物理教學實驗室安全規范管理與實踐

劉嘉濱， 趙西梅， 王宇興， 沈學浩

（上海交通大學物理與天文學院，上海200240）

0 引 言

大學物理實驗課程是高等理工科院校對學生進行科學實驗的一門基礎性實驗課程，不僅承擔著對物理基礎理論的理解、實踐動手能力的培養及科學實驗基本素質的培養，也是培養學生創新思維和科學探究能力、團隊協作精神的有效載體。圍繞著高素質人才的培養，高校不斷地進行物理實驗課程多方面的改革，教學理念、教學內容、教學條件等發生了很大的變化［1-3］。尤其教學實驗室條件及實驗教學設備有了很大改善，為物理實驗課程所進行的改革提供了實踐的場所和空間。實驗教學改革不僅擴展了物理實驗內容的廣度和深度，也增加了物理實驗室的規模與類型，同時，也對物理教學實驗室安全管理提出了更高更科學的要求。

1 實驗室安全管理內涵

綜合性大學涉及的學科專業較為全面，進入物理教學實驗室進行實驗的不僅有傳統理、工、農、醫等專業學生，還包括新興特色學院的學生。因而，實驗室人員多且流動性大，學生素質高低也不同，實驗室設備多且新舊搭配等都是物理教學實驗的特點［4-6］。

高校實驗室承擔著各種實踐教學和科學研究的任務，是培養高素質人才和科技創新的重要基地［7］。實驗室安全管理不僅關系到高校教學和科研工作能否順利開展，國家財產和師生人身得到安全保障，而且也關系到學校和社會的安全與穩定［8］。分析高校實驗室發生的事故，多集中于管理不到位、操作不規范、設施不健全、安全防護缺失及安全意識薄弱等［9］。教學實驗室是人、財、物相對集中的場所，從實驗室安全管理角度出發，實驗室安全主要包括人的安全和物的安全。其中人的安全包括進入實驗室進行相關教學活動的師生、從事實驗室管理及實驗技術管理的技術人員及相關外部人員的人身安全；物的安全包括實驗設施、儀器設備及實驗環境的安全。實驗室安全運行是教學工作開展的基本保障。

2 實驗室安全管理規范意義

物理教學實驗是大學物理理論教學的延伸和擴展［10］，對培養學生動手能力和創新能力，提高學生綜合素質有著重要作用。教學實驗室是教學實驗的重要組成部分，其中實驗室建設、管理水平及運行規范化的高低是衡量教學實驗水平的重要標志。

隨著國家對高等教育的重視及投入的增加，也對高等教育質量提出了更高的要求。2017年教學實驗中心在高校改善基本辦學條件項目支持下，根據教學實際需要更新了一批實驗設備器材和新建多個體現時代性與先進性的物理實驗項目。同時，教學實驗中心于2019年陸續搬遷至新理科群樓開展教學實驗，實驗室條件與實驗設備有了很大改善，為中心的教學內容、教學模式改革提供了實踐空間。

依托國家有關實驗室安全工作的法律法規和政策，建立實驗室安全管理規范，不僅制定和完善安全管理制度、實驗室設施設備使用規范化、實驗操作行為合理化等，更是以人為本，降低進入實驗室師生及周圍環境的安全風險，保障物理教學工作順利進行，為高素質人才培養提供基礎服務。

3 實驗室安全管理規范原則

3.1 時代性原則

大學物理實驗課程是時代性、社會性十分強的一門課程［1］。隨著時代的發展，社會對人才的需求層次逐漸提升。為培養能適應社會需求的高素質人才，物理教學實驗課程體系、教學內容及教學模式和方法也在不斷迭代更新，符合時代要求。實驗室安全管理規范也應隨著實驗教學改革要不斷完善和更新，摒棄陳舊的過時的內容和形式，使得實驗室安全與現行教學保持一致性。

3.2 科學性原則

物理學本身是研究物質相關規律的自然科學，展現著科學的世界觀和方法論。大學物理實驗課程既要培養學生的科學實驗技能和科學實驗素質也要培養學生理論聯系實際和實事求是的科學素養。實驗室安全管理規范構建過程應遵循科學原則，要符合物理教學實驗發展規律，安全管理內容、展現形式等要客觀、準確、恰當，與教學實驗有機融合。

