材料化學類研究生《實驗室安全學》課程的探索與實踐

朱利安，王丹琴，余藝平，葉益聰，溫柳

（國防科技大學 空天科學學院，湖南 長沙）

一 引言

高等學校實驗室是人才培養和科學研究的重要基地，在培養學生的動手實踐能力和協作創新能力過程中發揮著不可或缺的支撐作用[1]。鑒于高校實驗室類型多樣、探索性實驗多、風險難以預見、人員流動性大等特點，且隨著高校的快速發展和辦學規模的不斷擴大，高校實驗室安全問題變得日益嚴峻[2-5]。近年來高校實驗室安全事故頻出，給高校的正常教學科研工作帶來了不利影響，有些事故甚至付出了生命的代價，這些都時刻提醒我們加強高等學校實驗室安全工作刻不容緩[6-9]。

相關調查結果顯示，引發安全事故的基本要素中，人的不安全行為占了很大比例，因此，加強實驗室人員的安全教育是一項緊迫和重要的工作。2019年《教育部關于加強高校實驗室安全工作的意見》強調，高校要持之以恒，狠抓安全教育宣傳培訓，創新宣傳教育形式，宣講普及安全常識，強化師生安全意識，提高師生安全技能，做到安全教育的“入腦入心”，達到“教育一個學生、帶動一個家庭、影響整個社會”的目的。

為此，國防科技大學材料學科在新制定的研究生培養方案中開設了《實驗室安全學》這門實驗課程，作為材料、化學等相關工科專業的通識課程。該課程作為一門實驗安全常識和技能的知識普及類課程，具有涉及領域廣泛、內容繁雜等特點，既包含消防安全、電氣安全等日常生活中接觸較多的通識安全教育，也包含機械安全、危化品安全等專業安全基礎知識，同時重點關注與我校材料化學學科專業密切相關的安全理論知識和技術。雖然課程內容多，知識點瑣碎，但難度不大，如果采用傳統的以教師講授為主的課堂教學模式，很容易讓學生感到枯燥，導致學生的學習參與度和獲得感偏低[10-13]。如何通過合理的教學設計和新穎的教學方法應用[14-15]，激發學生的學習興趣，改變其被動學習方式，提高學生參與學習的主動性和積極性，是這門課程的教學難點，同時也是課程教學改革的出發點。

本文基于我校《實驗室安全學》課程建設和教學改革探索和實踐，介紹課程在教學內容設計、教學方式改革、考核評價手段改革及配套教學資源建設方面的實踐舉措，以期為高校實驗室安全教育培訓和安全文化建設等提供參考。

二 教學內容設計

課程的教學內容服務于課程的教學目標。《實驗室安全學》課程的教學目標是通過課程理論教學和實踐訓練讓學生牢固掌握實驗室中涉及的主要危險源及相關安全知識，學會必要的安全防護、安全事故應急處置、救援和自救的常識及技能，樹立科學的實驗室安全觀，為將來從事科學研究及材料化學類實驗室安全管理等工作打下堅實的基礎。為達成上述教學目標，設計了如表1所示的教學內容。課程共18學時，分為理論學習、知識應用和技能實訓三個部分。理論學習部分共分5個章節，除緒論外，分別針對燃燒爆炸、電氣、危化品和機械安全及防護進行講授；知識應用部分結合課前布置的兩項課程大作業在理論知識講授結束后開展，大作業一為實驗室風險排查及應急處置方案報告，要求學生以小組為單位深入自己所在實驗室開展現場調研，熟悉實驗室環境并利用所學知識排查實驗室存在的風險源及安全隱患，在此基礎上開展小組討論，完成報告制作，并在課堂上集中匯報展示，通過此項任務提升學生對所學理論知識的掌握程度和靈活應用能力。大作業二為安全宣傳/知識普及微視頻制作，同樣以小組形式開展，要求學生結合實驗室環境和學習心得制作3~5分鐘的實驗室安全宣教短視頻，通過課堂展播、教師點評和學生互評，進一步加強學生的實驗安全意識和安全素養；技能實訓部分主要針對出現火情及人員觸電引發心臟驟停兩種場景開展訓練，分別開展滅火與逃生演練和心肺復蘇培訓。需要指出的是，由于課堂學時和場地等的限制，理論學習和技能實訓還安排了課外學時，主要依托國防科技大學實驗室安全學習平臺讓學生開展理論知識自學和安全技能操作練習。

