“五位一體安全防范”機(jī)制在本科化學(xué)實驗教學(xué)中的探索

徐慶紅，陳詠梅，張麗丹，靳蘭，崔猛，曹鼎，李剛，李春闖，張春婷

1北京化工大學(xué)化學(xué)學(xué)院化學(xué)實驗教學(xué)中心，北京 100029

2北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100029

實驗過程的安全性和實驗室的安全性一直是各級各類學(xué)校乃至國家對學(xué)生實驗的基本要求。近年來，教育部出臺了一系列關(guān)于加強(qiáng)實驗室安全工作的重要文件[1,2]，均對學(xué)生實驗過程中的安全性及實驗室的安全管理作出了明確規(guī)定和要求。2019年5月24日，教育部在《關(guān)于加強(qiáng)高校實驗室安全工作的意見》中指出，目前“高校實驗室安全事故仍然時有發(fā)生，暴露出實驗室安全管理仍存在薄弱環(huán)節(jié)，突出體現(xiàn)在實驗室安全責(zé)任落實不到位、管理制度執(zhí)行不嚴(yán)格、宣傳教育不充分、工作保障體系不健全等方面”[1]。習(xí)近平總書記在黨的十九大工作報告中強(qiáng)調(diào)，“樹立安全發(fā)展理念，弘揚(yáng)生命至上、安全第一的思想，健全公共安全體系，完善安全生產(chǎn)責(zé)任制，堅決遏制重特大安全事故，提升防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力”。近年來發(fā)生的一系列實驗室安全事故，例如，2016年9月21日，東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院某實驗室發(fā)生爆炸[3]；2018年12月26日，北京交通大學(xué)市政與環(huán)境工程實驗室發(fā)生爆炸燃燒事故[4]；2019年2月27日，南京工業(yè)大學(xué)某實驗室發(fā)生火災(zāi)[5]等等。上述實驗室安全事故的發(fā)生均造成了不同程度的人員傷亡，給國家財產(chǎn)和社會穩(wěn)定以及部分家庭幸福帶來了一定程度的負(fù)面影響。因此，遏制實驗安全事故的發(fā)生，對于優(yōu)化和穩(wěn)定學(xué)校教學(xué)環(huán)境、為國家培養(yǎng)高素質(zhì)人才具有重要意義。

有效防范學(xué)生實驗過程中以及非實驗狀態(tài)下實驗室安全事故的發(fā)生，除了制定嚴(yán)格的規(guī)章制度并認(rèn)真執(zhí)行之外，加強(qiáng)對學(xué)生的實驗安全教育、提高其實驗安全防范意識至關(guān)重要。北京化工大學(xué)(以下簡稱“北化”)化學(xué)實驗教學(xué)中心經(jīng)過多年的實驗教學(xué)探索，逐漸形成了“實驗技術(shù)講座”“實驗安全與環(huán)保大課堂”“實驗項目實施過程中的安全講解及演示”“實驗室突發(fā)事故緊急疏散演練”“消防滅火演練”五位一體的化學(xué)實驗安全防范機(jī)制(如圖1所示)，極大地提升了學(xué)生化學(xué)實驗過程中的安全防范意識，效果顯著，具有借鑒性和推廣性。本文將對上述“五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)機(jī)制進(jìn)行詳述，并分析其實施的必要性，為化學(xué)實驗安全教育提出建議。

圖1 “五位一體”化學(xué)實驗安全防范教學(xué)體系框架圖

1 “五位一體”化學(xué)實驗安全教育教學(xué)體系簡述及實施的必要性

五要素中的第一部分是在每學(xué)期開學(xué)初對學(xué)生開展實驗前3學(xué)時的“實驗技術(shù)講座”。講座內(nèi)容包括介紹本學(xué)期內(nèi)要完成的實驗項目、實驗項目中所涉及的關(guān)鍵實驗技術(shù)、儀器設(shè)備的使用方法及注意事項、實驗室規(guī)章制度等，使學(xué)生對學(xué)期內(nèi)所要進(jìn)行的實驗有一個基本了解。多年的教學(xué)證明，在學(xué)生進(jìn)入實驗室前進(jìn)行“實驗技術(shù)講座”是完全必要的，此教學(xué)環(huán)節(jié)不但能夠加深學(xué)生對于實驗項目的認(rèn)識，而且能夠讓學(xué)生對所要掌握的基本實驗技能做到一定程度的了解，為后續(xù)的安全實驗打下一定基礎(chǔ)。

