高校学生实验室安全素养及其影响因素分析——基于山西省6 所高校的调查数据

刘玉强，王文花，张思光

（1.中北大学经济与管理学院，太原 030051；2.山西财经大学统计学院，太原 030006；3.中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190）

0 引言

高校实验室是知识生产的重要场所，其安全性是教育部门、高校管理者持续关注的重点。学生是实验室知识生产的核心成员，相关调查显示，约88%的实验室安全事故是由人为操作失误所致［1］。因此，提高学生安全素养是提升高校实验室安全的重要一环。

本文从实验室安全相关理论与实证研究出发，对高校实验室安全素养进行了界定，提出其测量指标与影响因素；进一步，基于问卷调查数据，对实验室安全素养相关影响因素进行了检验；最后，聚焦提升高校学生的实验室安全素养水平，提出了相关政策建议。

1 概念界定与研究假设

1.1 安全素养

关于“安全素养”的内涵，任国升［2］认为“安全素养”是以安全知识与安全技能为基础，以安全意识与安全素质为核心的安全行为表现和习惯。陈仙等［3］认为安全素质是指学生具有的防范和应对可能出现的、危及生活健康和学业顺利的风险因素及其影响的综合能力，并将其概括为安全意识、安全心理、安全生理、安全常识、安全技能、安全行为和安全责任等7 个方面。虽然不同学者对于安全素养的内涵解释并不相同，但基本都概括了安全知识、安全技能和安全行为三方面。基于此，本研究认为“安全素养”是指人面对已知和潜在风险所表现出来的一种综合反应，是人的安全知识、安全技能与安全行为的集合，这对实验室安全素养的界定提供了理论基础。

1.2 实验室安全素养

实验室安全素养类似其他安全素养，具备两个基本特征。①稳定性，实验室安全素养的培养并非是一朝一夕的努力，而应该是一项持续积累的工作［4］。②预防性，实验室安全事件的发生存在不确定性、隐秘性和突发性，但从理论上讲，实验室事故可以通过各种防范措施避免其发生。高校学生通过培训提高危机判别与应对能力、安全防护意识、判断能力，这就是实验室安全素养的预防性特征。

综合已有关安全素养的界定［5］，“实验室安全素养”是个体在实验室这个特殊的公共环境下，为保障实验研究安全顺利地开展，应具备的思想行为准则，是科研工作者必须具备的科学素质。高校学生实验室安全素养是指高校大学生以及研究生在实验室环境条件下，为维护实验室安全，应当具备的实验室安全的知识储备、应对技能、行为规范等的综合素养。

1.3 影响因素研究及假设提出

实验室安全素养及其安全行为内容复杂，层次多样，学者从人类学、社会学、心理学等学科角度对此开展了大量研究，其中对影响安全素养的因素研究是极为重要的内容之一，有内因外因之分，具体可归纳为个体、环境和管理3 个层面。

（1）个体对安全素养的影响假设。在个体层面探讨安全素养的影响因素首先关注实验者的人口学特征。人口学特征主要集中于年龄、性别、专业等指标［11］。此外是个体的内在主观因素，主要关注实验者的学习程度与积极性、心理特征以及行为自制力等因素的影响。荆亚璟等［9］研究发现学生知识储备、安全知识的学习程度与积极性对实验室安全素养会有较大影响，经常并自愿参加安全培训的学生实验室安全素养会相对较高。风险认知水平和安全事故的发生率呈现负相关关系［10］，当人不具备丰富且正确的安全知识时，对于安全隐患可能会“视若无睹”，或者在危险发生时会处置不当。Bretherick［11］同样也认为化学实验室安全与试验人员的知识素养存在着直接关系。因此提出假设：

H1自我学习程度与积极性高的学生实验室安全素养可能更高。

研究发现学生实验室安全素养高低会被消极、焦虑等缺陷性心理所影响。人的不安全行为是安全系统中安全事故发生的一类重要因素，而人的不安全行为来源于其自身的不安、烦躁、紧张等心理因素［12］；任笑红等［13］从学生道德取向角度深入研究高校化学实验室学生安全行为的影响因素，指出实验人员焦虑与安全行为显著正相关，不同理想主义程度的个体在安全行为上具有显著差异，高理想主义者具有更高的安全行为。就此提出假设：

