物理教學(xué)實驗室安全規(guī)范管理與實踐

劉嘉濱， 趙西梅， 王宇興， 沈?qū)W浩

（上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院，上海200240）

0 引 言

大學(xué)物理實驗課程是高等理工科院校對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗的一門基礎(chǔ)性實驗課程，不僅承擔(dān)著對物理基礎(chǔ)理論的理解、實踐動手能力的培養(yǎng)及科學(xué)實驗基本素質(zhì)的培養(yǎng)，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和科學(xué)探究能力、團(tuán)隊協(xié)作精神的有效載體。圍繞著高素質(zhì)人才的培養(yǎng)，高校不斷地進(jìn)行物理實驗課程多方面的改革，教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件等發(fā)生了很大的變化［1-3］。尤其教學(xué)實驗室條件及實驗教學(xué)設(shè)備有了很大改善，為物理實驗課程所進(jìn)行的改革提供了實踐的場所和空間。實驗教學(xué)改革不僅擴(kuò)展了物理實驗內(nèi)容的廣度和深度，也增加了物理實驗室的規(guī)模與類型，同時，也對物理教學(xué)實驗室安全管理提出了更高更科學(xué)的要求。

1 實驗室安全管理內(nèi)涵

綜合性大學(xué)涉及的學(xué)科專業(yè)較為全面，進(jìn)入物理教學(xué)實驗室進(jìn)行實驗的不僅有傳統(tǒng)理、工、農(nóng)、醫(yī)等專業(yè)學(xué)生，還包括新興特色學(xué)院的學(xué)生。因而，實驗室人員多且流動性大，學(xué)生素質(zhì)高低也不同，實驗室設(shè)備多且新舊搭配等都是物理教學(xué)實驗的特點(diǎn)［4-6］。

高校實驗室承擔(dān)著各種實踐教學(xué)和科學(xué)研究的任務(wù)，是培養(yǎng)高素質(zhì)人才和科技創(chuàng)新的重要基地［7］。實驗室安全管理不僅關(guān)系到高校教學(xué)和科研工作能否順利開展，國家財產(chǎn)和師生人身得到安全保障，而且也關(guān)系到學(xué)校和社會的安全與穩(wěn)定［8］。分析高校實驗室發(fā)生的事故，多集中于管理不到位、操作不規(guī)范、設(shè)施不健全、安全防護(hù)缺失及安全意識薄弱等［9］。教學(xué)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(fā)，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(jìn)入實驗室進(jìn)行相關(guān)教學(xué)活動的師生、從事實驗室管理及實驗技術(shù)管理的技術(shù)人員及相關(guān)外部人員的人身安全；物的安全包括實驗設(shè)施、儀器設(shè)備及實驗環(huán)境的安全。實驗室安全運(yùn)行是教學(xué)工作開展的基本保障。

2 實驗室安全管理規(guī)范意義

物理教學(xué)實驗是大學(xué)物理理論教學(xué)的延伸和擴(kuò)展［10］，對培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)有著重要作用。教學(xué)實驗室是教學(xué)實驗的重要組成部分，其中實驗室建設(shè)、管理水平及運(yùn)行規(guī)范化的高低是衡量教學(xué)實驗水平的重要標(biāo)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(zhì)量提出了更高的要求。2017年教學(xué)實驗中心在高校改善基本辦學(xué)條件項目支持下，根據(jù)教學(xué)實際需要更新了一批實驗設(shè)備器材和新建多個體現(xiàn)時代性與先進(jìn)性的物理實驗項目。同時，教學(xué)實驗中心于2019年陸續(xù)搬遷至新理科群樓開展教學(xué)實驗，實驗室條件與實驗設(shè)備有了很大改善，為中心的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式改革提供了實踐空間。

依托國家有關(guān)實驗室安全工作的法律法規(guī)和政策，建立實驗室安全管理規(guī)范，不僅制定和完善安全管理制度、實驗室設(shè)施設(shè)備使用規(guī)范化、實驗操作行為合理化等，更是以人為本，降低進(jìn)入實驗室?guī)熒爸車h(huán)境的安全風(fēng)險，保障物理教學(xué)工作順利進(jìn)行，為高素質(zhì)人才培養(yǎng)提供基礎(chǔ)服務(wù)。

