基于“互聯網+”高校實驗室安全教育平臺的設計與研究

陳麗麗，盧民榮，吳 安

(1．福建江夏學院 工商管理學院，福建 福州 350108；2．福建江夏學院 會計學院，福建 福州 350108；3．福建江夏學院 繼續教育學院，福建 福州 350108)

實驗教學是高等教育提升學生職業能力、實踐技能的重要環節，實驗室是高校實施實驗教學的重要場所，為師生提供了大量教學、科研活動[1]。近年來教育主管部門雖然已經將實驗室安全提升到一個非常重要的層面，高校實驗室安全管理工作也得到越來越多的重視，然而實驗室安全事件卻時有發生，尤其化工類實驗室安全事故還比較頻發，普通文管類實驗室由于重視度不夠也曾出現火災等安全事故，事后分析實驗室事故發生的原因，其中人為因素造成的事故比例仍然較大，且多數的實驗室安全事故是可以預防和可控的[2-3]。加強實驗室安全教育是防患于未然的重要措施，因此，在“互聯網+”背景下提出建設高校實驗室安全教育平臺，展開相應的實驗室安全教育非常必要，部分高校已經要求師生只有通過實驗室教育平臺測試才有資格進入實驗室開展實驗，效果也比較明顯[4-5]。2020年受新冠疫情影響，一方面，多所高校延期開學或利用網絡教學代替現場授課；另一方面，從實驗室安全角度出發，各高校應及時組織師生學習疫情相關知識，提升安全意識，以期在后疫情時期，學生進入實驗室前能夠學習實驗室安全知識和疫情相關知識。

筆者所在學校系福建省人民政府舉辦的省屬全日制普通本科高校，定位于應用型本科院校，擁有省級實驗教學示范中心7個，省級虛擬仿真實驗教學示范中心3個，省級虛擬仿真實驗教學示范項目3個，省級公共基礎課實驗教學平臺5個，其實驗室安全建設亦提升到十分重要的戰略地位，前期已經建設比較完善的實驗室安全體系和相應的資源平臺，現在自主研發了以“互聯網+”平臺為依托的高校實驗室安全教育與考試系統，主要通過知識學習和考試系統強化師生的實驗室安全責任意識和風險防范意識。

1 國內外研究現狀

關于高校實驗室安全教育平臺，發達國家和地區早已建立了實驗室安全教育、安全考試制度及配備相應的安全教育平臺，甚至在中小學的教育層次就已經養成各類安全教育習慣[6]。在信息技術未普及前，許多實驗室安全的形式主要體現在簽訂實驗室安全承諾書，在信息技術普及后，許多高校規定從事實驗室工作，必須接受實驗室安全教育和通過相應考試[7-8]。另外，部分學者利用風險管理理論和職業安全健康等知識研究實驗室場所安全問題，根據實驗室安全意識與態度調查結果并進行相關分析，針對風險中的各種行為和結果提出相應的對策[9]。

國內高校實驗室安全教育前期主要投入在安全事故較多的學科實驗室，如危險品、廢棄物信息化管理、實驗室事故及隱患整改等各類實驗室安全信息化管理，隨著高校實驗室安全管理工作得到越來越多的重視，許多高校首先編制了實驗室安全指導手冊以及制定應急預案，然后才是高校實驗室安全知識學習與考試系統、實驗室安全教育培訓[10]。國內在實驗室安全教育方面的形式多樣化，如：清華大學開設了“實驗室安全學”課程，部分高校也將該課程列為選修課或必修課，部分高校規定師生必須參加實驗室安全教育考試信息平臺，如浙江大學、中南大學等。隨著移動互聯技術的發展，高校實驗室安全教育形式更加多樣化，如基于微信平臺的實驗室安全教育、基于“互聯網+”平臺的高校實驗室安全教育與考試系統也越來越普遍，進而加強了師生的實驗室安全意識[11-14]。然而，近年的高校實驗室安全教育在實施過程中也存在一些普遍問題，如缺乏實驗室安全專業化的管理人員、缺少對實驗室安全知識學習及考試過程的監管、安全制度執行不嚴導致實驗室安全制度及預案成為擺設等[5，13]。

