高校实验室安全教育课程体系建设——以中国矿业大学（北京）为例

卓启明，刘文礼，王卫东，解维伟，黄根，李吉辉

（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京 100083）

高校实验室是大学生科研实践及科技创新的主要平台，也是人才培养和能力提升的主要场所，具有人员集中且流动性大、设备种类繁多、实验条件复杂及管理难度大的特点。近年来，受安全投入少及安全意识淡薄等多方面因素的综合影响，实验室安全事故时有发生。据不完全统计[1]，2001—2020 年间高校实验室安全事故共造成了99 人次的伤亡，给社会带来了不良影响，引发了社会的广泛关注[2]。2019 年，教育部印发了《关于加强高校实验室安全工作的意见》，明确指出高校应持续开展实验室安全教育，将安全教育有关课程纳入人才培养方案，规定进入实验室的师生必须先进行安全技能和操作规范培训，掌握实验室安全设备设施、防护用品的维护使用方法，未通过考核的人员不得进入实验室进行实验操作。

中国矿业大学（北京）是以一所以理工为主、矿业与安全为特我的高等学府，安全教育始终是学校工作的重中之重。学校目前开设有实验室安全教育课程，充分考虑到由于各专业研究方向不同、实验室工作侧重点同样存在的差异，因此在开展实验室安全教育时具有针对性。学校依据专业间的差异设置实验室安全教育课程，各任课教师授课过程中除讲解实验室安全共性问题，还依据专业研究方向重点讲解本专业需特别关注的实验室安全问题，并取得良好的教育效果。

本文以中国矿业大学（北京）为例，介绍了实验室安全教育课程的主体内容，剖析了教学过程中遇到的问题，提出了适用于该课程的教学模式和教学方法，进一步描述了学校为推进实验室安全教育课程体系开展的系列工作。

一、实验室安全教育课程主体内容

实验室安全教育课程涉及多个学科的相关内容，知识体系较为复杂、信息量庞大，课程的开设对于保障学生健康安全、培养学生基本科研素养及提升学生处理实际问题的能力具有重要作用[3-5]。

（一）培养对象及目标

实验室安全教育课程课程面向各专业具有实验室工作需求的学生，属于必修课，共16 学时。课程于大一阶段开设，确保学生进入实验室前系统学习了与实验室安全相关的理论知识及规范操作。课程旨在培养学生树立正确的安全观，养成“以人为本、安全第一”的意识，并通过安全知识的学习及技能的训练，使学生全面掌握实验室安全知识，能正确防范、处理实验室安全事故，对保障师生健康安全、构建平安校园起到积极作用。

（二）教学内容

实验室安全教育课程从安全基础知识入手，系统介绍可能危及学生健康安全的各类危险源及实验过程中正确的操作方法，旨在培养学生的安全意识和处理安全事故的能力，奠定实验室科研学习的基础。

实验室安全教育课程教学内容共分为8 个模块：（1）绪论；（2）安全科学的基本概念；（3）火灾、预防与处理；（4）危险化学品安全防护基础知识；（5）实验室安全用电基础知识；（6）实验室设备操作及安全防护基础知识；（7）实验室废弃物的安全处理与管控；（8）个人安全防护及实验室规范。

通过在教学内容中设置上述8 个模块，可确保实验室安全教育相关知识体系较为完善，并涉及到实验室安全工作中需要注意的各重点环节。通过本课程中知识与技能的学习，确保学生进入实验室时具有良好的安全观念，具备在实验室科研工作的自我保护能力和问题解决能力。

（三）教学方法

实验室安全教育课程不仅需要学生提高安全意识，掌握相关理论知识，还应使学生习得实验室操作规范并具有应对突发安全事故的处理能力[6-7]。此外，由于实验室安全工作涉及面广，需要学生掌握的知识点繁多，教学难度偏大。因此，教学的关键在于发挥学生的主观能动性及自主学习的能力，教学过程中应注重营造开放的学习环境，通过多种教学方法并用的形式激发学生的主观能动性，促使学生在一次次沉浸式体验学习过程中掌握安全知识[8-9]。

1.案例沙盘推演教学法

实验室安全教育课程教学过程中涉及大量真实案例，某些案例极具代表性且得到了广泛的报道，因此可以准确获取事故发生全过程各环节的详细信息，为沙盘推演提供了必要条件。案例沙盘推演教学法属于体验式学习，能有效提升学生的学习积极性，是笔者常使用的一种教学方式。

