高校實驗室安全教育及實訓管理系統構建

駱晶晶， 葉義成， 曹 楷， 胡南燕， 劉 蘋

(武漢科技大學 a.資源與環境學院，b. 管理學院，武漢 430081)

高校實驗室安全教育及實訓管理系統構建

駱晶晶a， 葉義成a， 曹 楷a， 胡南燕a， 劉 蘋b

(武漢科技大學 a.資源與環境學院，b. 管理學院，武漢 430081)

進入實驗室之前對學生進行實驗安全知識教育，提高學生的安全意識，是預防實驗室事故的有效手段之一。采用B/S模式系統架構，構建集學習、考試、實訓三位一體的高校實驗室安全教育及實訓管理系統結構。在線學習子系統包括學習內容管理、學時管理等，實現學習自主管理與目標管理的統一協調；構建具有考試管理、試卷管理等功能的在線考試子系統，實現模擬考試、在線答疑的分級分類管理；設計具有考核申請、考核安排等功能的實訓考核子系統，實現完整的實訓考核過程信息化管理。三位一體的實驗室安全教育及實訓管理系統的實際應用結果能較真實、全面地考查學生的實驗室安全知識和實際操作技能掌握情況，促進學生實驗綜合能力的提高，達到提升實驗室安全管理水平的目的。

高校實驗室； 安全教育； 三位一體； 系統構建

0 引 言

高校實驗室是實施創新人才培養、科學研究和社會服務的重要場所，是體現學校教學科研水平、展示學校辦學實力的重要標志[1]。隨著我國科教興國戰略的大力實施，高校的招生規模不斷擴大，實驗室的建設也得到了不斷發展。然而,實驗室的不斷擴大,科研項目的增多,人員流動性的增強,也增大了實驗室各類事故的風險[2]。近年來，國內高校實驗室安全事故頻發，并造成多人傷亡，嚴重的事故后果再一次次敲響了實驗室安全管理的警鐘。

以理工科為主的綜合型大學，學科涉及理、工、文、管、醫，專業實驗室安全涉及面廣，除消防及用電安全外，還涉及對危化品、易燃易爆物品、放射性物品及生物實驗品使用的安全，部分實驗室需要高壓、高溫、超低溫、真空、強磁、微波輻射、高電壓等特殊環境及條件。實驗人員在實驗操作中稍微不注意，就可能導致嚴重的安全事故。通過統計分析2001年以來100起典型實驗室事故的發生原因，指出違反操作規程或誤操作是導致事故發生的主要原因，同時也是造成人員傷亡最多的原因[3]。因此，加強實驗室安全教育培訓管理是預防實驗室安全事故發生的有效途徑。雖然近年來的高校實驗室安全事故的頻發使高校開始重視學校實驗室的安全教育工作，但是實驗室安全知識教育往往采用集中講座、安全宣傳、選修自修等形式，往往安全教育效果不理想，師生安全意識提高不夠[4]。隨著計算機和信息技術發展，許多高校開始采取網上學習及考試的方式對學生進行實驗室安全教育。

1 國內高校實驗室安全教育及考試系統研究現狀

基于現代信息技術的發展，利用校園網絡資源，國內很多高校已經開始推行實驗室安全教育及考試系統，學生通過系統進行網上學習、自測，考試合格后獲得實驗室安全準入資格[5]。清華大學、北京大學、江南大學等開發了符合本校實際的實驗室知識教育考試系統，在一定程度上使學生可以迅速系統掌握實驗室安全知識、提高防護自救和實驗室危機處理能力[6]。但由于實驗室安全教育及考試系統是基于學生的網上自學和自測，也具有其自身的不足。

(1) 缺少對學習及考試過程的監管。目前高校實驗室安全教育及考試系統為方便學生在任何時間、地點進行學習、自測，對于學習和考試過程就無法進行監管。用戶名密碼輪換替考，出現1人學習考試多人通過的情況；網上掛機達到系統規定學習時間，考試期間上網查找答案，這些現象導致最終的考試成績無法真實反映學生對于實驗室安全知識的學習情況。

(2) 缺少主觀性考查。考試題庫的題目均是客觀試題，學生從多個選項中進行選擇或直接進行判斷，答題過程隨意，一些學生存在僥幸心理，消極對待網上自主學習階段，僅通過網上考試成績很難客觀準確評價學生學習情況，導致實驗室安全教育效果不明顯。

(3) 缺少對實際操作技能的考查。網上考試只是對學生所掌握的理論知識的測試，無法反映學生的實際操作技能，就無法對學生所學知識的綜合應用能力進行評價。

通過構建集學習、考實訓三位一體的實驗室安全教育及實訓管理系統，可以全方面考查學生對實驗室安全知識和技能的掌握情況。通過實訓考核，激發學生在網上學習和考試的自覺性，增加對學生主觀性和實際操作技能考查，真實、全面反映學生對安全知識和技能的掌握情況，提高學生的實驗綜合能力。