表1 《實驗室安全學》課程教學內容

三 教學方式改革

針對上述教學內容設計，依托已建立實驗室安全線上學習平臺和線下教學資源，采用線上+線下混合式教學模式。針對不同類型的教學內容，采用與之相對應的教學手段，如表2所示。理論學習部分多為通識性知識點，為增加理論教學的吸引力和互動性，采用線上+線下的混合學習方式，學生在課前通過實驗室安全線上學習平臺的知識點學習模塊觀看知識點動畫視頻，初步了解課程核心知識點，課上綜合利用案例研討、課堂演示及互動游戲等手段加深對相關知識點的理解和掌握，課后利用學習平臺的題庫模塊進行題庫答題自測，檢驗學習成效；知識應用部分依托課程大作業以小組合作的形式開展，通過課外實驗室實地調研和線上資料素材搜集、整理，經過小組討論和協作形成研究報告，線下組織翻轉課堂進行小組匯報、答辯和研討，在研究和解決實際問題的背景下鍛煉學生對所學理論知識的應用水平；技能實訓部分同樣采用線上+線下的混合學習方式，學生通過線上學習平臺的知識點學習模塊學習實操項目的處置方法和基本流程，利用學習平臺的虛擬仿真項目“實驗室安全及應急處理”“實驗風險評估及應急應變實訓”開展線上模擬實操，通過虛擬軟件中實驗室基本認知、實驗室風險識別、實驗室基本操作及實驗室應急應變等功能模塊的操作，讓學生熟悉實驗室常見應急情況下的處置流程和常見問題，利用虛擬場景逼真、現場還原度高、互動性強等優點，克服線下危險應急場景難以有效模擬和安全實施等問題。線下實訓項目包括滅火與逃生演練和心肺復蘇培訓，前者主要講解實驗室火情發生時的應急處置程序，包括火情報告、初期火情處置（滅火器材的使用和滅火演練）和火災逃生等，后者主要講解觸電引發心臟驟停時的人員急救，利用自帶考核功能的人體模型教具開展培訓講解和課后練習，并在課程結束前進行實操考核。通過線上+線下、虛擬+現實相結合的實訓手段，有效克服了場景還原困難、安全保障難度大、教學場地和教輔人員不足等問題，獲得了良好的教學效果。

表2 不同類型教學內容采用的教學方式

四 考核評價手段改革

課程采用多樣化、形成性、互動型的考核方式，考核點貫穿課程全程，覆蓋課程三大部分，充分發揮考核手段的評價和激勵作用。課程的考核方式包括閉卷考試、實操考核、知識應用考核和平時考核，分值占比分別為55%、15%、15%、15%。閉卷考試主要考查形式為客觀題，包括判斷題、選擇題和填空題等，主要考查學生對安全理論知識點的掌握情況；實操考核主要考查學生對心肺復蘇技能的掌握情況，采用自帶評分功能的人體模型自動判分；知識應用通過課程大作業實施考核，主要考查學生的實驗室安全意識、素養和對實驗室危險源的識別、應急情況的處置及安全管理建設能力，考核結果由教師評價和學生自評共同構成，分值各占50%；平時考核為形成性考核，成績構成主要包括雨課堂答題情況、線上學習平臺自學情況、題庫自測完成情況和實驗室安全知識競賽情況等；通過多樣化、形成性和互動型的考核方式，全面檢驗學生對安全知識、安全技能的掌握情況及安全素養發展情況。

五 教學資源建設

為支撐上述教學改革，課程團隊建立了包含多媒體視頻庫、案例庫、試題庫和虛擬仿真實驗項目在內的課程資源庫。其中知識點動畫視頻庫、試題庫和虛擬仿真實驗項目集成于國防科技大學實驗室安全學習平臺，分別作為知識點學習模塊、試題庫模塊和仿真模塊，該平臺目前已包含知識點動畫視頻7個主題共40余個、題庫9個主題1000余道試題、虛擬仿真項目2個，并隨課程建設不斷更新完善。

六 結語

我校研究生課程《實驗室安全學》的開設、建設和探索實踐是落實教育部對高校實驗室安全教育和管理工作的具體措施，也是保障師生人身安全、維護校園秩序穩定、保護國家財產的重要基礎。課程團隊通過對課程教學內容設計、教學方式和考核評價手段改革以及配套教學資源的建設，已初步實現了課程預設的教學目標，達到了預期的教學效果，在研究生安全知識強化、安全技能提升和安全意識的養成等方面起到了重要作用，受訓學生和實驗室管理人員反饋良好。

為進一步提升課程建設水平和教學效果，課程在現有建設基礎上擬從以下幾方面持續改進：

（1）進一步壓縮線下課堂講授內容。部分線下課堂講授內容采用MOOC或微課資源代替，作為線上資源，將更多的線下課時用于課程研討或案例分析等高階認知能力鍛煉，促進學生對安全理論知識的內化和運用。

（2）加強課程思政建設。進一步凝練思政元素，總結思政案例，發揮實驗課程潤物無聲思政效果，做到價值塑造、知識傳授和能力培養并重，讓實驗室安全的學習變得更有溫度。

（3）持續推進課程團隊建設。課程團隊水平決定了課程建設水平，是課程建設的重要內容，通過專業業務培訓、學術交流、定期課程研討和參加教學比賽等方式逐步提升課程團隊的建設水平，支撐高水平課程建設。