以人為本的化學實驗室安全教育模式建設

馬 荔，張 衛，陳虹錦，韓 莉，張 利

(上海交通大學 化學化工學院 基礎化學實驗中心，上海 200240)

0 引 言

實驗室的安全管理及其維護是一個系統工程。實驗室是教與學、理論與實踐相結合的重要場所，實驗室的安全問題不僅關系到國家財產安全，還關系到參與實驗者的健康安全和身家性命。

高校最根本的任務是引導學生、教育學生、培養和發展學生，重視對大學生綜合素質和科研能力的培養，因此實驗室需要面向學生開放，這也為實驗室的安全管理提出了新的、更高的要求，如何構建實驗室安全管理體系已經成為實驗室能否有效培養創新人才、加強學科建設和對外服務的關鍵[1-4]。

1 概 述

高校實驗室，尤其是面向本科生的化學實驗室，具有學生人數多、化學試劑種類多、用量多、各種儀器多等特點，而參與實驗的學生大多在高中階段幾乎未做過化學實驗，基本實驗常識欠缺，同時安全意識差、依賴性強，因此實驗室的安全管理面臨著諸多問題。

近年來，全國高校實驗室發生的若干起安全事故都與指導教師和學生在安全管理和安全技術上的認識不夠有密切關系，從根本上來說是缺乏實驗室安全知識、安全保護重視程度不夠，也包括沒有建立完善的規章制度或規章制度執行不到位等。因此，制定出嚴格、有效、規范、科學、操作性強的實驗室安全管理制度，形成科學有效的管理制度體系，使實驗室安全管理工作做到有法可依、有章可循[5]是非常必要的。

目前，各高校對實驗室安全管理十分重視，有針對性地制定了不同的規章制度和管理辦法，也十分重視安全管理和安全教育培訓。如北京大學建立了“學校—院系—實驗室”三級管理體系，自上而下的管理體系，最大限度地涵蓋了實驗室管理工作的相關責任人，形成了層層落實管理責任的格局，有力保障了學校相關制度的落實和實驗室安全管理工作的開展[6-7]。廈門大學于2015年5月起在全校教學實驗室率先推行6S管理，以提升各教學實驗室的建設和管理水平，提高管理效率，從而更好地為實驗教學服務。6S管理包括“整理、整頓、清掃、清潔、素養、安全”6個要素，其中“安全”強調人員的安全化作業，滲透于整個6S活動的全過程[8]。中國科學技術大學化學實驗教學中心在常規的安全教育和管理基礎上，進一步完善硬件環境，為教學實驗室的安全有序使用提供有效保障。最有特色的是設置了大型開放式在線課程MOOC“化學實驗安全知識”,形成了“線上”與“線下”相結合的安全教育模式，更大程度地提高了學生和實驗室工作人員的安全意識和防護意識[9-10]。

相對于國內高校對實驗室安全的做法，國外大學對安全的管理更加嚴格和系統化，如美國的大學不僅有完善的EHS 管理部門，并且建立了 EHS(或相關內容)網站，網站內容非常豐富，信息量大，全面展現了EHS管理的組織架構和管理方式[11]。

2 研究內容

2.1 學校的實驗室安全管理

學校制定了一系列規章制度，如上海交通大學危險化學品安全管理實施細則、上海交通大學安全教育與培訓實施辦法、上海交通大學實驗室安全與環保督導工作辦法等。但任何事故都需要防患于未然，對于安全的事情，制度和安全設施固然重要，但比這些硬件更重要的是安全教育。安全教育是強化師生員工的安全意識，提升安全防護技能的重要途徑，是制造“平安校園、平安實驗室”的基本保證，我校的安全教育是在校安全保障委員會的指導下實踐的，具體包括:

(1)全體師生員工，學校相關部門聯動機制；

(2)學校的安全教育采用3+X培訓模式；“3”指進行3 h通識安全知識培訓，“X”為不指定時的專業安全知識培訓。通識安全知識的培訓包括財物與消防安全、用電安全、初級救護等內容。專業安全知識的培訓分為化學類、生物類、輻射類及特種設備類，學生根據專業需求學習。