H2有实验消极、焦虑心理的学生实验室安全素养可能较低。

研究发现，学生实验行为自制力会对实验室安全素养产生影响，要保障实验安全，一定离不开规范的实验行为。行为自制力越强，对自己的要求越严格，实验行为越规范。Lisa 等［14］在研究中指出建立适当的安全习惯在实验室将有助于减少事故的风险。就此提出假设：

H3行为自制力较强的学生实验室安全素养可能较高。

（2）环境对安全素养的影响假设。在影响学生实验室安全素养的外在因素中，客观环境因素起到重要作用。安全环境的营造是增强安全素养的重要支撑［9］。在实验室中的一些环境因素，比如实验仪器、安全文化氛围、水、电等，都可能影响到人员的实验状态，甚至造成意外伤害。在人为营造的安全氛围良好和安全设施齐全的实验室环境下，更有利于学生实验室安全素养的提升。就此，提出假设：

H4所在实验室安全氛围越好，学生安全素养可能越高。

H5所在实验室安全设施越完备，学生安全素养可能越高。

（3）管理对安全素养的影响假设。研究发现，在影响学生实验室安全素养的外在因素中，实验室安全管理对其会产生显著影响。实验室的安全制度是为了规范和约束实验室人员的行为和物品的状态，保证实验室内的安全秩序，防止事故发生，加强安全管理与教育，会使人们树立正确的安全理念，提高其安全素养［15］。张煜炯等［16］研究发现安全技能的培训和考核制度是否完备和深化对高职院校实验室安全文化影响较为显著。Loughlin 等［17］通过实验后认为安全模板测验的严格实施有助于提高学生的安全知识和实验室的安全行为。

H6所在实验室人员管理越严格，学生安全素养可能越高。

H7所在实验室安全制度管理越完善，学生安全素养可能越高。

2 研究设计

2.1 样本选取与数据收集

利用问卷星平台将问卷制作成电子问卷，以链接或二维码方式发放填写。通过随机抽样方法选取山西省6 所高校学生（中北大学、太原理工大学、山西师范大学、太原科技大学、山西大学、山西医科大学）进行问卷调查。把在实验室有学习或工作经历的学生纳入本次研究对象，将没有过学习工作经历的学生排除。正式调查前，在中北大学实验室随机进行50 人的预调查，考察信效度可靠后，开始进行大规模的调查。根据文献［18］中的样本量粗略估算方法，调查的样本量应为问卷条目数的5～10 倍，因此本研究需要样本量不小于31 ×5 ＝155 份，实际获得有效问卷数据248 份，有效回答率为92%。

具体调查对象概况如表1 所示，数据显示男女分别占比46%和54%，本科一二、三四年级、硕士、博士研究生各占比20%左右，分布比较均匀，调查范围（6所高校）比较广泛，且所学专业多为材料化工类，因这类专业的学生所做实验较多，并且有92.7%的学生平均每次进入实验室的时间都在2 h 以上，也说明了本次问卷调查具有良好的代表性。以上信息也符合纳入研究对象的标准，具有较为丰富的实验室学习经验，能够理解问卷题项，合理地填写实验室安全素养的调查问卷。

表1 样本数据基本情况

2.2 实验室安全素养量表开发

本研究借鉴Mackenzie等［19］提出的量表开发步骤，对实验室安全素养这一变量进行了量表开发。

（1）确定衡量维度。结合上文对实验室安全素养内涵和特征的分析，并通过德尔菲法咨询实验室安全管理领域的相关专家，同时结合学生的实际情况，借鉴实验室安全相关文献［5］，将高校学生实验室安全素养划分为安全知识储备素养、危机预判与应对素养、安全行为规范素养3 个维度。安全知识储备素养，是学生具有实验室安全素养的基础，主要是指学生应该掌握实验室安全的一些基本常识和实验操作的专业知识；危机预判与应对素养，是学生实验室安全素养培养的目的，主要是学生对于实验室安全隐患与危机能够正确的防范、分析、判断、处理技术等能力，主要包含危机预判技能和危机应对技能；安全行为规范素养，是学生实验室安全素养的具体表现，主要是指学生应该具备的遵规守律、规范操作的安全行为，包括实验准备、实验操作以及实验整理行为的规范性。

