淺談外國教材中的實驗安全教育
——以美國初、高中物理教材為例

何晨芯 陳 嫻

(南京師范大學教師教育學院,江蘇 南京 210097)

1 引言

實驗室安全事故的頻繁發生、年輕生命的隕落令人痛惜不已.實驗安全的教育和管理愈發受到關注.中學物理教學中,有不少物理實驗的操作過程“危機四伏”,稍有不慎便可能引起安全事故.因此,加強中學生的實驗安全教育,培養良好的實驗操作習慣,提高實驗安全意識是減少實驗安全事故的根本,切不可等閑視之.然而,與國外的實驗安全教育體系相比,我國在側重點、教材建設方面均有待完善和提升.

2 國內實驗安全教育現狀

據相關研究的分析結果顯示:人的不安全行為和物的不安全狀態是導致事故的直接原因,其中,人的不安全行為引起的事故占88%;[1]實驗操作人員的不良安全知識、意識、習慣是導致實驗室安全事故的間接原因.[2]

縱觀我國的實驗安全工作,更多的是從實驗室安全制度的定制和實驗室安全責任制的落實等管理員的角度出發,在學生的安全意識、素質的培養方面相對薄弱.[3]此外,由于實驗室是高校進行實驗教學和科學研究的基地,國內也更加關注高校這一道教育搖籃,而忽視了中學生的實驗安全教育.教材是開展實驗安全教育的重要工具.遺憾的是,國內的實驗室安全專著和各種讀物多針對高校學生,在面向初、高中學生的實驗安全教材的建設上較為薄弱.目前,中學生所使用的學科教材中也較少涉及實驗安全教育.以物理學科為例,初高中教材中幾乎沒有關于實驗安全教育的內容,學生很難從教材中了解實驗的操作規范和注意事項等.

總體而言,國內現階段的實驗安全教育處于“重制度,輕意識;重高校,輕中學;教材建設不足”的局面.但筆者認為,實驗安全教育是安全管理的基礎,良好的實驗習慣、安全意識的培養都不應該等到了高等教育階段才被重視.

3 美國教材中的實驗安全教育

歐、美、日等發達國家在實驗安全教育方面起步較早,從上世紀70年代開始重視包括實驗室安全在內的職業安全衛生工作,[4]因此更為完善和成熟.為了加強實驗安全教育工作,美國不僅重視高校的實驗安全教育和管理工作,在中學生的實驗安全教育上同樣煞費苦心.例如,美國主流的初、高中教材中均編寫了實驗安全知識,注重引導學生在平時的物理實驗操作過程中可以切實踐行安全理念,確保學生安全、順利地完成實驗研究.

以下主要介紹2套美國主流初、高中教材中的實驗安全教育,分析其特點.

3.1 初中教材中的實驗安全教育

美國STC/MS (Science and Technology Concept for Middle School)教材是由美國國家科學資源中心(NSRC)組織所編寫的,它是配合美國國家科學教育標準具體實施的初中科學教材.共8本教材,內容涵蓋生命科學、地球科學、物質科學、科學與技術.該系列教材以探究為中心,內容在組織上完全圍繞探究活動展開,因此涉及到許多實驗活動,實驗安全教育貫穿就其中以指導和幫助學生安全地完成實驗探究.

以下重點分析《物質的特性》、《電能與電路設計》、《光》[5]這3本物理教材中的安全教育內容.

3.1.1 內容呈現

STC系列教材中的實驗安全教育內容主要以名為“安全提示(Safety Tip)”的標簽(如圖1)的形式呈現.每個標簽中有一些與探究活動有關的安全提示,語言精練易懂.教材中編排了大量的插圖,不少插圖描繪的是學生實驗的場面,實驗安全教育也融入到這些插圖中.例如,佩戴防護鏡是教材中反復提醒的內容,因此,大量插圖中的人物均佩戴著防護鏡;不少探究活動需用到試管,插圖中就很注重描寫試管的使用細節(如圖2).

圖1 STC教材中的安全提示標簽圖2 STC教材中的插圖

這兩種呈現方式,插圖直觀形象地告訴學生應如何進行實驗操作,文字則深入地說明細節,二者相輔相成的教育方式能更有好的促進初中生提高安全意識,規范實驗操作.

3.1.2 內容選擇及特點

3本教材的物理主題不同,因此安全教育側重點也不同.對3本教材進行統計,結果如表1所示.

表1 STC 3本教材安全教育內容統計

續表

STC系列教材的安全教育具有以下幾個特點.

(1) 全程性、針對性強.