2 系統設計

基于“互聯網+”高校實驗室安全教育平臺主要提供了高校實驗室安全知識維護、實驗室安全資料學習和考試，系統采用C/S架構，開發語言Microsoft Visual Studio 2015(C#)和數據庫SQL SERVER 2012以及離線數據庫Microsoft Office Access 2013。

2.1 總體設計

根據實驗室安全知識培訓特點，實驗室安全教育分類，形成比較詳細的試題庫，進而便于在線培訓和考試，結合現場抽查形成全方位的實驗室安全教育管理。基于“互聯網+”的高校實驗室安全教育平臺包含了安全培訓系統、安全考試系統、安全資源管理系統，具體的平臺框架如圖1所示。

圖1 實驗室安全教育平臺框架

2.2 數據庫設計

根據實驗室安全知識點共性和專業特點，受教育對象(師生)和實驗室安全等級設計基于“互聯網+”高校實驗室安全教育平臺，通過信息化手段讓師生高效的完成實驗室安全教育。在數據庫設計上主要涵蓋安全培訓子系統、安全考試子系統、安全資源管理子系統，具體設計如表1所示。

表1 數據庫設計

2.3 角色設計

在實驗室安全教育平臺中，需要設計不同的角色完成不同的任務，管理員負責維護平臺基礎信息，教師負責設置和審核題庫，學生參與學習和考試等相關任務，具體角色分工如下：

1)管理員：主要進行后臺管理，用戶信息的維護，密碼的修改，成績和日志的查詢等，可以進行批量操作題庫導入和導出，為學生進行在線和離線學習做好基礎準備。

2)教師：主要進行高校實驗室安全知識維護，包括學習資料類型、資料來源收集、題庫維護及審核。

3)學生：使用實驗室安全知識學習子系統和實驗室安全知識考試子系統。

3 系統實現

基于“互聯網+”高校實驗室安全教育平臺面向不同專業的學生，由教師進行不同學習資料維護，可以讓學生更有針對性的學習。由于支持本地學習，學生可以更加自由地選擇學習時間和地點學習方式更加靈活。由于有導入和導出功能，師生可以更加方便的利用原有資料，通過學習和測評兩個環節能讓實驗室安全知識學習過程更加深入，從而達到提升高校師生對實驗室安全作業的意識，提高應對突發事故的能力，保障師生生命財產安全。該應用系統主要包含兩大核心子系統：實驗室安全知識學習子系統和實驗室安全知識考試子系統。

1)學習系統：提供本地學習和在線學習模塊，主要圍繞選擇題、判斷題等題庫的學習，實驗室安全相關課件和網頁資料的學習。

2)考試系統：進行實驗室安全知識測評設置、測試和成績查詢等。

3.1 系統管理

1)基礎信息維護。系統管理功能模塊比較多，后期維護的最大工作量也在這個環節，因此需要構建比較簡潔、方便維護的系統管理功能。該功能一方面是用戶管理、資料分類、日志查詢等基礎信息維護，另一方面是題庫設置與更新維護。除日志管理、密碼重置等特殊功能外，系統均采用模板式維護界面，即針對不同數據表完成添加、刪除、修改等信息維護工作，系統實現界面如圖2所示。

圖2 基礎信息維護實現效果

在圖2中，基礎信息維護分別完成了用戶管理(用戶列表維護)、學習資料類別維護、考試、學習資料的設置等，這種模板式操作界面方便了維護人員的管理，從而大大提升了操作效率系統在實驗室安全知識方面進行分類，設置不同學習主題，還可以根據不同類別學習特點對應課件、題庫、網頁等情況完成通識類、化學生物類等課程進行學習，通過網頁地址可以讓學生通過互聯網直接進行在線學習。

2)題庫資源維護。系統管理中還有一個重要角色就是實驗教師的參與，這對系統管理中的題庫資源建設具有關鍵的作用，題庫資源分為設置和審核兩個步驟：設置模塊完成相應的題型、問題和答案的維護等；審核模塊完成題庫是否正確，審核通過后即可進入學習和考試環節，題庫實現界面如圖3所示。