（2）构建初始题项。基于各个维度的具体含义，并结合实验室安全相关文献，设置衡量3 个维度的题项。安全知识储备素养借鉴了孟星圻等［8］和荆亚璟等［9］对其的相关研究，危机预判与应对素养借鉴孙凤梅等［20］对其的相关研究，安全行为规范素养是借鉴了《高等学校实验室安全检查项目表（2022）》［21］、《清华大学实验室安全手册》以及《高校实验室管理与安全》等政策文本中的相关内容。同时为使题项语意明确无歧义，邀请了2 名实验室安全研究方面的硕士研究生对题项内容进行反复修改、合并和删减，最终得到衡量实验室安全素养的23 个初始题项。

（3）探索性因子分析。采用线上和线下结合调研的方式，在山西省高校实验室发放实验室安全素养量表测试问卷，共回收有效问卷197 份。首先对其数据进行KMO检验和Bartlett球形检验，适切性量数KMO为0.738，同时Bartlett 球形检验卡方值为4 839.415（自由度为703），达显著水平（p＜0.001），符合要求。之后进行探索性因子分析，利用主成分分析法和最大方差法旋转，抽取特征值大于1 的因素，删除在所有因子上因子载荷低于0.4 的题项，直到问卷的探索性分析结果符合统计要求。最后，检验克隆巴赫系数为0.817，以此验证了量表的稳定性，最终得到了包含3个维度、15 个题项的实验室安全素养指标量表，具体题项见表2。

表2 实验室安全素养指标与信度检验

（4）验证性因子分析。验证性因子分析是为了进一步确认该量表的题项与维度关系是否正确。本研究对问卷数据进行效度检验，其中建构效度、聚合效度和区分效度的检验结果表明本研究开发的实验室安全素养量表可以为后续高校学生实验室安全素养研究提供有效的测量工具。

2.3 变量测量

本研究采用自行开发的量表测量实验室安全素养这一变量，分为安全知识储备素养、危机预判与应对素养、安全行为规范素养，量表问卷题项采用李克特5 级量表法，“1”代表“非常不同意”，“5”代表“非常同意”。

基于实验室安全素养影响因素的研究及假设提出，本研究从个体层面、环境层面和管理层面三大层面测量实验室安全素养的影响因素。个体层面变量：①自我学习程度和积极性，包括参加安全知识培训和应急演练的频率、参加安全知识培训和应急演练的意愿和参加安全知识培训和应急演练的收获；②心理特征，以受访者“实验前的消极、焦虑心理是否会影响实验状态”来测量；③行为自制力，用受访者“是否严格遵守实验室管理规定及仪器使用步骤”代表。环境层面要了解实验室环境对大学生实验室安全素养的影响，所构造的自变量包括：①人为环境因素，以“实验室安全氛围”代表；②物质环境因素，以受访者“所在实验室是否有完备的安全信息牌、应急设施并定期维护”测量。管理层面自变量包括：①管理政策与制度，以“所在实验室是否有完备的安全管理制度、奖惩制度并严格执行”测量；②老师、学院及学校管理，以受访者“学校或者学院对于实验室安全检查频率”和“老师对进入实验室安全强调程度”两个变量测量。

此外，本文以性别、年级、专业、平均每次进入实验室的时间作为基本控制变量。各研究变量的具体分布如表3，并且通过测算，各变量的方差膨胀因子（VIF）都小于2，表明不存在严重的多重共线性。

表3 变量说明

2.4 信效度检验

（1）信度分析。信度是指测验结果的一致性、稳定性及可靠性，本文采用最为常见的内部一致性系数Cronbach值来衡量问卷的信度，系数大于0.6 表示内部一致性较好。从信度分析结果可看出，问卷整体可靠性统计的Cronbach 值为0.784，实验室安全素养各个维度的Cronbach值也均大于0.7，说明各个维度及整个调查问卷的信度水平都较好，调查问卷具有良好可靠性和稳定性，因此可以进行下一步的效度分析。