由于在中學(xué)階段大部分學(xué)生并沒有受過系統(tǒng)的化學(xué)實驗技能訓(xùn)練，所以絕大部分大學(xué)一年級學(xué)生缺乏實驗安全方面的知識，因此，在本科生中開設(shè)化學(xué)實驗安全課程顯得至關(guān)重要。通過教師課堂講解，學(xué)生能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí)到國家有關(guān)安全實驗的法規(guī)、化學(xué)實驗安全理論知識、緊急處置事故的有效做法以及如何防范實驗過程中危險因素的發(fā)生等。通過課堂理論學(xué)習(xí)，達(dá)到理論指導(dǎo)實踐的目標(biāo)。

“實驗項目實施過程中的安全講解及演示”是針對每一個具體實驗項目而設(shè)定的教學(xué)環(huán)節(jié)，由任課教師通過針對實驗項目實施過程中學(xué)生可能遇到的安全事項進(jìn)行詳細(xì)講解以及糾正學(xué)生實驗過程中出現(xiàn)的錯誤實驗操作來實現(xiàn)，是最直接的安全實踐教育環(huán)節(jié)，也是最重要的教育環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，教師是實施教學(xué)的主體，并起主要作用。教師素質(zhì)的高低和對實驗技能以及安全知識的掌握程度直接影響教學(xué)效果。通過上述教學(xué)過程，學(xué)生快速地將理論和實踐結(jié)合起來，不但能夠加深學(xué)生對理論知識理解的深度和廣度，而且使其快速地掌握實驗操作安全技能，達(dá)到由表及里的學(xué)習(xí)目的。

在上述三方面對學(xué)生進(jìn)行安全教育的同時，周期性地進(jìn)行實驗室突發(fā)事故安全逃生演練和滅火演練是保障學(xué)生人身安全和國家財產(chǎn)安全的預(yù)防性措施和重要方式，對于營造實驗室安全氛圍、推進(jìn)實驗室安全教育常態(tài)化制度化、鞏固“平安校園”的創(chuàng)建成果、確保校園安全穩(wěn)定形勢具有重要意義。近幾年發(fā)生的一系列重大實驗室安全事故而造成的人員傷亡除了與實驗室安全防范意識薄弱有關(guān)外，還與學(xué)生應(yīng)對突發(fā)性事故不知所措、不能很好地安全逃離事故現(xiàn)場而保全自己有很大關(guān)系。剛進(jìn)入大學(xué)不久的本科學(xué)生對實驗室安全逃生知識非常缺乏，不能在危急時刻有效地保護(hù)自己，大部分同學(xué)甚至不知道滅火器如何使用。因此，進(jìn)行實驗室突發(fā)事故安全逃生演練及教會學(xué)生如何正確地使用滅火器是學(xué)生實驗室安全教育的重要環(huán)節(jié)。

2 “五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)機(jī)制內(nèi)容詳析

在講授實驗技能基礎(chǔ)上，教師在“實驗技術(shù)講座”過程中向?qū)W生詳述實驗操作中的安全注意事項是該項教學(xué)的重要任務(wù)。例如，實驗中禁止飲食、進(jìn)入實驗室后應(yīng)立即佩帶防護(hù)眼鏡、實驗過程中要將長發(fā)扎束起來、禁止裸露腿部和腳面、實驗室中如何安全使用電器等等，這些都是“實驗技術(shù)講座”的重要內(nèi)容。教師要向?qū)W生詳解《學(xué)生化學(xué)實驗守則》，最終使學(xué)生深深地打上安全實驗的烙印。在實驗技術(shù)講座過程中，可以設(shè)置一些實驗安全知識問答題，增強(qiáng)學(xué)生聽課的積極主動性和師生互動性。在課后通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實驗安全知識問卷調(diào)查，了解學(xué)生對實驗中的安全關(guān)注點，往往能夠起到事半功倍的效果。

筆者認(rèn)為針對一年級本科生進(jìn)行的“實驗技術(shù)講座”應(yīng)該涉及以下幾個方面內(nèi)容：

(1)重點講授《學(xué)生實驗守則》和《化學(xué)實驗室安全守則》。

(2)簡要介紹化學(xué)實驗室用水、化學(xué)試劑使用和保存以及氣體鋼瓶使用等常識知識。

本文研究結(jié)果顯示,實施優(yōu)質(zhì)護(hù)理服務(wù)模式的觀察組患者的骨折愈合時間顯著短于實施常規(guī)護(hù)理的對照組,關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況也顯著優(yōu)于對照組,觀察組的護(hù)理滿意度顯著優(yōu)于對照組,差異均有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。該研究結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)[5]報道相符。綜上所述,應(yīng)用優(yōu)質(zhì)護(hù)理服務(wù)模式對骨折患者進(jìn)行護(hù)理干預(yù),促進(jìn)骨折愈合,能夠顯著提高患者的骨折恢復(fù)優(yōu)良率,值得臨床上廣泛應(yīng)用。