圖3 題庫資料維護實現效果

在圖3中，題庫資料維護根據不同實驗室安全等級要求劃分不同類型主題，設置相應實驗室安全學習課程資料，結合選擇、判斷等題型建立各個子題庫，從而完成不同題庫資料的設置、審核等維護功能。選擇題型主要設置選項A、選項B、選項C、選項D，而判斷題主要設置正確與否，在審核前題庫并不投入使用，審核后記錄具體操作的審核人和審核時間，以備核對。

3.2 知識學習系統

1)本地學習模式。本地學習是相對于互聯網在線學習模式的定義，即通過高校實驗室安全教育平臺的安裝本地化使用的模式；在實驗室機房中一般配備類似系統，以備師生進行測驗，在知識學習系統中以本地學習模式為主。在接受實驗室安全教育期間，教師通過該系統的課件等相關資料培訓學生了解實驗室安全，也可以根據實驗室安全需求增加安全主題，如2020年疫情專題，可靈活配置新型冠狀安全防護知識；另一方面，學生可以通過該系統進行相應PPT、PDF等內容的安全知識學習，也可以進行題庫的學習，具體實現效果如圖4所示。

圖4 本地學習實現效果

在圖4中，可以逐題完成瀏覽，也可以通過學習記錄情況(已學習、未學習)、分類、分題型等，學習過程中均可以設置是否顯示答案，以適應不同學生的學習要求。

2)在線學習模式。由于疫情期間多數高校學生延期返校或不返校，需要改變原實驗室安全線下教育模式，基于“互聯網+”高校實驗室安全教育平臺提供了在線學習模式，師生可通過互聯網進行網上資料查閱學習(在線學習前系統必須先設置好相應主題學習的具體關聯位置)，目前筆者所在學校提供兩種外網的學習方式，一種是通過學校VPN進入內網，另一種是在學校網站安全管理欄中進行學習，具體實現效果如圖5所示。

圖5 在線學習實現效果

在圖5中，上圖表示具體學習系統中的設置，下圖則表示學習瀏覽界面，打開后的效果和普通網頁顯示內容一致，系統支持WORD、PDF、PPT的插件瀏覽，方便學生在校外進行各類資料的學習，同時也支持手機網頁版的瀏覽，無須另外安裝APP程序。

3.3 實驗室安全考試系統

實驗室安全考試系統在考前需要設置相應的考試參數，學生在進入考試系統時，需要選擇用戶類型為學生，登錄模式為考試模式才能進入考試系統，在考試模式下系統屏幕處于置頂狀態，具體操作過程如圖6所示。

圖6 實驗室安全考試系統

在圖6中，管理員可以根據不同考試需求設置考試時長、考題分值及比例、及格線等，考試過程界面逐個顯示題目和選項，考試過程也會被記錄到成績信息中，最終供學生查詢。

4 結論

高校開展實驗教學、科研工作主要集中在實驗室、實訓基地，實驗室同時也是高校提供社會服務的重要場所。為了滿足教學與科研的需要，近年來，政府和高校均投入大量經費建設實驗室，購置教學、科研儀器設備，使得實驗室數量、種類等都大幅增加，而實驗室配套安全管理沒有相應跟上，給實驗室管理造成一定的安全隱患。在教育部文件中明確規定了實驗室安全教育是高校人才培養的重要環節，而傳統的安全教育課的實施存在覆蓋面窄、學生參與度低，尤其在實驗安全教育方面仍然比較缺乏。盡管多數高校已開設專門的安全教育課，但實驗室安全教育多數流于形式，效果一般。國家“十三五規劃”已提出"提升全民教育水平推進教育現代化”方針，利用科學的管理模式，實現實驗室安全管理的信息化，提高管理水平和效率。本文通過論證實驗室安全教育的意義和必要性，響應國家“十三五規劃”，將實驗室安全教育列入高校教學培養方案中，推進實驗室安全教育學分制，運用信息化手段實現實驗室安全管理，將基于“互聯網+”高校實驗室安全教育平臺各實現效果進行分享，為高校提升實驗室安全管理分享經驗。