3 實驗室安全管理規(guī)范原則

3.1 時代性原則

大學(xué)物理實驗課程是時代性、社會性十分強(qiáng)的一門課程［1］。隨著時代的發(fā)展，社會對人才的需求層次逐漸提升。為培養(yǎng)能適應(yīng)社會需求的高素質(zhì)人才，物理教學(xué)實驗課程體系、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)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(guī)范也應(yīng)隨著實驗教學(xué)改革要不斷完善和更新，摒棄陳舊的過時的內(nèi)容和形式，使得實驗室安全與現(xiàn)行教學(xué)保持一致性。

3.2 科學(xué)性原則

物理學(xué)本身是研究物質(zhì)相關(guān)規(guī)律的自然科學(xué)，展現(xiàn)著科學(xué)的世界觀和方法論。大學(xué)物理實驗課程既要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實驗技能和科學(xué)實驗素質(zhì)也要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和實事求是的科學(xué)素養(yǎng)。實驗室安全管理規(guī)范構(gòu)建過程應(yīng)遵循科學(xué)原則，要符合物理教學(xué)實驗發(fā)展規(guī)律，安全管理內(nèi)容、展現(xiàn)形式等要客觀、準(zhǔn)確、恰當(dāng)，與教學(xué)實驗有機(jī)融合。

3.3 特色原則

按照教學(xué)內(nèi)容涉及的理論、技術(shù)和方法［3］，物理教學(xué)實驗可分為基礎(chǔ)性實驗和綜合性實驗，其中基礎(chǔ)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(lǐng)域知識綜合應(yīng)用到同一個實驗項目中，與化學(xué)、電工、機(jī)電等教學(xué)實驗室有著不同。教學(xué)實驗室與科研實驗室也存在著一定的差異，因而物理教學(xué)實驗室安全管理的重點(diǎn)難點(diǎn)有其自身特點(diǎn)，實驗室安全管理要符合物理教學(xué)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(guī)范化的目的是為了保障和監(jiān)督教學(xué)實驗的相關(guān)活動順利開展與實施，使之能在科學(xué)規(guī)范下完成教學(xué)目標(biāo)。這就需要安全規(guī)范與實際的教學(xué)實驗保持聯(lián)系和一致，且具有科學(xué)性和實踐性。安全管理規(guī)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(guān)系，不僅要指導(dǎo)和規(guī)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(guī)范基本內(nèi)容

教學(xué)實驗室是教學(xué)實驗環(huán)節(jié)的重要基地［11］，建立科學(xué)的實驗室安全規(guī)范是提高教學(xué)實驗質(zhì)量的基本保障?；A(chǔ)物理實驗主要面向理、工科學(xué)生圍繞力、熱、電、光及近代物理等領(lǐng)域開展基礎(chǔ)實驗研究，綜合性物理實驗是為了進(jìn)一步拓展學(xué)生的知識面，提高對物理基本理論、實驗方法及實驗技術(shù)的綜合運(yùn)用能力，圍繞多個知識領(lǐng)域開展設(shè)計性或研究性實驗。不同類型的教學(xué)實驗，教學(xué)任務(wù)和學(xué)生能力培養(yǎng)是不同的。通過對教學(xué)實驗室科學(xué)與規(guī)范化管理，從而使實驗教學(xué)有序開展，逐漸提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

實驗室安全管理規(guī)范工作是一個系統(tǒng)化工程，它要求實驗室建設(shè)與運(yùn)行管理依托國家相關(guān)法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，落實應(yīng)用到實驗室日常工作，使得相關(guān)工作達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有力保障和支撐教學(xué)實驗［12］。從安全管理視角，借鑒環(huán)境、健康、安全管理體系及實驗室事故類型，規(guī)范安全管理基本內(nèi)容可圍繞人、物、環(huán)境等核心要素進(jìn)行，如組織機(jī)構(gòu)與責(zé)任體系、管理規(guī)章與應(yīng)急預(yù)案、基礎(chǔ)設(shè)施與安全設(shè)備、安全教育與人員培訓(xùn)等方面建立比較詳細(xì)、明確的安全工作基本規(guī)范，不同類別的專業(yè)實驗室，還應(yīng)制定專門的安全管理規(guī)范［9，13］。