（2）效度分析。首先，本研究对KMO 值进行估计，结果表明问卷整体以及各维度的KMO 值都大于0.7，说明可以进行进一步的因子分析。然后，采用验证性因子分析测量问卷数据的效度。①建构效度。建构效度是用于检验实证研究中模型的合理性。测量模型的拟合指数结果显示，χ2／df＝2.850，CFI ＝0.913，IFI ＝0.914，RMSEA ＝0.087，说明数据与假设模型的拟合度良好。②聚合效度。若CR值＞0.6，表明所构建的模型的内部质量非常好；若AVE值＞0.5，表明模型的收敛效度较好。由分析结果可知，CR 值范围为0.814～0.864，AVE 值范围为0.516～0.593，这说明各衡量指标与题项之间的关系具有统计学意义。③区别效度。本研究使用AVE的平方根来估计区别效度。由结果可知，AVE的平方根的值均高于变量间的相关性系数，这代表变量间的区别效度良好。

3 实证分析

3.1 描述性统计和相关性分析

本研究通过描述性统计和相关性分析对山西省高校学生实验室安全素养的总体状况进行刻画（见表4）。

表4 描述性统计和Pearson相关性分析

（1）安全知识储备素养较高，但自我学习程度与积极性不高。调查数据显示，70%以上的学生对常见危险品、安全管理相关文件、实验中所涉及化学试剂的性质以及所使用实验仪器的基本技术参数和使用注意事项都比较熟悉，即大学生实验室安全知识储备较高，且其中基本常识和专业知识储备相差不多；学生参加实验室安全知识培训和应急演练的频率不多，大多数是1 学期1 次或1 年1 次，发现有59.27%的学生都是被强制参加，65.73%的学生认为自身收获一般，这说明学生自我学习程度和积极性并不高，关于实验室安全的知识可能都是通过上专业课听老师讲解或实验课获得的，自身想要学习的意愿并不强烈。

（2）高校学生的危机预判与应对素养相对不高。学生对于实验前回顾实验流程和注意事项的重视度不够，由数据可知50%以上的学生都不是很熟悉实验中存在的各项风险，即危机预判素养不高；大部分学生都比较熟悉实验楼的安全设施、逃生通道等，但是对于实验室的应急预案熟悉程度不够，这也是导致他们危机应对素养不高的原因。

（3）实验前和实验中期相较于实验后期存在的安全隐患多，风险大。一般实验行为按时间顺序包括有实验准备事项（实验前），实验操作过程（实验中），实验整理工作（实验后）。调查数据显示，大部分人在实验前会穿好防护装备但经常不会重新回顾实验流程及注意事项，忽视了实验准备工作的重要性；有70.57%的学生表示实验过程中有临时离开的经历，且经常会为了省事而简化操作，这造成了实验中有很大的隐患风险，容易引起安全事故的发生。可见学生实验室安全行为规范素养不是很高，尤其是实验前和实验操作过程还有一定的改善空间。

（4）安全知识储备素养越高，实验操作越趋于规范，危机预判与应对素养也越高。通过对数据梳理可得，学生对实验室安全的一些基本常识和专业知识越熟悉，实验操作越规范，实验室安全素养越高，因此增强学生安全知识储备是降低实验室安全事故，提升学生实验室安全素养的重要途径。

3.2 差异性分析

本文设置了有关人口学变量，用于检验不同人群的实验室安全素养差异，涉及性别、年级、专业、学校等变量。差异性检验结果显示，学生实验室安全素养在年级、专业两个变量上存在显著差异（见表5）。

