生安全教育、实验人员安全培训等。

5 安全管理实践与探索

5.1 建立基于MOOC平台安全教育资源库

大学物理实验课程作为国内较早开设MOOC教学的实验课程，已经在好大学在线平台开设多年，与大学物理课程融合开设，向全校选课同学开放。虽然目前学校和学院都有关于各类实验室安全的资料和手册，但主要是面向科研实验室，涉及面较广，针对基础、常规的物理实验设备和实验安全操作规范并不突出。此次规范化建设，借助MOOC平台，将安全教育融入到课程教学中，作为课程绪论课程的一部分，为学生提高安全学习意识和真正掌握实验安全规范提供了更好的保障。

通过梳理物理实验教学课程中涉及的主要设备：直流电源、激光器、采集卡、X光机、核磁共振等主要、重点设备以及基础性、常规性的实验室安全操作规范，形成了一套较适合的基础安全和物理实验安全教学内容，融入到物理实验课程教学内容中。学生在进入实验室之前，在课程MOOC平台除学习实验原理性内容之外，还需要完成相关实验安全内容的学习同时通过相关的测试。并且视频类安全教育资源可以通过实验室的智能屏幕播放，通过与MOOC教学网站联动，实现与实验教学课程相互衔接。将合适的实验安全教学内容和安全测试安排相结合，使学生不仅有学习安全操作规范的具体课程要求，同时也有适当的安全操作学习内容，从而将实验室安全教育落到实处。

5.2 构建基于微信的小程序安全试题库

针对课堂外的安全知识再学习及安全教育培训考核需求，安全知识题库是一种有效地安全教育资源。题库可对安全知识点进行高度总结，具有较强的逻辑性与直观性，可方便师生对安全知识的真伪判别。

随着移动互联网快速发展，基于智能手机的轻型应用微信小程序以其灵活、快捷、去繁就简等特点［14］及自身媒介价值［15］快速普及。构建基于微信小程序安全试题库是针对同学们智能手机使用频率高特点，方便同学们利用碎片化时间在线学习物理实验室安全知识及操作规程。目前安全试题库主要从管理者与使用者两个维度，从基础实验室、综合实验室及实验室安全管理三个方面进行设计。作为MOOC平台安全试题库的补充，主要以安全知识培训为主，通过试题形式，强化同学们对相关知识的认知和理解，提高进入实验室的安全意识，因此，是以在线形式部署安全试题库。考虑到程序的容量及加载速度，试题库以文字形式展示，其他多媒体形式试题库以MOOC平台为主。同时，探索以实验室的实验内容所涉及领域为核心，构建从通识安全知识到一般安全知识再到综合安全知识，有层次的立体化设计安全试题库，满足不同层次实验内容所需的安全知识体系。

5.3 实验室规程及操作规范制定与更新

实验室搬迁至新址后，原有各类安全标识、操作规范等挂图、展板、墙板都需要重新设计与制作。教学条件的改善、教学内容的丰富及新型实验项目建设，使得实验室规程及操作规范内容和适应性有了很大变化，如在有磁场环境中实验，智能手机及相关电子仪器的防护要求等。因此，实验室规程规范的制定与更新需要结合具体实验项目，依托相关规范标准，以人为本，更科学更合理地设计，而不是对原有信息简单地复制。

物理学作为其他自然科学和工程技术的基础，与其他学科有较多的交叉性。物理教学实验虽然大型精密实验设备仪器不多，但实验内容涉及领域较广，面对危险源较多，常规的安全管理要求包括电、机械、危化品、高低温、压力容器使用安全等，具有专业特点的安全管理要求包括电磁安全、辐射安全、激光安全等。除此之外，也探索对创新实验室规程规范的研究，创新实验室是满足师生的科研需求开设的，包括各类学术竞赛、课题项目研究等。同时，对实验室整体安全文化建设也在新理念下逐步推进，包括人文、科技、环境，并借助多媒体信息技术多方面展示。

5.4 实验室文档管理资源完善与建立

实验室文档是实验室管理中不可或缺的部分，根据文档归档内容可将其划分为教学档案、设备仪器档案及实验室管理档案等［16］。实验教师及实验管理人员在实验教学方面所进行的探索和实践及成果经验形成教学文件与资料，分类存档为教学档案，方便以后需要时为全体教师所使用，是实验教学改革的重要依据。

从安全管理视角出发，实验设备仪器文档是设备仪器管理的重要组成部分，它担负设备仪器技术资料的收集、整理、归档及鉴定等任务［17］。从实验设备仪器的选型、技术匹配度、安全使用操作、维护维修等多方面对教学实验顺利开展提供重要保障。同时，也为实验设备的合理配备、高效利用提供支撑，将设备经费投入到更能体现现时科学技术特征的实验项目中，激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

此次规范化建设中，特别规划出一定空间安置实验室文档管理，对现已有的规章制度进行全面梳理，对缺少的及时补充，对过时的进行更新和完善。特别是围绕实验室实验项目进行实验设备仪器文档的完善与建立，包括操作、使用、维护及应急处理等。同时，也建立了实验室环境管理文档，包括实验室平面图，消防设施、安全装置等指示图。

另外，结合学科特点，在安全管理上也在探索设计和制定事故预防和应急预案、实验防护用品使用规程及重点实验设备安全检查制度等。

6 结 语

实验室运行规范程度是衡量实验教学水平及教学质量的重要标志。安全管理规范化是要求教学实验室在贯彻国家相关法律法规，分层落实实验室安全工作与责任，保障实验室安全运行，不仅护航教学实验与科研工作平稳顺利开展，更重要是保障师生的身心健康与安全。并且随着物理学科不断发展及“双一流”高校建设，新的管理理念、安全技术、实操方法的引进，会不断充实和完善现有实验室安全管理规范，使之能契合时代发展的需要，以确保教学实验室安全可靠运行。