3.3 特色原則

按照教學內容涉及的理論、技術和方法［3］，物理教學實驗可分為基礎性實驗和綜合性實驗，其中基礎性實驗包括力、熱、光、電及近代物理等，綜合性實驗是將上述多個領域知識綜合應用到同一個實驗項目中，與化學、電工、機電等教學實驗室有著不同。教學實驗室與科研實驗室也存在著一定的差異，因而物理教學實驗室安全管理的重點難點有其自身特點，實驗室安全管理要符合物理教學實驗的特色，具有一定特色性。

3.4 可操作性原則

實驗室安全管理規范化的目的是為了保障和監督教學實驗的相關活動順利開展與實施，使之能在科學規范下完成教學目標。這就需要安全規范與實際的教學實驗保持聯系和一致，且具有科學性和實踐性。安全管理規范的建立不是成為掛在墻上或落在紙上的文字，它需要與實際工作建立互動關系，不僅要指導和規范實際工作，而且接受實際工作的檢驗，易于操作。

4 安全管理規范基本內容

教學實驗室是教學實驗環節的重要基地［11］，建立科學的實驗室安全規范是提高教學實驗質量的基本保障。基礎物理實驗主要面向理、工科學生圍繞力、熱、電、光及近代物理等領域開展基礎實驗研究，綜合性物理實驗是為了進一步拓展學生的知識面，提高對物理基本理論、實驗方法及實驗技術的綜合運用能力，圍繞多個知識領域開展設計性或研究性實驗。不同類型的教學實驗，教學任務和學生能力培養是不同的。通過對教學實驗室科學與規范化管理，從而使實驗教學有序開展，逐漸提高實驗教學質量。

實驗室安全管理規范工作是一個系統化工程，它要求實驗室建設與運行管理依托國家相關法律法規和行業標準，落實應用到實驗室日常工作，使得相關工作達到標準和規范，有力保障和支撐教學實驗［12］。從安全管理視角，借鑒環境、健康、安全管理體系及實驗室事故類型，規范安全管理基本內容可圍繞人、物、環境等核心要素進行，如組織機構與責任體系、管理規章與應急預案、基礎設施與安全設備、安全教育與人員培訓等方面建立比較詳細、明確的安全工作基本規范，不同類別的專業實驗室，還應制定專門的安全管理規范［9，13］。

教學實驗室以教學為主，每年涉及實驗人員多達數千人次，相關管理規章制度需要健全和不斷完善，如安全責任制度、實驗室準入制度、實驗室日常管理制度、實驗事故預防與應急方案等。教學實驗設備和器材種類繁多，規格與性能迥異不同，需要制定相應的實驗安全操作規程、設備安全使用手冊、重要危險源及設備使用要求、防護用品使用和實驗設備運行檢查等規范。同時，實驗室安全環境的建設也是不可或缺的。實驗室安全環境包括“軟”“硬”兩個方面，硬件方面主要指規章制度和操作規程上墻、安全警示標志張貼、實驗室安全文化的設置等，軟件方面主要包括師生安全教育、實驗人員安全培訓等。

5 安全管理實踐與探索

5.1 建立基于MOOC平臺安全教育資源庫

大學物理實驗課程作為國內較早開設MOOC教學的實驗課程，已經在好大學在線平臺開設多年，與大學物理課程融合開設，向全校選課同學開放。雖然目前學校和學院都有關于各類實驗室安全的資料和手冊，但主要是面向科研實驗室，涉及面較廣，針對基礎、常規的物理實驗設備和實驗安全操作規范并不突出。此次規范化建設，借助MOOC平臺，將安全教育融入到課程教學中，作為課程緒論課程的一部分，為學生提高安全學習意識和真正掌握實驗安全規范提供了更好的保障。

通過梳理物理實驗教學課程中涉及的主要設備：直流電源、激光器、采集卡、X光機、核磁共振等主要、重點設備以及基礎性、常規性的實驗室安全操作規范，形成了一套較適合的基礎安全和物理實驗安全教學內容，融入到物理實驗課程教學內容中。學生在進入實驗室之前，在課程MOOC平臺除學習實驗原理性內容之外，還需要完成相關實驗安全內容的學習同時通過相關的測試。并且視頻類安全教育資源可以通過實驗室的智能屏幕播放，通過與MOOC教學網站聯動，實現與實驗教學課程相互銜接。將合適的實驗安全教學內容和安全測試安排相結合，使學生不僅有學習安全操作規范的具體課程要求，同時也有適當的安全操作學習內容，從而將實驗室安全教育落到實處。

5.2 構建基于微信的小程序安全試題庫

針對課堂外的安全知識再學習及安全教育培訓考核需求，安全知識題庫是一種有效地安全教育資源。題庫可對安全知識點進行高度總結，具有較強的邏輯性與直觀性，可方便師生對安全知識的真偽判別。

