实验室安全准入平台建设与实践

朱 睿 刘艳霖 王国胜 方建宁

1.深圳信息职业技术学院交通与环境学院工程中心 广东深圳 518000

2.深圳信息职业技术学院数字媒体学院 广东深圳 518000

实验室是高校开展教学的重要场所，是培养高技能型人才和创新型人才的主要阵地。实验室安全是教学和科研工作开展的保障，是高校安全环境和文化建设的重要内容。为提高实验室人员的安全意识、安全素养，高校围绕实验室的安全准入工作开展了许多建设和探索工作。以信息系统管理为手段，以仿真体验为特色，整合资源、创新技术，建设基于虚拟仿真技术的实验室安全准入平台，可成为实验室安全准入机制有效推进的载体。

1 实验室安全准入建设的必要性

近年来，随着职业教育理念的不断深入，高校实践教学的比例不断加大，加之招生规模的扩张，实验室的需求与日俱增，因仪器设备操作不当，实验行为不规范而导致的安全事故时有发生，严重影响正常的教学和科研秩序[1]。高校安全认知和安全知识学习却不容乐观，某医科大学针对9个专业500名学生进行实验室生物安全认知情况调研，资料显示，52.6%的学生经历过实验室伤害事件，仅有18.0%的人了解实验室生物安全，只有3.8%的人知道如何处理生物实验室发生的意外事件[2]。另一项针对151名农科专业硕士研究生的调查表明，大多数学生不了解所处实验环境的基本安全设施，缺乏报警、安全逃生、消防等方面知识；在接触过危险化学品的学生中，只有28.3%的学生清楚危险化学品的性质；超过一半学生忽视在实验过程中对自身的保护；50%以上被调查者不熟悉实验废弃物处置方法[3]。因此，对实验人员进行安全教育与考核，建立实验室安全准入机制显得尤为必要。

然而，当前高校实验室安全准入机制的建设还有许多不足之处。首先，安全培训与考核平面化。大部分高校的安全培训工作流于形式，通过讲座、印发安全资料、观看视频等方式对学生进行授课，学习途径单一，没有吸引力。对于当代充满活力的大学生而言，科学而生动的安全教育建设显得尤为必要。安全培训应是一门体验为主的学习课程，而单一平面的学习形式无法体现安全操作、安全应急等场景学习，安全实践能力培养不尽人意。其次，安全培训与考核工作不成体系，不同专业背景、不同工作岗位对实验安全知识有个性化的需求，需要进行分门别类开展。目前，各高校对特定需求的培训与考核主要由二级学院部门有针对性地组织实施，没有统一的标准，各行其是，难以形成有效的垂直监控。再次，实验室准入工作缺乏有效的联动机制。要想全面系统地开展安全准入工作，需要教务部门、资产管理部门、保卫部门等协调工作。而联动这些部门，往往通过人员沟通、信息报备等形式，没有统一有效的共享平台，管理成本大。最后，安全准入的管理缺乏动态调整机制，当学生通过安全考核后，学校准予其进入实验室学习，这种准入是静态管理，而学生在实验室的行为是一个动态过程，许多高校对这样的特点往往忽视，没有建立动态的监管机制。

2 国内外实验室安全准入建设情况

欧美国家很早就开始实施实验室安全准入制度。美国高校对实验人员安全培训项目和考核都有严格规定和准入门槛，未经培训和考核，不得进入实验室。培训内容丰富，覆盖了普通安全、化学安全、生物安全、辐射安全、废弃物处理规程等方面的安全知识。培训手段多样，包括电子材料、网络视频材料、集中听课等形式[4]。英国高校除安全培训机制外，还建立了实验室健康安全管理审查制度，督促系部等有效执行安全总则，审查结果及整改方案及时反馈，促使系部及时进行安全整改[5]。加拿大高校的实验室安全培训与美国相似，特色是根据员工安全与环保知识的差异进行匹配的培训项目和考试，通过教育培训可获得实验室“准入卡”，并通过刷卡人的使用记录追溯责任，即“刷卡即责”[6]。

