實驗室安全知識學習與考試系統的設計與實現

崔貫勛, 郜繼紅

(1. 重慶理工大學 計算機科學與工程學院, 重慶 400054；2. 淮安信息職業技術學院 計算機與通信工程學院, 江蘇 淮安 223003)

近年來,國家顯著增加了對高校實驗室建設資金的投入,使得高校實驗教學條件得到明顯改善。然而,對實驗教學硬件投入顯著增長的同時,實驗隊伍的人員數量和質量并沒有得到明顯的變化,尤其在管理機制上還跟不上高等教育事業發展的步伐,一些實驗室依然存在較嚴重的安全隱患[1],甚至事故時有發生。然而，實驗室事故的發生并未引起對實驗室安全工作的高度重視，仍舊有80%的學生著裝不符合規定、有85%的學生不知道要用的藥品試劑如何保存與注意事項、40%的人不知道滅火器如何使用、還有88%表示不熟悉消防設施及安全通道。針對這一現象,教育部發布了一系列政策文件,督促各高校建立及完善實驗室安全管理制度,以便有效保障在校師生員工的生命、財產安全。其中教育部辦公廳《關于加強高校教學實驗室安全工作的通知》(教高廳[2017]2號)明確指出，“高校要建立教學實驗室的安全準入制度,對進入實驗室的師生必須進行安全技能和操作規范培訓,未經相關安全教育并取得合格成績者不得進入教學實驗室?！?/p>

1 高校實驗室安全工作的現狀

1.1 缺乏實驗室安全知識,安全意識比較淡薄

近年來,實驗室安全越來越受到高校的重視,但仍然有待改進。如教師的晉升及考核主要依據論文的級別和數量、項目經費、課時多少及學生評教分數等容易量化的內容,而安全方面只要不出事故考核就不受影響[2]。大學生在進入高校前,大多缺少安全知識方面的學習,甚至沒有掌握基本的安全常識。一些學生在實驗前沒有能夠認真學習相關的注意事項,有的不能嚴格按照規程進行操作、安全意識比較淡薄,存在比較嚴重的安全隱患,給師生人身和財產造成較嚴重威脅。

1.2 安全制度不嚴,檢查不力

近年來,盡管高校管理部門不斷加大實驗室的安全檢查工作的力度,但安全檢查有時是走過場，對于發現的問題不能立即采取措施加以解決，檢查工作在形式上過于繁瑣，安全檢查不能長期堅持，師生思想上安全意識的麻痹大意等現象較為普遍[3]。而對于一線的實驗室管理人員來說,似乎花再多的精力用于實驗室安全上也不能為自己晉升或考核加分,所以在一些實驗室存在有制度不依、有隱患不能及時加以排除的現象,實驗室人員也存有不會出事的僥幸心理。

1.3 缺乏應急預案或者有預案成為擺設

有的學校,特別是一些民辦高校出于成本的考慮,對實驗室的安全投入嚴重不足,特別是消防器材、急救器材等,有的實驗室沒有足額配備這些器材,而有些實驗室配備了相應的器材,但平時是鎖起來的,而鑰匙在保衛處,一旦發生事故不能馬上投入使用[4]。甚至有少數高校未對實驗室人員采取有效的培訓,也沒有應急預案,有些相關人員不會使用這些應急器材,發生安全事故后,顯得束手無策而陷于被動局面。

1.4 缺乏專業化的管理人員

長期以來,高校重視引進學科帶頭人、教學名師或有國家級稱號的人才,而實驗室則成為解決這些引進人才家屬的去處,有些實驗室也成為安置轉業軍人、教職工家屬的場所[5]。在師資培訓上,很多高校傾向于將資金投在專業教師梯隊建設上,對于安排實驗室教師隊伍安全培訓學習的機會則很少,此外臨時工或學生到實驗室工作和值班的現象較為普遍,而這些人員良莠不齊,缺少規范的管理體系和必要的安全技能訓練,應急處理能力普遍較低,所以一些實驗室的安全管理水平不高。