(3)重中之重講授實驗中意外事故的處理方式及注意事項。其中包括：割傷、燙傷、酸燒傷、堿燒傷、溴腐傷、觸電的處理；金屬汞保存；電器著火、易燃物著火的處理方式；滅火器的基本使用方法等。

(4)簡要介紹化學(xué)實驗室常用的玻璃儀器及其使用注意事項。

上述內(nèi)容的講解使學(xué)生在獨(dú)立進(jìn)行化學(xué)實驗前能夠基本了解化學(xué)實驗安全常識性內(nèi)容。

“實驗安全與環(huán)保課堂學(xué)習(xí)”是對學(xué)生進(jìn)行實驗安全教育、增加學(xué)生實驗安全知識的主體部分，可以通過在低年級本科生中開設(shè)“化學(xué)實驗安全”課程來實現(xiàn)(本課程在北化系專業(yè)必修課，24學(xué)時，1.5學(xué)分)。課程教學(xué)應(yīng)該包括實驗操作的安全與規(guī)范化、化學(xué)品安全、實驗室廢棄物處理、防護(hù)用具與消防器材的使用、常見的實驗事故應(yīng)急處理等章節(jié)內(nèi)容。通過教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)講解，學(xué)生要基本上掌握化學(xué)實驗安全操作技能知識點、化學(xué)試劑和氣體鋼瓶的安全使用及保存規(guī)則、實驗室的安全管理、實驗過程中的偶發(fā)安全事故處理、實驗過程中人身安全防護(hù)等方面的知識，并逐步形成系統(tǒng)的實驗安全理論知識體系。

教師在實驗室針對具體實驗項目中所涉及安全細(xì)節(jié)講解、對學(xué)生實驗過程中涉及安全的操作錯誤糾正則是上述理論學(xué)習(xí)在實踐中的具體應(yīng)用。實驗教師要將實驗安全細(xì)節(jié)安排到實驗講解環(huán)節(jié)中，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)注重這些細(xì)節(jié)和環(huán)節(jié)的重要性，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)實驗操作的安全性是事關(guān)家庭、學(xué)校乃至國家的大事；實驗課教師同時要準(zhǔn)確無誤地教會學(xué)生實驗操作技能。在學(xué)生實驗過程中，教師要加強(qiáng)巡視力度，對學(xué)生操作中出現(xiàn)的錯誤及時加以糾正，使學(xué)生短時間內(nèi)改正錯誤并快速掌握實驗基本技能。只有這樣，才能真正達(dá)到實驗教學(xué)之目的。

化學(xué)實驗實施過程中危險性時刻存在，但只要我們認(rèn)真科學(xué)地按照規(guī)范要求進(jìn)行實驗，以高度認(rèn)真的態(tài)度對待操作中的每一個細(xì)節(jié)和環(huán)節(jié)，就一定能夠避免一切危險事故的發(fā)生。但如果發(fā)生了一些突發(fā)性和不可預(yù)知性事故，例如火災(zāi)，能夠及時撲滅是最好的結(jié)果；如果不能夠撲滅，第一時間快速且安全撤離事故現(xiàn)場則是最佳抉擇，因此，化學(xué)實驗室定期進(jìn)行“實驗室突發(fā)事故緊急疏散演練”是防患于未然的必要做法，當(dāng)然，進(jìn)行“演練”活動需要學(xué)校保衛(wèi)、后勤等部門的密切配合。現(xiàn)代化的實驗大樓一般都配備有火情報警和防火閘門系統(tǒng)。演練時，學(xué)校安保部門通過釋放煙幕彈模擬火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場，同時開啟實驗樓內(nèi)火情報警系統(tǒng)，參與演練的學(xué)生在教師的正確指導(dǎo)下有秩序、快速且安全地撤離現(xiàn)場。實現(xiàn)上述目標(biāo)，對參與演練的教師和學(xué)生進(jìn)行演練前的培訓(xùn)是必要的。經(jīng)過培訓(xùn)和現(xiàn)場演練，學(xué)生們基本上能夠掌握火災(zāi)事故現(xiàn)場安全逃生的方法。