教學(xué)實驗室以教學(xué)為主，每年涉及實驗人員多達(dá)數(shù)千人次，相關(guān)管理規(guī)章制度需要健全和不斷完善，如安全責(zé)任制度、實驗室準(zhǔn)入制度、實驗室日常管理制度、實驗事故預(yù)防與應(yīng)急方案等。教學(xué)實驗設(shè)備和器材種類繁多，規(guī)格與性能迥異不同，需要制定相應(yīng)的實驗安全操作規(guī)程、設(shè)備安全使用手冊、重要危險源及設(shè)備使用要求、防護(hù)用品使用和實驗設(shè)備運(yùn)行檢查等規(guī)范。同時，實驗室安全環(huán)境的建設(shè)也是不可或缺的。實驗室安全環(huán)境包括“軟”“硬”兩個方面，硬件方面主要指規(guī)章制度和操作規(guī)程上墻、安全警示標(biāo)志張貼、實驗室安全文化的設(shè)置等，軟件方面主要包括師生安全教育、實驗人員安全培訓(xùn)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(xué)物理實驗課程作為國內(nèi)較早開設(shè)MOOC教學(xué)的實驗課程，已經(jīng)在好大學(xué)在線平臺開設(shè)多年，與大學(xué)物理課程融合開設(shè)，向全校選課同學(xué)開放。雖然目前學(xué)校和學(xué)院都有關(guān)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(chǔ)、常規(guī)的物理實驗設(shè)備和實驗安全操作規(guī)范并不突出。此次規(guī)范化建設(shè)，借助MOOC平臺，將安全教育融入到課程教學(xué)中，作為課程緒論課程的一部分，為學(xué)生提高安全學(xué)習(xí)意識和真正掌握實驗安全規(guī)范提供了更好的保障。

通過梳理物理實驗教學(xué)課程中涉及的主要設(shè)備：直流電源、激光器、采集卡、X光機(jī)、核磁共振等主要、重點(diǎn)設(shè)備以及基礎(chǔ)性、常規(guī)性的實驗室安全操作規(guī)范，形成了一套較適合的基礎(chǔ)安全和物理實驗安全教學(xué)內(nèi)容，融入到物理實驗課程教學(xué)內(nèi)容中。學(xué)生在進(jìn)入實驗室之前，在課程MOOC平臺除學(xué)習(xí)實驗原理性內(nèi)容之外，還需要完成相關(guān)實驗安全內(nèi)容的學(xué)習(xí)同時通過相關(guān)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(xué)網(wǎng)站聯(lián)動，實現(xiàn)與實驗教學(xué)課程相互銜接。將合適的實驗安全教學(xué)內(nèi)容和安全測試安排相結(jié)合，使學(xué)生不僅有學(xué)習(xí)安全操作規(guī)范的具體課程要求，同時也有適當(dāng)?shù)陌踩僮鲗W(xué)習(xí)內(nèi)容，從而將實驗室安全教育落到實處。

5.2 構(gòu)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(xué)習(xí)及安全教育培訓(xùn)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(diǎn)進(jìn)行高度總結(jié)，具有較強(qiáng)的邏輯性與直觀性，可方便師生對安全知識的真?zhèn)闻袆e。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，基于智能手機(jī)的輕型應(yīng)用微信小程序以其靈活、快捷、去繁就簡等特點(diǎn)［14］及自身媒介價值［15］快速普及。構(gòu)建基于微信小程序安全試題庫是針對同學(xué)們智能手機(jī)使用頻率高特點(diǎn)，方便同學(xué)們利用碎片化時間在線學(xué)習(xí)物理實驗室安全知識及操作規(guī)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(chǔ)實驗室、綜合實驗室及實驗室安全管理三個方面進(jìn)行設(shè)計。作為MOOC平臺安全試題庫的補(bǔ)充，主要以安全知識培訓(xùn)為主，通過試題形式，強(qiáng)化同學(xué)們對相關(guān)知識的認(rèn)知和理解，提高進(jìn)入實驗室的安全意識，因此，是以在線形式部署安全試題庫?？紤]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(nèi)容所涉及領(lǐng)域為核心，構(gòu)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(shè)計安全試題庫，滿足不同層次實驗內(nèi)容所需的安全知識體系。