《物質的特性》一書中的安全提示數量多達53條,其余兩本也有20條以上.這與國內的學科教材形成鮮明對比.這些“安全提示”標簽分散的安插在各個探究活動內容的旁邊,貫穿整本教材.可見,安全教育具有全程性.

依據教材主題,安全教育的主要內容也不同.《物質的特性》一書主要涉及密度、熱傳遞、溶解度等概念,探究實驗中經常對物質加熱.因此,安全提示主要針對加熱及用火安全,化學藥品的使用等.《光》一書旨在讓學生認識光,學習光的傳播、散射、折射及其應用等,因此不少探究活動需使用燈泡,分光鏡、望遠鏡等光學器件,安全提示主要提醒學生避免燙傷和正確使用光學器件.而《電能與電路設計》一書要求學生會連接電路,能從電路實驗中得到結論和制作簡單的電器.因此,安全教育上更注重電路安全和設備的使用,特別是二極管、電容、電阻器的使用注意事項.

(2) 重復性高.

STC系列教材的使用對象是初中生,他們剛接觸實驗,對器材的使用還不熟悉.反復強調有助于加深印象,深化學生實驗素質的培養,牢固樹立實驗安全意識.例如《物質的特性》中,“探究過程中需佩戴防護鏡”的安全提示就有16條;《光》中“不要觸摸燈泡,它很熱可能燙傷你的手”這類安全提示共有12條;《電能與電路設計》中有5處強調“改變電路連接前請確保開關斷開”.但凡實驗探究過程中存在安全隱患,教材中都會重復提示,完全相同的安全提示可能前后頁緊挨,這正體現出國外對實驗安全教育的高度重視.

(3) 關注細節.

STC系列教材中的安全提示十分關注細節.例如,強調實驗前應“盤起頭發,禁止穿著寬松”,探究結束后要“完成實驗后洗手”,教給學生“為防止固定燈的書架傾倒,用書或此類重物壓住書架”的方法,提醒學生“總保持螺絲刀遠離自己及他人的身體”、“勿將太陽能電池放置得太靠近光源,否則過多的熱量會損害細胞”,關注學生是否會對化學藥品過敏……這些內容恰恰是師生都容易忽視的細節,是實驗安全事故的導火索,因此該教材關注細節并反復強調,更體現出“以人為本”的理念.

3.2 高中教材中的實驗安全教育

《豪爾特物理》(《Holt Physics》)[6]是現今美國主流的高中物理教科書之一.據美國物理學會(American Physical Society)于2014年發布的“教科書使用情況”調查顯示,[7]無論在常規課程還是榮譽課程中,它的選用率都呈上升趨勢,成為美國高中的這兩種課程中最受歡迎的物理教材.在概念課程的使用中,該教材也嶄露頭角.可見,《豪爾特物理》的影響力不容小覷,而且它也十分注重學生的實驗安全教育.

3.2.1 內容呈現及編排

與STC系列教材“標簽式”的穿插呈現不同,《豪爾特物理》中的安全教育內容以連續的版面編排在正式的物理教學內容之前.對高中生而言,他們在初中時已經經過了一輪實驗安全教育,有能力系統地學習實驗安全注意事項.前置的編排能讓學生先熟識,在有準備、有基礎的情況下再進行實驗操作.

3.2.2 內容選擇及特點

《豪爾特物理》中的安全教育主要分為兩個模塊,一是“安全標識”(Safety Symbol),二是“物理實驗室安全”(Safety in the Physics Laboratory).教材中共介紹了9種安全標識,如表2所示,每種標識下均附有幾條規則說明,要求學生“記住這些適用于特殊活動的安全標識”,并強調“安全標識下的編號規則適用于所有實驗室工作”.“物理實驗室安全”中列出了21條安全條例,如表3所示,大多數安全條例都有補充說明.這些安全條例都是最基本但又必不可少的安全須知,涵蓋了穿著安全、一般注意事項、化學藥品的使用、急救、加熱及用火安全、實驗結束后的處理方法等幾個方面,但未涉及具體的操作規范.

表2 《豪爾特物理》教材中的安全標識

表3 《豪爾特物理》教材中的安全條例

《豪爾特物理》中的安全教育有以下幾個特點.

(1) 重視思想教育.

在“物理實驗室安全”模塊中,引言部分強調“系統的、細致的實驗室工作是任何科學項目的重要組成部分,因為實驗室工作是科學進步的關鍵……你所使用的儀器和設備會涉及到各種安全隱患,它們對物理學家造成同樣的危害,你必須意識到這些危害.你的老師將引導你正確使用設備和進行實驗,但在此過程中你也必須對自己的部分負責……”.正所謂“安全教育,思想先行”,唯有讓學生意識到實驗安全的重要性,樹立安全意識,他們才會主動的去學習安全知識和注意安全細節.