隨著移動互聯網快速發展，基于智能手機的輕型應用微信小程序以其靈活、快捷、去繁就簡等特點［14］及自身媒介價值［15］快速普及。構建基于微信小程序安全試題庫是針對同學們智能手機使用頻率高特點，方便同學們利用碎片化時間在線學習物理實驗室安全知識及操作規程。目前安全試題庫主要從管理者與使用者兩個維度，從基礎實驗室、綜合實驗室及實驗室安全管理三個方面進行設計。作為MOOC平臺安全試題庫的補充，主要以安全知識培訓為主，通過試題形式，強化同學們對相關知識的認知和理解，提高進入實驗室的安全意識，因此，是以在線形式部署安全試題庫。考慮到程序的容量及加載速度，試題庫以文字形式展示，其他多媒體形式試題庫以MOOC平臺為主。同時，探索以實驗室的實驗內容所涉及領域為核心，構建從通識安全知識到一般安全知識再到綜合安全知識，有層次的立體化設計安全試題庫，滿足不同層次實驗內容所需的安全知識體系。

5.3 實驗室規程及操作規范制定與更新

實驗室搬遷至新址后，原有各類安全標識、操作規范等掛圖、展板、墻板都需要重新設計與制作。教學條件的改善、教學內容的豐富及新型實驗項目建設，使得實驗室規程及操作規范內容和適應性有了很大變化，如在有磁場環境中實驗，智能手機及相關電子儀器的防護要求等。因此，實驗室規程規范的制定與更新需要結合具體實驗項目，依托相關規范標準，以人為本，更科學更合理地設計，而不是對原有信息簡單地復制。

物理學作為其他自然科學和工程技術的基礎，與其他學科有較多的交叉性。物理教學實驗雖然大型精密實驗設備儀器不多，但實驗內容涉及領域較廣，面對危險源較多，常規的安全管理要求包括電、機械、危化品、高低溫、壓力容器使用安全等，具有專業特點的安全管理要求包括電磁安全、輻射安全、激光安全等。除此之外，也探索對創新實驗室規程規范的研究，創新實驗室是滿足師生的科研需求開設的，包括各類學術競賽、課題項目研究等。同時，對實驗室整體安全文化建設也在新理念下逐步推進，包括人文、科技、環境，并借助多媒體信息技術多方面展示。

5.4 實驗室文檔管理資源完善與建立

實驗室文檔是實驗室管理中不可或缺的部分，根據文檔歸檔內容可將其劃分為教學檔案、設備儀器檔案及實驗室管理檔案等［16］。實驗教師及實驗管理人員在實驗教學方面所進行的探索和實踐及成果經驗形成教學文件與資料，分類存檔為教學檔案，方便以后需要時為全體教師所使用，是實驗教學改革的重要依據。

從安全管理視角出發，實驗設備儀器文檔是設備儀器管理的重要組成部分，它擔負設備儀器技術資料的收集、整理、歸檔及鑒定等任務［17］。從實驗設備儀器的選型、技術匹配度、安全使用操作、維護維修等多方面對教學實驗順利開展提供重要保障。同時，也為實驗設備的合理配備、高效利用提供支撐，將設備經費投入到更能體現現時科學技術特征的實驗項目中，激發學生的學習興趣，提高教學質量。

此次規范化建設中，特別規劃出一定空間安置實驗室文檔管理，對現已有的規章制度進行全面梳理，對缺少的及時補充，對過時的進行更新和完善。特別是圍繞實驗室實驗項目進行實驗設備儀器文檔的完善與建立，包括操作、使用、維護及應急處理等。同時，也建立了實驗室環境管理文檔，包括實驗室平面圖，消防設施、安全裝置等指示圖。

另外，結合學科特點，在安全管理上也在探索設計和制定事故預防和應急預案、實驗防護用品使用規程及重點實驗設備安全檢查制度等。

6 結 語

實驗室運行規范程度是衡量實驗教學水平及教學質量的重要標志。安全管理規范化是要求教學實驗室在貫徹國家相關法律法規，分層落實實驗室安全工作與責任，保障實驗室安全運行，不僅護航教學實驗與科研工作平穩順利開展，更重要是保障師生的身心健康與安全。并且隨著物理學科不斷發展及“雙一流”高校建設，新的管理理念、安全技術、實操方法的引進，會不斷充實和完善現有實驗室安全管理規范，使之能契合時代發展的需要，以確保教學實驗室安全可靠運行。