1.5 危險品的購置與處理的多元化現象突出

實驗人員在購置危險品時關注更多的是價格,需要時給商家打一個電話就送到學校,由于供貨商多,也難以做到統一的規范化處理。危險品送到學校后,誰領用了多少、什么時候領用的、產生了多少廢棄物,沒有嚴格登記,有些學校由于經費緊張,對于產生的廢棄物未能進行嚴格的環保處理,而是為了應付檢查適當處理一部分,大部分直接傾倒,嚴重污染了環境[6]。

2 系統的設計與實施

2.1 系統的技術架構

實驗室安全知識學習與考試系統在設計時使用如圖1所示的多層架構開發模式,包括持久層、業務層、表示層和數據層[8]。持久層使用Hibernate框架實現；表示層使用MVC model2模式；視圖(V)采用Free marker；控制器(C)采用Spring MVC來實現MVC model2模式,可以讓系統程序數據的顯示與業務邏輯分離,并使得各模塊更加易于測試。

圖1 實驗室安全考試系統架構

實驗室安全知識學習與考試系統結構采用基于J2EE的B/S架構,這種技術可以從代碼簡單重復中脫離出來,把主要精力投入到業務邏輯中,提高開發效率,它的預編譯和跨平臺兼容性也優于PHP和ASP[7]。服務器采用多層結構方式開發,使用Hibernate + Spring MVC + Free marker構建各子系統,采用面向切面編程(aspect oriented programming,AOP)思想,可以使系統結構清晰,系統更易維護和擴展,降低系統耦合度并且提高了軟件可維護性。

2.2 系統的業務流程

為了便于不同用戶的使用需要,系統分為學生、教師和管理員3個角色,每個角色有獨立的功能菜單和相應的權限,角色間相互隔離[9]。用戶在登錄時系統會自動識別所屬的角色,然后跳轉到相應的頁面呈現相應的功能菜單,其業務流程如圖2所示。系統采用URL請求驗證機制,用戶只能訪問Action,不能直接訪問頁面。

圖2 實驗室安全學習與考試系統業務流程

2.3 系統的主要功能

實驗室安全知識學習與考試系統面向高校實驗室使用人員,采用基于J2EE的B/S架構設計,系統用戶角色包括學生、教師、管理員等[10],其主要功能包括資源維護、試題錄入導入、培訓計劃制定、考試安排、考試監控、自動評分和人工評分等功能。

(1) 資料建設與管理。指對培訓、考試的基礎資源的管理,包括了學習資源、課程、試題、試卷、測驗的管理,其中學習資源類型包括文檔、圖片、動畫、視頻、虛擬仿真,試題格式均采用國際標準。

(2) 培訓計劃。教師可以將已經創建好的課程、測驗以培訓計劃的形式安排給需要參加安全培訓的學生或教師,培訓計劃支持有效期設置,即開始時間、結束時間設置,可對計劃內課程、測驗設置先后學習順序,為培訓對象設置循序漸進的學習過程,使其更好地接受學習內容[11]。

(3) 考試管理。教師在考試管理可以維護考試信息,安排參加考試人員,考試支持有效時間、考試時長、及格線設置[12],考試完畢計算機自動閱卷,教師發布成績,學員可以查看成績、打印合格證書。

(4) 學習中心。學生可以參加教師安排的培訓計劃,完成課程學習及測驗。

(5) 考試管理。管理員或教師可以設置安全考試,學生參加教師或管理員已經安排的考試,考試合格后,可以下載或打印合格證書[13]。

(6) 統計分析。多維度統計數據,包括學習資源統計、試題統計、培訓統計、考試統計以及大數據統計等,同時支持統計數據導出。

(7) 問卷調查。支持實名或匿名2種問卷形式,方便教師、學校及時搜集學生對培訓的反饋情況。

(8) 系統管理。系統管理可以設置角色的權限、批量導入導出用戶、成績、題庫等數據。

(9) 用戶管理。個人中心主要功能是維護個人資料,收發消息。

2.4 題庫建設

不同專業的學生開設的實驗課程有較大的差異,需要的安全知識也就不盡相同,經過查閱相關文獻,設計了如表1所示的實驗室安全考試系統的題庫。

表1 實驗室安全考試系統題庫組成

2.5 系統運行所需的環境

為了確保系統穩定、流暢地運行,無論是服務器，還是客戶機需要一定的技術參數,具體如表2所示。對于規模大的高校,從可靠性和安全性的角度考慮,可以采取雙機并行運行的方式，并提高服務器的技術參數。