(3)每年舉辦一次安全知識競賽，旨在提高全校師生員工的安全意識。

(4)學校年終考核中，安全作為重要的考核指標，實行一票否決制。

2.2 大面積上課本科生的實驗室安全教育模式

基礎化學實驗中心承擔著全校的化學實驗課，僅僅面向大一學生開設的實驗課，每年就有近8萬人時，因此，化學實驗室的安全教育是培養人才的重要要求和學習環節。

根據多年的教學管理經驗，必須重視教師和學生在實驗室安全教育上存在的誤區，即安全是管理者的事情，與己無關；硬件配齊，萬事大吉；規章制度墻上掛，安全事故可避免。

實驗室的安全工作不僅僅是實驗室工作人員的責任，進入實驗活動的每一個人應該都肩負著維護實驗室安全的責任[12]。

安全專家在對各種事故分析調查研究后提出了控制事故發生的3E措施，即安全技術、安全教育、安全管理[13]。3E的核心是人，安全的主體也是人，因此必須讓學生意識到自己才是安全的主體，同時也希望通過安全教育，學生在畢業后將完整的安全理念帶到社會和企業中去，形成良性循環。

基礎化學實驗中心的安全教育模式從安全講座開始課程學習，并將安全納入到成績的評定中，讓學生時時刻刻繃緊安全這根弦。所有大一的學生在進入化學實驗室開始課程學習前，必須接受4學時的安全教育講座，“安全，人生必選題！”，以引起學生的重視，如圖1所示。

圖1 學生的安全教育講座ppt封面

講座從生活中是否有不安全因素入手，讓學生意識到，不僅在化學實驗室中存在諸多不安全的因素，在工作生活中同樣存在不安全因素，只有了解，才能找到化解危險的方法;只有重視，才能有效預防安全隱患。安全教育講座分為4個部分：

(1)介紹化學實驗室的安全設施及其注意事項。包括實驗室要有前、后門并向外開，消防用沙桶在實驗室的前、后部分各放置一個，滅火器置于走廊里最容易找到的地方，洗眼器安裝在實驗臺的水槽旁，以及噴淋裝置、煙霧報警器、監控探頭、濕毛巾、防護眼鏡、急救箱等安全設施在實驗室中的位置，學生在進入實驗室開始實驗之前，通過了解化學實驗室配備的安全設施及其使用方法，給學生建立基本的安全防護理念。

(2)分析化學實驗室內潛在的不安全因素。從常用的化學試劑、玻璃儀器、電路到鋼瓶等特殊設備的分析與講解，強調在使用過程中需要注意事項，引導學生規范操作是實驗室安全的基本要求。

(3)講解實驗室中的廢物處理及其基本處理方法?；瘜W實驗室的三廢包括廢氣、廢液、廢渣。產生廢氣的實驗需要在通風櫥中進行，在可能的情況下要對實驗產生的尾氣進行吸收，針對氣體的性質選擇針對性的吸收物質，如產生H2S氣體的實驗可以用CuSO4溶液回收。

在學生實驗中，產生更多的是廢液，廢液需要收集起來進行統一處理。針對不同種類的廢液需要分開并采用合適容器進行回收，如酸或堿性廢液的回收可采用塑料桶、有機溶劑采用金屬桶、含鹵素的有機溶劑最好使用備有塑料內襯的金屬桶(見圖2)。

圖2 化學廢液回收的示例

在安全教育講座中重點強調在化學廢液的集中回收過程中需要特別注意的問題：

(1)檢查回收桶液面高度，控制加入后的廢液不能超過容器75%。

(2)加新廢液前應做相溶性實驗。

(3)為防止溢出煙和蒸汽，每次傾倒廢液之后應蓋緊容器。

(4)填寫包括廢物名稱、每種化學品的量、主要有害特征等有關信息的化學廢物記錄卡。

在廢液回收過程中也必須要有防護意識，講座選用大量相關錯誤示范的圖片引導學生找錯，一方面能讓學生在設置的情境中感同身受，最重要的是強化學生的安全意識，如圖2所示的廢液回收操作中，至少有兩個地方不合理，即學生沒有佩戴防護眼鏡，且將臉部直接面對廢液桶口。