教学过程如图1 所示，在教学工作开始阶段首先向学生分发事故案例的详细资料，带领学生梳理事故发生前后各环节的关键信息；随后将学生分成不同小组并扮演不同角我，让各组成员为自己的角我设计行为并分析各种行为可能引发的后果；最后组织评估各环节人员的处理方式，并带领学生整理事故发生时各环节的逻辑关系，将核心知识点融入沙盘推演过程，引导学生掌握安全知识、操作规范及应急处理技能。

图1 案例沙盘推演法教学过程

举例说明，在实验室安全教育课程第四章“危险化学品安全防护基础知识”的学习过程中，以1984 年的印度博帕尔毒气泄露事故为案例进行了沙盘推演。课程开始时首先向学生发放教师课前收集的事故案例资料，并介绍异氰酸甲酯剧毒、易挥发的性质及遇水发生剧烈放热反应的机理。随后将学生按本次事故的参与者进行分组，分别为美国联合碳化物公司高层、博帕尔农药厂厂长、值班组长、储存罐检修人员、仪表检修人员、控制室操作人员和警报系统操作员等；安排各组成员讨论与其工作内容相关的各项职责、操作规范，并依据资料推演自己的各种行为可能引发的后果；最后综合各组讨论结果，带领学生还原事故发生经过，评估各环节处理措施对最终结果的影响，并讲解危险化学品防护的相关知识。

案例沙盘推演教学法从真实的案例出发，能有效激发学生学习的积极性，且分组推演的方式具有一定的新颖性及趣味性，可让学生将自己充分代入场景进而还原事故真相，能引导学生设身处地地思考并提高自己的决策能力，且案例教学过程中可将课程知识自然融入推演过程，大大提升了学生对知识点的接受程度。

2.虚拟仿真演练

实验室安全教育课程教学过程中除讲授相关知识点外，还需锻炼学生的实践能力及应对事故的处置能力，因此让学生真切感受事故并参与其中是最深刻的教学方法。然而，由于真实发生的事故场景对人体健康及安全具有极大的危害性，且存在大量的不确定性因素，故断然不能冒险将学生置于其中。近年来，虚拟仿真技术的不断发展为这一问题提供了良好的解决思路[10-12]，且市面上出现了大量较为成熟的模拟软件，可相对真实地还原实验室三维场景，为学生进行虚拟仿真演练提供了良好的教学平台。

通过在虚拟空间模拟实验室危险事故的方式，学生可进行沉浸式体验，充分发挥其主观能动性，自主探索正确的处置方法，如图2 所示。通过在虚拟环境中的一次次试错，学生可逐渐掌握正确的操作规范及处置方法，强化面对实验室危险时的动手能力，并将各章节内容融会贯通。举例说明，在实验室安全教育课程第三章“火灾、预防与处理”的学习过程中，教师可在虚拟空间设置不同类型的火灾（固体物质火灾、液体物质火灾、气体火灾、金属火灾及带电火灾）并让学生进行演练，通过在演练过程中设置灭火器种类、灭火器操作流程、风向和喷射距离及喷射位置等关键信息的不同选项，可促使学生掌握灭火器的选取、操作规范和使用过程中的注意事项等核心知识点，达到训练学生应对不同类型火灾的应急处理能力及灭火器操作技能的效果。

图2 虚拟仿真演练过程

虚拟仿真演练可将实验室安全事故直观呈现在学生面前且避免事故风险，让学生在相对接近真实的情景中掌握应对事故的处置方法。虚拟仿真演练可在学生PC 端实现，能较好应对临时需要进行线上教学的状况。此外，虚拟仿真演练教学法能有效提升课堂的趣味性，增强学生实践过程中的安全性和积极性，促使学生更为牢固地掌握教学核心内容。

3.课程思政自然融入教学内容

课程思政是为了实现立德树人的一种教育方式，通过将思政内容与专业内容互相融合，教师可在教学过程中将正确的价值观传递给学生。课程思政的关键在于在潜移默化中促使学生接受正确的思想教育，而影响学生接受程度的关键在于思政内容是否可以自然融入章节知识点，若强制加入思政元素，反而有可能引起学生的逆反心理，效果往往适得其反。因此，教师在课程设计阶段需结合章节内容，谨慎筛选案例并提取案例中的正能量内核，确保思政元素可自然融入教学，从共情的角度出发增强学生对思政内容的认同[13-15]。