2 三位一體實驗室安全教育及實訓管理系統結構

2.1 系統構建

將實驗室網上學習、考試與實訓考核相結合，學生在網上學習、自測，考試通過后可申請實訓考核。實訓考核由實驗教師對學生在實驗過程中的基本操作規范進行考核打分，針對不同院系、專業學生，考核內容不同。在考核之前，學生可通過參加學校定期組織的實驗教學或觀看、協助他人的實驗預習熟悉操作規范要點，網上考試和實訓考核均通過者即可進入實驗室。實驗室安全教育及實訓管理系統基本流程見圖1。

圖1 實驗室安全教育及實訓系統基本流程

2.2 B/S模式(三層體系結構)

B/S模式，即Browser/Server(瀏覽器/服務器)結構，是基于Internet的需求而出現并發展的一種從傳統的2層C/S模式(Client/Server，客戶機/服務器)發展起來的新的網絡結構模式，其本質是3層結構C/S模式。B/S模式在邏輯上將應用功能分為表示層、應用層、數據層3個層次，在此結構下，用戶通過電腦或手機瀏覽器訪問服務器，瀏覽器通過發送HTTP請求向服務器發送各種用戶操作，服務器的應用服務程序根據用戶操作問數據庫服務器，如向數據庫獲取用戶需要查詢的業務數據等，操作完成后服務器上將結果反饋給用戶[7]。其結構框圖見圖2。

圖2 B/S模式結構框圖

實驗室安全教育及實訓管理系統是由學校統一管理，具有用戶分布廣泛、數據處理集中的特點。與傳統的C/S結構相比，3層體系結構的應用程序具有擴展靈活、快速響應、易于維護、安全性較好等優點，且不用安裝任何專門的軟件就可以在任何地方進行操作[8]。因此在充分考慮各種體系結構的優缺點的基礎上，系統設計選擇3層模式進行設計。

3 系統功能分析與構建

目前應用范圍較廣泛的關系數據庫管理系統是Microsoft 公司推出的SQL Server。SQL (Structured Query Language)，即結構化查詢語言，SQL語言的主要功能就是同各種數據庫建立聯系，進行溝通。Microsoft SQL Server 2008是微軟公司的一個產品版本，比以往版本功能更加強大，性能更加穩定，可以組織管理任何數據。利用SQL 2008技術，開發一套符合法規要求和高校實際的實驗室網上學習、考試系統，根據實驗室安全教育及考試的要求[9-11]，將實驗室安全教育及實訓管理系統的主要功能分為在線學習管理和在線考試管理、在線答疑管理、實訓考核申請管理四大模塊。由于系統用戶除了學生，還有實驗教師和系統管理人員等，為方便統一管理，以本校為例，設計系統主界面如圖3所示。

圖3 實驗室安全教育及實訓系統主界面

3.1 在線學習管理模塊分析

根據用戶注冊時填寫的專業、班級等信息資料以及所登記申請的實驗室劃分學習小組，同個專業或申請同一個實驗室的學生劃分為同一個學習小組。對于不同專業的學生，系統定制的學習計劃不同。管理人員在后臺預先設置不同院系、不同專業學生以及學生所申請的實驗室中必學的實驗安全課程，上傳相關資源，學生可在線瀏覽也可下載資源學習。

學習內容包括國家及時更新的安全法律法規，實驗中涉及的危化品安全知識和實驗過程中的操作規范，以及實驗室的用電安全、消防安全和實驗室安全事故案例分析等，管理人員可在后臺更新學習內容。

學習內容形式可以采用觀看專家PPT講稿、電子文檔、視頻演示和FLASH動畫等方式，讓學生更直觀地看到平時看不到或忽略的細節，系統、科學、全面地學習實驗過程中的安全知識與技能。

管理人員在后臺預先設定課時，系統記錄學生的學習過程和學習情況日志，通過學習情況日志可以查看學生的學習進度，并生成學習報表統計學生學習課時以及完成情況，加強對學生學習過程的監管。

學生在線學習達到預設學時后，可進入在線考試系統進行自我測試。在線學習框架結構圖如圖4所示。

圖4 在線學習框架結構

3.2 在線考試管理模塊分析

預先設定考試時間，用戶需在規定時間內成功提交試卷才可查詢成績。試卷提交成功后自動生成成績，設立合格標準分數，作為進入實訓考核的基本要求。一旦考試成績不合格，學生需重新考試，每位學生都有3次考試機會，系統自動記錄考試成績和次數。若3次均不合格，系統將刪除學時記錄，學生需重新進行課程學習。

考試試題可設置為以案例、圖片、動畫等形式為主的單選題、多選題、判斷題。用戶在線考試時，系統根據用戶院系、班級以及申請使用的實驗室分組隨機抽選試題。

管理人員在后臺及時更新試題，可以Word文檔格式批量導入試題，也可逐條添加、修改或刪除試題。

網上考試試題分值由管理人員通過后臺進行統一設置，例如將試卷總分設置為100分，40道單選題、40道多選題和20道判斷題均為客觀題，每道題均為1分。

管理人員可在后臺查看所有參與考試學生的成績，統計通過或未通過考試的考生姓名、學院、班級和分數，即可分析學生在實驗室安全知識方面的薄弱點，以便管理人員在后續管理中加強這些方面的教育培訓。在線考試框架結構圖如圖5。