近年来，随着国家对“以人为本，健康安全”等安全工作新理念的提出，我国高校也开始试点实验室安全准入工作[7]。高校实验室安全准入工作主要从管理约束、培训方式等方面开展，形成一定工作经验。在管理约束方面，大部分高校实施学校、学院、实验室的三级管理体制，从管理制度到安全操作进行培训考核，形成联动机制，培养安全理念和安全素养。有些高校准入门槛非常严格，如江南大学本科生不通过安全考试不能进入选课环节，硕士研究生不通过安全考核不能进入开题环节，新入职的教职工不通过考核不能参加教师资格考试[8]。东南大学对从事承压类、机电类特种设备的人员须取得“特种设备作业人员证”才可以从事相应作业[9]。部分高校还分门别类地设置培训内容，如浙江大学按照不同专业分为通识类、生物医学类、化学类、机械建筑类、电气类、辐射安全类等培训内容[10]。在培训方式上，一些高校设置安全培训课程，与学分挂钩。如清华大学的实验室安全学[11]，北京大学的北京大学实验室安全基础课程，浙江大学的高等学校实验室安全概论课程等，将安全教育纳入课程教学体系。天津大学把大学生安全法制教育纳入总学时，按0.5学分计入学生学习档案[12]。有些高校还开发视频和题库，丰富培训形式。如北京大学采用将安全讲座分专业拍摄成视频讲座，视频课件模拟真实课堂。江南大学、东南大学等使用试题库作为学习内容，学生可以通过在线学习题库的方式进行实验室安全知识培训。

3 实验室安全准入平台建设与运行

实验室安全准入平台建设基于虚拟仿真技术，以“系统学习、情景体验、信息共享”为建设原则，以建设立体化、智能化的学习系统和结果与过程管理双并重的准入认证系统为目标，凸显3D仿真体验特色，采用U3D技术进行开发实验室安全培训、考核和准入认证平台。安全准入平台由学生登入模块、虚拟仿真学习模块、考试考核模块、准入认证模块、信用反馈模块和后台管理模块构成(安全准入平台架构如图1所示)。

图1 实验室安全准入平台架构图

3.1 学生登入

学员登入模块是实验室安全准入平台的前端，负责学生信息收集和认证的功能。系统要求学生以学号或教工号进行登入，并填写相关的人员信息，上传照片。学生信息填报完成，即刻在后台生成学籍档案，关联学校教务学分系统。

3.2 虚拟仿真学习

虚拟仿真学习模块是实验室安全准入平台的核心和特色，承担安全知识系统学习的组织和实施功能。系统由安全管理制度学习、安全操作仿真系统以及应急情况处理仿真系统组成。

3.3 安全管理

安全管理制度包含实验室管理制度、实验实训管理制度、实验室安全制度、危险化学品管理制度、应急预案等规章制度，以电子书浏览、视频学习为主要学习形式。

3.4 安全操作

安全操作仿真设计真实的实验室场景，进行仿真虚拟学习。首先是实验室的安全环境、安全设施等认知的学习。主要设置实验室消防楼道逃生、灭火器使用、应急救援用品使用、安全警示标志识别等通用安全学习内容，特殊实验室如化学实验室，还包含洗眼器使用、洗淋装置使用、劳保用品穿戴等内容。其次是实验后的清理工作仿真学习，包括清理过程中个人防护用品的穿戴、清理整理试验台、清洗实验仪器、关闭设备、水源、电源，填写实验记录表，整理和更换工作服，离开实验室等内容。最后是特定操作场景的体验与学习。涉及化学类、生物类、机械类、辐射类的实验，风险系数较大，针对特定操作场景进行设计和模拟，让学生在开展实验前有所认知，提高实验安全系数。

3.5 应急情况处理学习

应急情况处理仿真是虚拟仿真学习模块的重要内容，通过集成实验室安全事故的场景，以VR技术进行体验式教学。应急情况处置培训模拟学生违规操作产生的第一现场，以火灾事故应急处置、触电事故应急处置、突发停电停水应急处置以及危险化学品伤害应急处置4大板块开展。火灾事故应急处置由灾情报告、应急疏散、火灾扑救、烧伤急救处理等学习情景构成；触电事故应急处置则按照触电解脱、现场急救两个环节开展；突发停电停水应急处置由维护秩序、意外事故防止组成；危险化学品伤害应急处置是针对化学类、生物类等实验设计的内容，由危险目标和危险种类识别、实验室化学品泄漏处置、化学品爆炸处置、割伤烫伤伤害处理、火灾处理、人员疏散等情景组成。