對于小范圍的著火現(xiàn)場，針對不同的著火類型利用對應(yīng)功能滅火器能夠進(jìn)行有效滅火。不同種類滅火器具有不同的滅火功能，學(xué)生在“化學(xué)實驗安全”課程學(xué)習(xí)中能夠?qū)W到這方面知識。但滅火器的使用方法除了課堂上學(xué)習(xí)之外，進(jìn)行實物性操作練習(xí)是非常必要的。在消防專家的指導(dǎo)下，根據(jù)風(fēng)向及風(fēng)速大小，以及所要撲滅火焰的屬性，正確打開滅火器消防栓對火焰進(jìn)行撲滅。“消防滅火演練”是達(dá)到上述學(xué)習(xí)目的的重要手段。

3 “五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)體系的實施效果分析

“五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)機(jī)制在北化化學(xué)實驗教學(xué)中心已經(jīng)實施十余年。多年的教學(xué)實踐證明，此教學(xué)方法能夠有效且快速提高低年級本科學(xué)生的實驗安全操作技能和綜合化學(xué)素養(yǎng)。中心針對一、二年級四個學(xué)期不同階段實驗教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生進(jìn)行實驗技術(shù)講座，同時實施網(wǎng)上實驗安全答題測試合格后實驗室準(zhǔn)入制度，強(qiáng)化學(xué)生實驗安全防范意識。針對一年級本科生開設(shè)的“化學(xué)實驗安全與環(huán)保”課程教學(xué)效果表明，學(xué)生能夠在課堂上短時間內(nèi)獲得大量的實驗安全操作技能知識，同時將這些理論知識與具體的實驗操作過程相結(jié)合，達(dá)到了快速且全面熟練掌握實驗技能的目的。此外，化學(xué)實驗教學(xué)中心主導(dǎo)的一年一度“實驗室安全逃生演練”(如圖2所示)及“消防演練”(如圖3所示)對于提高學(xué)生安全防范意識發(fā)揮了積極作用，受到了學(xué)生的普遍歡迎和各方面的高度評價。例如，2020級化學(xué)專業(yè)學(xué)生A在其學(xué)習(xí)心得中寫道：在課程的學(xué)習(xí)中，老師們不僅“授人以魚”，更是“授人以漁”，他們不僅把關(guān)于化學(xué)實驗安全的各種知識教授給我們，更是教會了我們學(xué)會利用手頭上可支配的資源去自己進(jìn)行實驗安全方面的建設(shè)，在MSDS (Material Safety Data Sheet，化學(xué)品安全數(shù)據(jù)說明書)上查詢各種化學(xué)品的詳細(xì)信息有助于培養(yǎng)我們實驗安全的意識；通過各種實驗安全事故的真實案例，使我們認(rèn)識到化學(xué)實驗中安全的重要性，實驗安全事故輕則造成國家財產(chǎn)損失，重則危及生命安全，千萬要養(yǎng)成良好的規(guī)范操作習(xí)慣；實驗室安全疏散演練點和滅火器使用演練，更有助于培養(yǎng)我們的實驗安全意識，掌握安全實驗的要義，掌握緊急情況下逃生的正確方法以及不同滅火器的使用方法。2020級化學(xué)專業(yè)學(xué)生B認(rèn)為，學(xué)校所進(jìn)行的一系列實驗安全課程教育意義重大，尤其對大一新生是最明智的決定。實驗的安全性永遠(yuǎn)是最重要的，如果實驗過程中發(fā)生安全事故并造成人員傷亡，實驗教學(xué)的意義蕩然無存。最后他寫到，“毋臨渴而掘井，宜未雨而綢繆”，實驗安全課程的學(xué)習(xí)從根本源頭上減少實驗事故的風(fēng)險，不但使我們學(xué)生增加了實驗安全的知識、學(xué)會了實驗安全的操作，而且必將有效地降低實驗事故發(fā)生概率，一舉多得。化學(xué)實驗教學(xué)中心“五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)機(jī)制的成功實施也得到了學(xué)校及學(xué)院層面的高度重視。化學(xué)學(xué)院官方網(wǎng)站對該教學(xué)體系進(jìn)行了詳細(xì)報道[6]，“五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)機(jī)制獲得了北京化工大學(xué)2021年教學(xué)改革成果二等獎，并成功入選北京化工大學(xué)2021“德智體美勞教育教學(xué)改革研究”資助項目。