圖5 在線考試框架結構

3.3 在線答疑管理模塊分析

在此模塊中主要實現在線交流及學生提出疑問，通過文件共享，管理人員和學生可以上傳、下載一些對學習有價值的文件，同時管理人員可刪除非法文件，并給予發布者警告，維護良好的網絡環境。點擊實時交流，在線用戶之間可發起對話，以便能及時解決實驗中一些問題。學生在此平臺上提出疑問，系統中能解決疑問的用戶均可給出答案。在線答疑框架見圖6。

3.4 實訓考核

實訓考核是對學生的實際操作技能的考核[12]，學生在通過系統的網上考試后，可在系統中申請實訓考核。考核采取分批考核的方式，系統統計人數達到一定人數后，實驗教師安排實驗考核時間、地點，準備并進行實驗考核、領用耗材，學生通過系統查詢考核安排表。實訓考核流程圖如圖7。

圖6 在線答疑框架結構圖7 實訓考核流程

在申請考核之前或在等待考核安排期間，學生可通過參加學校定期組織的實驗教學或者觀看、協助他人的實驗預習熟悉操作規范要點，學習分辨藥品試劑、危險藥品、有毒有害氣體的放置和保存等專業性較強的實驗過程[13-14]。針對不同院系、專業人員，以及所申請的實驗室不同，制定符合各專業實際特點的考核內容，如使用易揮發、腐蝕性強、有毒物質時是否佩戴帶防護手套、口罩等、實驗后是否清洗器皿并對儀器歸位、對大型儀器設備的操作是否規范等。根據制定的考核內容對照學生的實際操作記錄打分，每項操作的分數可根據可能導致的事故后果嚴重程度設定，違反重要操作規程或操作錯誤需重新再考一次，例如在涉及毒物的實驗考核中，佩戴防護手套、面罩等設定為20分，總分為100分，考核合格分數為90分，未佩戴防護用具即被判定考核不合格，需重新再考一次。每個學生每次考核有2次操作機會，若2次操作均未通過，需重新申請等待下一輪實訓考核。通過實訓考核，可以了解每個學生對實驗室安全知識、技能的掌握情況，更加客觀的評價學生的安全教育效果，激勵學生學習的主動性[15]。

實訓考核合格后，為保證學生能夠深入了解和充分預防研究課題可能面臨的危險，學生需提交由導師簽名的安全教育報告[16]。安全教育報告內容包括實驗儀器設備、實驗中涉及化學物質的基本性能參數、個人防護措施、應急處理措施等。

系統已在武漢科技大學資源與環境工程學院2016級學生中試用，取得了一定的效果，通過系統應用培訓，減少了學生的操作失誤。在初次實際操作過程中出現失誤的學生占學生總數的75%，經考核后降至30%，提高了學生的操作能力。

4 結 語

(1) 構建了集學習、考試、實訓三位一體的實驗室安全考試及實訓管理系統，在網上學習及考試后增加一個實訓考核過程，通過網上學習及考試過程，使學生迅速的掌握實驗室安全知識；通過實訓考核過程，增加對學生的主觀性考查和實際操作技能考查，三位一體的實驗室安全考試及實訓管理系統克服了高校實驗室安全教育系統存在的不足：缺少對學習及考試過程的監管、對學生的主觀性考查不夠、沒有考查學生的實際操作能力。

(2) 開發了學習、考試、實訓三位一體的實驗室安全教育管理信息系統，為能夠真實、全面地考查學生對實驗室安全知識和技能的掌握情況提供了技術手段，提高學生的實驗綜合能力，預防實驗室事故的發生。

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ConstructionofSafetyEducationandPracticeTrainingManagementSystemforUniversityLaboratories

LUOJingjinga，YEYichenga，CAOKaia，HUNanyana，LIUPingb

(a.College of Resource and Environmental Engineering, b. College of Management，Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China)

It is one of the effective methods to prevent laboratory accidents to carry out experimental safety education for students and improve students’ safety awareness before they enter into the laboratory. Based on the framework of B/S, an MIS of laboratory safety education and training, including learning, examination and training in trinity, is built. The online learning subsystem includes learning content management and class management, achieving unified coordination between learning self-management and goal management. The online examination subsystem, including examination management and paper management, is constructed, it achieves classified management of mock exam and on-line answer. Training assessment subsystem with assessment application and assessment arrangement is designed, it achieves complete information management of training assessment. The practical application results of the MIS of safety education and training with trinity is more realistic and comprehensive to examine the student’s safety knowledge and practical skills of laboratories, it improves students’ comprehensive experimental ability and safety management of laboratories.

university laboratories; safety education; trinity; system construction

X 931；G 642.0

A

1006-7167(2017)11-0297-05

2017-01-28

駱晶晶(1993-)，女，湖北黃石人，碩士生，主要研究方向為安全管理與技術。Tel.：13237177589；E-mail：1830946041@qq.com

葉義成(1960-)，男，湖北漢川人，教授，博士生導師，研究方向：安全系統理論與應用、礦山安全技術。

Tel.：13554277834；E-mail：yeyicheng@wust.edu.cn