举例说明，实验室安全教育课程第三章“火灾、预防与处理”的学习过程中，在通过“8·12 天津滨海新区爆炸事故”这一案例向学生介绍爆炸的特点、易燃易爆化学品危险特性时，可在教学过程中自然引入在该事故中出警队员全部英勇牺牲的消防队——天津港公安局消防支队第五大队。第五大队全体队员的英雄事迹值得歌颂，教学过程中通过向学生讲述牺牲队员的生平，使学生知道英雄和其年纪相仿，只是在危险到来时冲在了最前方，增强学生的报国情怀。关于实验室安全教育课程第四章“危险化学品安全防护基础知识”，在讲解易制毒化学品时，自然引入毒品对人体的危害及我国近代的屈辱史与毒品间的关系，并通过向学生推荐公安部禁毒记录片《中华之剑》，展示缉毒干警不计生死与中外贩毒势力斗争的精神，为保障人民生命安全做出的牺牲，进而增强学生的家国情怀及法制意识。

课程思政是帮助学生形成正确的世界观、价值观及人生观的有效途径，需要注意的是，思政元素的融入贵精不贵多，案例的选取应紧密结合教学内容，教师需精心设计课程结构，使得思政元素巧妙融入课程并弘扬社会主义核心价值观，潜移默化中帮助学生形成正确的认知。

二、课下活动推进实验室安全教育体系建设

（一）事故案例交流会

为促使学生更深刻地理解事故发生的全过程并掌握应急处理方法，实验室安全教育课程主体内容结束后会组织学生开展事故案例交流会，以巩固课上所学的知识。事故案例交流会的优势在于能发挥学生的主观能动性及自主学习的能力，会前将学生按教学章节进行分组，并安排各小组搜寻与本章节相关的实验室事故案例，理清事故发生的全过程，结合章节内容分析与事故相关的课程知识点。案例交流会开始时由各组上台展示搜集的案例，讲述本案例涉及到的课程知识，同学在台下针对本案例进行提问，共同分析事故发生的全过程、预防措施及应急处理方案。案例交流结束后，由老师针对各组案例进行总结，并带领学生梳理各章节知识。

案例交流会给予了学生自我展示的机会，可激发学生自主学习的热情，在案例搜寻过程中有效增强了学生对实验室安全教育重要性的理解和认知，并对课程知识体系有了更为深刻的感悟，进而巩固了教学成果。此外，通过典型案例的引入，老师可借此机会带领学生梳理出各章节的逻辑思路，对学生知识体系的形成具有较好的促进作用。

（二）“实验室安全文化月”活动

实验室安全教育过程中宜通过多手段并用的方式。中国矿业大学（北京）十分重视实验室安全文化的建立，通过每年定期举行“实验室安全文化月”活动引导学生树立正确的安全观，活动期间会举办专题讲座、技能培训、应急演练和安全文化嘉年华等一系列活动。

在举办“实验室安全文化月”活动时教师组织学生积极参与，将课堂上的知识应用于活动项目。如在安全文化嘉年华活动中设置知识竞答及安全闯关环节，通过颁发证书及奖品等激励措施吸引学生参与活动并将习得知识应用于活动。此外，应急演练活动能真实模拟实验室安全事故，让学生身临其境感受事故发生的过程并学会处置方法；并模拟突发浓硫酸倾倒事故，组织学生观摩现场处置方法，学习个人防护措施，将实验室安全教育课程第四章“危险化学品安全防护基础知识”和第八章“个人安全防护及实验室规范”的知识融入应急演练过程。“实验室安全文化月”活动使得学生在轻松的环境中学习实验室安全知识，提升应急操作技能。

三、结束语

高校实验室是风险及隐患较高的实验场所，近年来偶有发生的安全事故一次次敲响了警钟。实验室安全教育事关师生的安全健康，在我国社会飞速发展的今天更应给予足够的重视。实验室安全教育过程中应充分考虑学生的兴趣点，多种教学方法并用以提升教学质量。案例沙盘推演教学法及虚拟仿真演练有助于提升学生的学习积极性，课程思政元素应紧密结合教学内容并自然融入课程，事故案例交流会促使学生对课程知识有更深刻的认识并巩固学习成果。此外，“实验室安全文化月”使得学生将习得知识用于活动，进而保障高质量的实验室安全教学成果。