圖2 北京化工大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中心組織的“實驗室安全逃生演練”照片

圖3 北京化工大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中心組織的“消防演練”照片

“五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)機(jī)制在防止教學(xué)安全事故的發(fā)生以及提高學(xué)生實驗技能方面效果明顯。北化本科生化學(xué)實驗教學(xué)數(shù)年來未發(fā)生過任何安全事故，甚至割傷及燙傷等小事故也基本上沒有發(fā)生過。另外，該體系的教學(xué)效果也可以從近年來北化學(xué)生參加的各級化學(xué)實驗競賽成績上反映出來。2017-2020年，北化學(xué)生在北京市大學(xué)生化學(xué)實驗競賽中成績非常突出(從表1中數(shù)據(jù)可以看出[7])，一直穩(wěn)居前五的位置(每年有25到30個左右學(xué)校參加比賽)，學(xué)生的實驗技能和對實驗過程中的細(xì)節(jié)處理能力已經(jīng)走在同級別高校前列。在2021年“第二屆全國大學(xué)生化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計競賽總決賽”中，北化參賽隊獲得了“一等獎”佳績。

表1 2017-2020年北京化工大學(xué)學(xué)生在北京市大學(xué)生化學(xué)實驗競賽中的獲獎情況

北京化工大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中心“五位一體”安全教學(xué)機(jī)制也受到了兄弟院校的普遍關(guān)注，產(chǎn)生了一定的輻射效果。中心自2018年以來先后接待了吉林大學(xué)、華中師范大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)等高校化學(xué)實驗教學(xué)中心來訪，就實驗安全教育進(jìn)行深入探討。“五位一體”安全教學(xué)機(jī)制得到了來訪院校教師們的高度認(rèn)可。

4 “五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)體系的創(chuàng)新性

“五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)機(jī)制將化學(xué)實驗過程中學(xué)生的操作規(guī)范性與實驗安全、廢棄物處理與環(huán)境保護(hù)緊密結(jié)合起來，將實驗技能提升、人身安全和國家財產(chǎn)安全緊密結(jié)合，全面提高學(xué)生實驗過程中的規(guī)范性、細(xì)致度和社會責(zé)任感。這些課程思政元素與化學(xué)實驗教學(xué)相結(jié)合是“五位一體安全防范”教學(xué)機(jī)制的顯著創(chuàng)新之處。

注重理論知識講解和實踐相結(jié)合，并使二者產(chǎn)生“火花”和“共振”，是“五位一體安全防范”教學(xué)機(jī)制的獨(dú)特之處。“五位一體安全防范”機(jī)制注重“五位”一體化及它們之間的協(xié)同效應(yīng)。“實驗技術(shù)講座”是該機(jī)制的起始環(huán)節(jié)；“實驗安全與環(huán)保課堂學(xué)習(xí)”是在第一環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上緊接著實施的第二環(huán)節(jié)；教師在實驗項目講解過程中針對具體實驗技術(shù)進(jìn)行安全知識講授，是加強(qiáng)學(xué)生對實驗安全理論知識的理解、運(yùn)用和鞏固；“實驗室突發(fā)事故緊急疏散演練”以及“消防滅火演練”是對上述三個教學(xué)環(huán)節(jié)的重要補(bǔ)充。相互協(xié)調(diào)一致又循序漸進(jìn)，最終達(dá)到最佳的教學(xué)效果。“五位一體安全防范”教學(xué)機(jī)制的獨(dú)特教育模式，其良好的教學(xué)效果被多年的實踐所證明。

5 結(jié)語

“五位一體”化學(xué)實驗安全教學(xué)機(jī)制是北京化工大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中心數(shù)年形成的一種防范實驗事故發(fā)生、迅速提高學(xué)生整體實驗技能的教學(xué)方法，它將“實驗技術(shù)講座”“實驗安全與環(huán)保課堂學(xué)習(xí)”“實驗項目實施過程中的安全講解及演示”“實驗室突發(fā)事故緊急疏散演練”“消防滅火演練”融為一個密不可分的統(tǒng)一整體。該教學(xué)模式在強(qiáng)調(diào)實驗安全知識理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，重點放在學(xué)生的實驗技能提升之上，同時強(qiáng)化實驗過程中的安全防范意識和自我保護(hù)意識，達(dá)到實驗技能訓(xùn)練和保障良好教學(xué)秩序之目的。