3.6 考试考核

考试模块是检验学生学习效果的节点，设置通识考试、专业考试和特定考试3个考试板块。学生通过登入账号，由后台识别专业和实验室需求分析，按照管理员的设定出题，完成随机组卷。学生考试的成绩汇总到后台管理模块。考试形式由题库考试和仿真考试组成。其中，题库考试采用选择题的形式，在线作答；仿真考试则采用场景虚拟仿真的形式，对安全操作、应急情况处理进行综合考核。所有学生必须完成通识考试，化学类、生物类和机械类的学生还要参加专业考试。部分有科研或技能竞赛需求的教师和学生还要完成特定考试考核，以获得实验室常规教学时段外的使用权。

3.7 准入认证

准入认证模块是学生进行考试后获得实验室准入许可的环节，与学校教务系统和门禁系统进行功能接驳，实现信息共享、协同管理。通过考试系统的学生，颁发实验室电子准入证，计入学分，在后台生成准入人员档案。通过特定考试的教师和学生，由后台管理人员进行再次核实，颁发更高级别的准入证，同时在实验室门禁系统实现权限开放，准予其自主进入实验室。

所有准入学生在准入认证中还须签订安全承诺书。安全承诺可根据具体专业定制，设定特定条款，理清职责和义务。学生阅读承诺书无异议后，通过点击确认实现签名，同时在后台归档。安全承诺书签订完成后，再由一级管理员(校级主管部门领导)和二级管理员(部门主管领导)进行核查与签署，构建三级准入责任体系。

3.8 信用反馈模块

信用反馈模块，通过与学校监控系统关联和实训教师走访等形式记录实验室准入人员的安全行为，在后台生成信用档案，全程实施动态管理，确保实验安全的过程管理。首先，对通过考试的用户，记入白名单账户，初步开放准入权限。未通过考试的学生，准予一次补考，如补考未能及格，记入重修名单。安全考试中作弊的学生记入黑名单。其次，通过电子监控记录学生实训室使用情况，发现严重违规操作，记入黑名单。征集实训教师的反馈意见，对违规操作情况进行核实和登记，严重者记入黑名单。最后，对进入信用系统黑名单的用户，取消准入资格，不再给予实验室准入资格，同时也取消其相应的学分。

3.9 后台管理模块

后台管理模块是实验室安全准入平台的总指挥，统筹其他模块的工作，通过大数据集成，分配学习资料，组成考试试卷，建立学生档案库，动态调整学生的备案信息，实现痕迹化管理。后台管理模块由学籍信息管理、学习资料管理、试卷题库管理、成绩档案管理以及信用档案管理等构成。后台管理设置3个级别的管理权限，为一级管理员、二级管理员以及三级管理员。一级管理员为学校的实验室主管部门领导，拥有所有权限；二级管理员为具体的使用部门负责人，具有用户设立和更改、学习资料修改、考试组织等权限；三级管理员是具体实验室管理员，负责学习模块开放、信用信息登记等。

4 实验室安全准入平台的实施效果

近一年来，深圳信息职业技术学院在环境工程、室内检测与控制技术、建筑工程管理、城市轨道交通运营与管理、汽车电子技术以及园林工程等专业开展试点，推行实验室安全准入平台，得到广大师生的认可，获得良好的反响和评价。

第一，增加安全培训的实操体验，提升培训效果。实验室安全准入平台依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，用形象逼真的动画来表达抽象的安全操作理论，使之具体化，从而使安全培训更加生动、逼真、立体。还可模拟危险性安全操作演示实验，避免在真实安全学习中因操作不当而出现危险情况。

第二，增强安全教育的趣味性，实现互动教学。实验室安全准入平台将3D虚拟现实仿真软件与VR硬件设备相结合，利用头戴式显示设备将学生的视觉、听觉集成到虚拟场景中，引导学生产生一种身临其境的交互感，有助于启发思维，增强培训的趣味性。

第三，建立多元化、标准化，的安全教育。实验室安全准入平台集成通识类、生物类、化学类、机械类和辐射类的安全培训知识，以标准化的教案、程序化的教学组织策略进行教学，是一种不依赖于教师的培训方式。同时，它自动辨别和掌握学生安全学习情况，在程序内实现学习与考核，考核与反馈无缝结合。

第四，可实现共享性、动态化的安全管理。实验室安全准入平台通过设置后台信息管理模块可有效对接学校的学分系统、门禁系统和监控系统，建立数据库，实现信息共享。设置信用管理模块实时跟踪实验人员的安全动态，更新信息，实现动态管理。