表5 差异性分析

总体来说，本科生与硕士研究生和博士研究生在实验室安全素养水平上有显著差异、专业不同也导致实验室安全素养水平表现出显著性差异。此外，高校学生的安全知识储备素养在年级变量上存在显著差异，具体表现为：博士研究生的安全知识得分均值（4.21）（p＝0.048）和硕士研究生的得分均值（4.02）（p＝0.011）要高于本科一二年级（3.89），安全行为规范素养在专业这一变量上存在显著差异，具体表现为：材料化工类专业安全行为得分均值（4.05）（p＝0.015）和生物医药类专业的得分均值（3.78）（p＝0.034）要高于其他类专业（3.26）。

3.3 回归分析

以“实验室安全素养”为因变量，性别、年级、专业和每次进入实验室时间作为基本控制变量，逐步引入各个层面的影响因素自变量建立回归模型进行分析，具体结果见表6。

表6 高校学生实验室安全素养影响因素的回归分析

模型1 是基准模型，可见性别、平均进入实验室时间两个变量未表现出统计上显著的影响，而年级、专业表现出统计上显著的影响。具体根据exp（B）系数判断，与研究生相比，本科一二年级（OR ＝2.102，95%CI ＝1.245～2.799）和本科三四年级（OR ＝1.257，95%CI ＝1.039～3.989）的学生实验室安全素养相对较低，实验室行为危险度增加；材料化工类（OR ＝0.575，95%CI ＝0.475～0.780）和生物医药类专业（OR ＝0.468，95%CI ＝0.039～0.799）表现出统计上显著的优势，这两类专业的学生实验室安全素养较高。

模型2 加入了自我学习程度与积极性变量，加入这一组变量后模型的解释力变化较小，但仍具统计显著性。自变量中实验室培训参加频率对其安全素养并未产生有统计显著意义的影响，这可能是因为参加培训次数较多的学生或许是被强制参加的，真正收获到的安全知识并不是很多，当然还需要进一步研究的佐证，这也说明盲目地参加安全知识培训和应急演练并不能提高学生的实验室安全素养；自变量中实验室培训参加意愿和收获程度都在统计上显著，相比于凑热闹的，自愿参加培训（OR ＝0.182，95%CI ＝0.023～0.548）的学生实验室安全素养更高；同时随着参加实验室培训收获程度的增加，学生实验室安全素养是增加的。这部分支持了研究假设1。

模型3 引入了心理特征的变量，结果显示心理因素的影响在统计上显著，实验前存在消极、焦虑的缺陷性心理会在一定程度上影响学生的实验状态，与假设相符，有实验室消极、焦虑心理的学生实验室安全素养可能较低，假设2 基本得到了支持。

模型4 引入了行为自制力这一变量，加入这一变量后模型的解释力仍没有太大变化，但是依然具有统计显著性。从exp（B）系数看，相比于经常严格遵守实验规定的学生，完全不会严格遵守实验规定，行为自制力不强的学生（OR ＝2.197，95%CI ＝1.425～2.537）实验室行为危险度增加，实验室安全素养低，符合研究假设，行为自制力强的学生实验室安全素养较高，假设3 基本得到了支持。

在个体层面自变量影响的基础上，模型5 加入了实验室环境层面的变量，包括实验室安全氛围和实验室安全设施两个变量。加入此组变量后LR chi2 值为24.13，模型的解释力有了明显提升。与假设相符，所处实验室安全氛围良好的学生实验室安全素养越高，所在实验室安全设施越完备，学生安全素养可能越高，这些都基本支持了假设4 和假设5。

模型6 引入了管理规定、奖惩制度，实验室安全检查频率以及进入实验室安全强调程度这3 个实验室管理层面的变量，加入这组变量后LR chi2 值为29.12并且在0.01 水平上显著，说明加入的变量能较好地减少模型的预测误差。自变量中的3 个变量都对学生实验室安全素养起着积极的作用，统计结果支持了假设，所在实验室人员管理越严格，学生安全素养可能越高；所在实验室安全管理制度越完善，学生安全素养可能越高，因此实验室管理假设6 和7 得到了支持。

3.4 稳健性检验

稳健性检验考察的是评价方法和指标解释能力的强壮性。本研究对实证结果进行稳健性检验，以此确保回归结果的普遍性和稳定性。考虑到学生所在年级不同会使得其实验室安全素养水平不同，因此采用分样本回归法进行稳健性检验，将本科一二年级作为低年级，研究生作为高年级，把数据分为两组分别进行逐步回归。从表7 和表8 可以看出，两组数据各个关键变量的显著性与前文的全样本回归结果基本相同，因而本研究的回归结果是稳健可信的。