表2 實驗室安全考試系統硬件環境需求

3 系統特色

(1) 內容生動。引入微仿真資源,將抽象學習內容具體化,方便學生更好理解與掌握,并運用最先進的三維仿真技術,支持多媒體編輯提高培訓效果。

(2) 符合國家政策。涵蓋《關于開展高校科研實驗室安全管理現場檢查通知》(教技發中心函[2015]149號)對高校實驗室安全教育檢查項的要求。

(3) 覆蓋范圍廣。系統可供全校師生使用,并可集成到學校一卡通、教學教務等系統中。

(4) 資源共享。系統針對實驗室安全管理和知識培訓整體需求設計,更加注重實際培訓效果,可實現實驗室內外、本學校更廣范圍內的教學資源共享。

(5) 無時間與空間限制,節約環保。只要能夠鏈入互聯網,隨時隨地可以接受培訓,充分利用碎片時間,無搶座占座困擾,并且線上考試,避免紙質化考試因印刷、考場準備、監考、閱卷而造成的人力、財力資源的浪費[14]。

(6) 所見即所得。試題、試卷錄入采用所見即所得方式,教師編輯試題、試卷時的樣式與考生考試所見樣式一致。

(7) 采用國際通用標準。提供多種數據導入、導出功能,方便數據收集、分析和統計,并能及時了解全校師生實驗室安全知識掌握情況。

4 系統實施的效果

實驗室安全知識學習與考試系統已經在我校相關院系的近3 000名本科生及研究生中正式使用,取得了良好效果,師生實驗室安全意識得到有效提升、師生實驗安全素養得到較大提高、實驗操作規范化程度得到極大改善、應急處理能力得到顯著增強。

(1) 實驗室安全知識學習的效果顯著提升。學生通過反復強化練習通過考試,掌握了安全知識,提高了安全技能,相比傳統的只是在實驗室宣讀安全規則的方式,安全知識學習的效果顯著提高。

(2) 實驗室安全知識學習的效率和可操作性顯著提高?；ヂ摼W+教育的模式便于對大批量學生同時開展安全知識學習,不需要專門的場地,計算機自動評閱試卷,省去了教師的批改工作,提高了實驗室安全知識學習的效率。

(3) 安全知識學習的方式得到優化。無論校內校外,也無論是計算機、平板機還是手機,學生只要鏈網都可隨時進行學習。學生通過文字閱讀、視頻瀏覽、事故案例呈現以及模擬考試等形式完成安全知識學習[15]。另外,學生系統提供的模擬考試能夠反復練習，強化學習效果,同時通過隨機組卷策略避免作弊行為。

(4) 對學生管理的精度得到了加強。通過安全知識學習管理系統,可以為不同專業的學生制定相應的題庫、考核方式和考核時間,還可隨時查閱每個人的學習進度、考核結果等,這樣可以精確管理到個人。

(5) 校園安全文化建設得到推動。實驗室安全文化是校園安全文化的重要組成部分,系統為進一步深化和推進學校安全穩定工作的整體水平,使安全知識學習工作更加系統、規范和制度化。

5 結語

實驗室安全知識學習與考試系統作為開展實驗室安全教育的重要載體,教育方式得到了創新、教育效果得到提升。我校師生自從通過該系統強化實驗安全知識學習以來,豐富了安全知識、掌握了必備的實驗室安全技能、提高了實驗操作能力和風險防范能力,未發生實驗安全事故,保障了師生的人身和財產安全。

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