(5)講解化學實驗的基本程序。完整的大學化學實驗包括預習實驗、完成實驗、撰寫實驗報告3個環節，其中最重要的是要求學生預習實驗，寫出預習報告。預習可以保證學生在實驗前熟悉實驗內容、實驗步驟，了解實驗中使用的儀器、設備和化學試劑，掌握發生事故時的緊急救治措施和處理方法，這是保證實驗正常進行和預防實驗中可能發生的安全問題而進行的十分重要的環節。在學生進入實驗室時要檢查預習情況，關注其對實驗內容的理解和對實驗中有可能出現的安全隱患是否有預判，沒有完成實驗預習報告的同學不得進入實驗室。實驗過程中的安全操作技術則穿插在實驗教學中由授課教師詳細講解。

2.3 化學實驗室的安全管理與文化建設

化學實驗室的安全管理是實驗課教師時刻關注的問題，是重中之重的任務，但安全管理的主體依舊是學生，因此基礎化學實驗中心設計了很多環節時刻提醒學生自己是安全管理的主體，具體包括：

(1)第一次實驗課要求全體學生簽一份“安全承諾”，如圖3所示。在教師大聲宣讀前面的文字部分后，學生當場簽下自己的名字。簽一份承諾，并非為了推脫責任，而是起到提醒和警示作用。

(2)將安全問題體現在在整個實驗課程的考核中，從準備實驗、實驗操作到實驗結束打掃衛生，每一個環節都強調安全的重要性，實施安全問題一票否決制，只要出現不按實驗規程操作、不注意安全問題的，實驗成績一律不及格。

實驗室的安全管理除了制定一系列的規章制度外，實驗室的安全文化建設也是必不可少的環節。實驗室的各項安全制度上墻、落實實驗室安全責任人、實驗室安全檢查和結果通報等實驗室安全制度落實措施，也是對師生安全理念的提醒。除此之外，全方位利用標語、宣傳畫、網絡、錄像等各種手段加大宣傳力度，做到安全觀念深入人心。同時，在實驗室中張貼必要的常用電話和簡單的急救提醒[14]，以便急需之用。如圖4所示為基礎化學中心在實驗室設置的與安全相關的各種宣傳、制度和應急信息。

另外，還需要加強實驗室的安全評估工作和檢查。定期對實驗室的安全管理體系進行評估和檢查，也是安全管理工作中的重中之重，是構建安全管理體系的重要任務。

圖3 實驗安全承諾書范本

圖4 安全宣傳和安全急用信息示意

2.4 開發綠色化學實驗

針對有些實驗中使用的化學試劑存在安全隱患或產生的廢棄物對環境可能造成影響，不間斷地進行實驗內容的更新或實驗藥品的綠色化也是實驗室安全管理的一個很重要的組成部分。例如，在“Pb2+、Bi3+混合離子連續測定”的實驗中，考慮到Pb2+的毒性，根據分析化學中的酸效應曲線[15]，采用Zn2+代替Pb2+，新實驗“Zn2+、Bi3+混合離子連續測定”既能夠讓學生通過實驗，充分理解用EDTA溶液采用控制酸度方式連續滴定金屬離子方法中的化學原理，又將化學實驗無害化了。

3 結論與展望

通過制定相關的實驗室安全規章制度、為學生開設安全教育講座、深化化學實驗室的安全管理與文化建設等，可以多方面多維度地為學生的化學實驗課程安全順利地完成，實現課程的教學目標提供安全保證?；A化學實驗中心實施以人為本的實驗室安全教育模式，保障了所開設的量大面廣的實驗課多年來未出現任何教學安全事故。

在目前各高校積極參與MOOC建設的大環境下，充分利用“好大學在線”等網絡資源，如中國科技大學“化學實驗安全知識”課程[9-10]以及我校安全教育微課視頻已上傳網上,讓學生在網上自主學習安全知識，也是共享課程資源、培養學生自主學習能力的新型教學方法。

學校正在完善“安全教育”考試系統，該系統擬在移動終端實施，大一學生進入化學實驗室必須進行安全知識考試。對在該系統中考試合格的學生，其可以直接進入實驗室，對考試不合格的學生則要求繼續進行考試，連續3次考試不合格的學生則要重新在學習系統中進行學習。通過網上實驗室安全考試系統學習，不但提高了學生的學習效率，更為重要的是提高了學生的安全意識，為今后的實驗室工作提供了一定的安全保障。

總之，實驗課安全管理的目的是要讓學生意識到自身的責任，從化學實驗課的安全教育中讓學生對安全問題有一個全新、深刻的理解。