(2) 重視安全標識教育.

安全標識是最直觀、快捷、行之有效的提示手段之一,美國等發達國家和地區的安全管理體系都很重視安全標識的規范及其規范化使用.[8]因此《豪爾特物理》教材中的安全教育先介紹安全標識并強調這些標識適用于所有實驗室工作,能有效地提醒和影響學生的行為,為學生的人生安全提供最直接有效的保障.然而,在我國實驗室安全標示的使用和教育卻是個被忽視的細節.

(3) 補充說明親切、生動.

“物理實驗室安全”模塊中,大部分的安全條例下都附有補充說明.這些補充說明簡述了條例如此規定的原由,親切、有說服力.例如第2條“在實驗室請勿佩戴隱形眼鏡”,這條規定很多人不以為然.在附加說明中解釋道:“在使用化學品的任何研究中都不應佩戴隱形眼鏡(即使你戴著護目鏡).發生意外時,化學物質會殘留在隱形眼鏡后,并會在鏡片移除之前造成嚴重傷害.如果醫生要求你戴隱形眼鏡,而不是戴眼鏡,你應該在實驗室里戴上眼杯護目鏡(eye-cup safety goggles),向醫生或老師請教如何使用這個重要且特殊的眼睛保護工具”.這補充說明能讓學生深入了解隱形眼鏡被禁止的原因和必須佩戴時的防護措施.在第3條的著裝規定中也補充說明了應避免穿哪些材質的衣物、鞋子及其原因.比起單純的列出條例,親切詳細的補充說明使安全教育更加生動,有助于學生內化于心.

4 總結與啟示

通過以上對美國STC系列教材以及《豪爾特物理》兩套教材的分析可知,美國對初高中學生的實驗安全教育十分重視,物理學科教材中的實驗安全教育建設也相對完善.STC系列教材的實驗安全教育圖文并茂、關注細節,根據教材的內容主題從進行針對性的、全程性的教育.《豪爾特物理》則以連續的版面編排讓學生系統地學習.它重視所有學科實驗室通用的基礎安全標識教育,對物理實驗室的安全條例有親切生動的補充說明,讓學生不僅知道“怎么做”,還知道“為什么這么做”,從思想上讓學生樹立“必須這么做”的安全意識.

由于國內現階段“重制度,輕意識;重高校,輕中學;教材建設不足”的局面,中學生的實驗技能與安全防范意識都較薄弱.因此,在完善高校實驗室安全管理和教育的同時,呼吁重視中學的實驗安全教育及意識培養.物理作為一門以實驗為基礎的學科,實驗安全教育必不可少.在教材建設方面,物理教材不應僅是科學文化的傳遞載體,也應當是生命安全教育的傳遞載體.由于教材的篇幅有限,物理教材中的實驗安全教育可能不如專門的實驗安全著作那般盡善盡美,所以STC教材中的“安全提示”標簽的方式以及《豪爾特物理》教材中集中呈現的方式都值得借鑒.加強實驗安全教育,使師生在進入實驗室之前掌握必要的安全知識和技能,對于減少實驗事故的發生至關重要.

參考文獻：

1 李志紅. 100起實驗室安全事故統計分析及對策研究[J]. 實驗技術與管理,2014(04):210-213，216.

2 董繼業,馬參國,傅貴等. 高校實驗室安全事故行為原因分析及解決對策[J]. 實驗技術與管理,2016(10):258-261.

3 鄧麗榮. 培養學生實驗安全意識的研究與探討[J]. 科技資訊,2012(03):243.

4 鄭春龍,李五一. 中外高校實驗室安全教育教材建設的比較[J]. 實驗室研究與探索, 2011(11):181-184.

5 Smithsonian/the National Academies, National Science Resource Center. Properties of Matter, Light, Electrical Energy and Circuit Design[M].Carolina Biological Supply Company, 2700 York Road, Burlington, 2000.

6 Serway, Faughn. Holt Physics[M].Holt Rinehart &Winston， 2002.

7 C L Tesfaye, S White. High School Physics Textbooks, Resources and Teacher Resourcefulness: Results from the 2012-13 Nationwide Survey of High School Physics Teachers. Focus On [J]. Statistical research center of the American institute of physics, 2014:16.

8 王珍珍,花榕,朱青等. 安全標識在實驗室安全管理中的發展和應用[J]. 大眾科技,2015(01):179-181,187.