表7 低年级样本回归结果

表8 高年级样本回归结果

4 结论与建议

4.1 结论

本研究基于山西省6 所高校学生的问卷调查数据，刻画了山西省高校学生实验室安全素养的基本现状，并对影响学生实验室安全素养的个人、环境和管理因素进行了分析。研究发现学生实验室安全知识储备素养普遍较高，且其中安全常识和专业知识储备相差不多，但学生自我学习程度与积极性并不高，危机预判与应对素养不高，实验前、中期行为存在的安全隐患多、风险大。并且由相关性分析可知，安全知识储备素养越高，实验室操作越趋于规范，危机预判与应对素养也越高，因此提高学生的安全知识储备是提升其实验室安全素养的重要途径。

进一步的研究发现，学生的一些个人特征影响着实验室安全素养：自我学习程度与积极性高、无实验消极或焦虑等缺陷性心理、自制力较强的学生实验室安全素养相对要更高一些；环境层面上，在安全氛围更好、安全设施更齐全的实验室学习工作的学生会有更高的实验室安全素养；管理层面上，实验室管理规定奖惩制度越严格、相关人员对实验室安全检查频率越频繁、对进入实验室安全强调程度越高，学生实验室安全素养也越高。

值得注意的是学生自我学习程度与积极性并不高，由此可看出大多数学生并没有真正意识到实验室安全的重要性，可能出于学业压力，认为这方面的学习并不会对日后的就业产生很大的帮助，所以不会主动去了解这方面的知识。因此有必要采取一定措施，提高学生实验室安全知识学习的主动性。

4.2 政策建议

以上研究发现，目前高校学生实验室安全素养不是太高，存在着诸如自我学习程度与积极性不高、危机预判与应对素养不高、实验前、中期行为存在较大的安全隐患、对实验室安全不够重视等问题。针对这些问题，结合影响因素研究，建议开展差异化、精准化的实验室安全教育培训，加大安全考核力度，提升实验室安全管理信息化水平，以不断推动学生实验室安全素养水平的提升，为实验室安全运行提供有力保障。

（1）开展差异化、精准化的安全教育培训。硕士和博士研究生的安全知识储备素养要显著高于本科生，同时专业不同导致实验室安全素养水平表现出差异性，建议未来实验室安全教育培训工作中，除了实验室基础安全通识教育外，更要关注专业特点，年级层次，注重培训的效果和培训对象的需求，强制让学生参加不必要的安全培训，做一些表面工作并不能真正有效地提高学生的实验室安全素养，应根据培训对象的意愿和需求开展量身定制的安全教育，进行差异化、精准化的实验室安全培训，针对性强且教育效果更佳。

（2）加大安全考核力度，建立学生实验室安全档案。大部分学生在实验前经常不会重新回顾实验流程及注意事项，有70.57%的学生表示实验过程中有临时离开的经历，存在实验准备工作不充分，不严格遵守实验规定。针对这些问题，建议实验室加大安全考核机制，如给每位学生建立实验安全档案，将学生在实验操作中存在的不规范行为，计入安全档案，并将其与各项奖学金评定挂钩，有利于提高学生在思想上对实验室安全的重视程度，将学生的“要我安全”，变成主动的“我要安全”，并逐步转化成为“我会安全”。

（3）提升实验室安全管理信息化水平，重视虚拟仿真技术应用。管理因素对学生实验室安全素养水平的提升是毋庸置疑的，尤其现代信息技术的应用将为实验室管理提供很大帮助。建议充分利用虚拟仿真技术，建立实验室安全虚拟仿真实验教学平台，理论与实操相结合，对学生进行实验前的虚拟训练，以第一视角沉浸式进入虚拟实验室场景，使其尽快掌握正确的实验方法及仪器的使用，学会各种安全问题的应对，有效提高学生的实验室安全素养水平。