5.3 實驗室規(guī)程及操作規(guī)范制定與更新

實驗室搬遷至新址后，原有各類安全標(biāo)識、操作規(guī)范等掛圖、展板、墻板都需要重新設(shè)計與制作。教學(xué)條件的改善、教學(xué)內(nèi)容的豐富及新型實驗項目建設(shè)，使得實驗室規(guī)程及操作規(guī)范內(nèi)容和適應(yīng)性有了很大變化，如在有磁場環(huán)境中實驗，智能手機(jī)及相關(guān)電子儀器的防護(hù)要求等。因此，實驗室規(guī)程規(guī)范的制定與更新需要結(jié)合具體實驗項目，依托相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以人為本，更科學(xué)更合理地設(shè)計，而不是對原有信息簡單地復(fù)制。

物理學(xué)作為其他自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，與其他學(xué)科有較多的交叉性。物理教學(xué)實驗雖然大型精密實驗設(shè)備儀器不多，但實驗內(nèi)容涉及領(lǐng)域較廣，面對危險源較多，常規(guī)的安全管理要求包括電、機(jī)械、危化品、高低溫、壓力容器使用安全等，具有專業(yè)特點(diǎn)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(chuàng)新實驗室規(guī)程規(guī)范的研究，創(chuàng)新實驗室是滿足師生的科研需求開設(shè)的，包括各類學(xué)術(shù)競賽、課題項目研究等。同時，對實驗室整體安全文化建設(shè)也在新理念下逐步推進(jìn)，包括人文、科技、環(huán)境，并借助多媒體信息技術(shù)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(jù)文檔歸檔內(nèi)容可將其劃分為教學(xué)檔案、設(shè)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(xué)方面所進(jìn)行的探索和實踐及成果經(jīng)驗形成教學(xué)文件與資料，分類存檔為教學(xué)檔案，方便以后需要時為全體教師所使用，是實驗教學(xué)改革的重要依據(jù)。

從安全管理視角出發(fā)，實驗設(shè)備儀器文檔是設(shè)備儀器管理的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)設(shè)備儀器技術(shù)資料的收集、整理、歸檔及鑒定等任務(wù)［17］。從實驗設(shè)備儀器的選型、技術(shù)匹配度、安全使用操作、維護(hù)維修等多方面對教學(xué)實驗順利開展提供重要保障。同時，也為實驗設(shè)備的合理配備、高效利用提供支撐，將設(shè)備經(jīng)費(fèi)投入到更能體現(xiàn)現(xiàn)時科學(xué)技術(shù)特征的實驗項目中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

此次規(guī)范化建設(shè)中，特別規(guī)劃出一定空間安置實驗室文檔管理，對現(xiàn)已有的規(guī)章制度進(jìn)行全面梳理，對缺少的及時補(bǔ)充，對過時的進(jìn)行更新和完善。特別是圍繞實驗室實驗項目進(jìn)行實驗設(shè)備儀器文檔的完善與建立，包括操作、使用、維護(hù)及應(yīng)急處理等。同時，也建立了實驗室環(huán)境管理文檔，包括實驗室平面圖，消防設(shè)施、安全裝置等指示圖。

另外，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，在安全管理上也在探索設(shè)計和制定事故預(yù)防和應(yīng)急預(yù)案、實驗防護(hù)用品使用規(guī)程及重點(diǎn)實驗設(shè)備安全檢查制度等。

6 結(jié) 語

實驗室運(yùn)行規(guī)范程度是衡量實驗教學(xué)水平及教學(xué)質(zhì)量的重要標(biāo)志。安全管理規(guī)范化是要求教學(xué)實驗室在貫徹國家相關(guān)法律法規(guī)，分層落實實驗室安全工作與責(zé)任，保障實驗室安全運(yùn)行，不僅護(hù)航教學(xué)實驗與科研工作平穩(wěn)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(xué)科不斷發(fā)展及“雙一流”高校建設(shè)，新的管理理念、安全技術(shù)、實操方法的引進(jìn)，會不斷充實和完善現(xiàn)有實驗室安全管理規(guī)范，使之能契合時代發(fā)展的需要，以確保教學(xué)實驗室安全可靠運(yùn)行。