材料化学类研究生《实验室安全学》课程的探索与实践

朱利安，王丹琴，余艺平，叶益聪，温柳

（国防科技大学 空天科学学院，湖南 长沙）

一 引言

高等学校实验室是人才培养和科学研究的重要基地，在培养学生的动手实践能力和协作创新能力过程中发挥着不可或缺的支撑作用[1]。鉴于高校实验室类型多样、探索性实验多、风险难以预见、人员流动性大等特点，且随着高校的快速发展和办学规模的不断扩大，高校实验室安全问题变得日益严峻[2-5]。近年来高校实验室安全事故频出，给高校的正常教学科研工作带来了不利影响，有些事故甚至付出了生命的代价，这些都时刻提醒我们加强高等学校实验室安全工作刻不容缓[6-9]。

相关调查结果显示，引发安全事故的基本要素中，人的不安全行为占了很大比例，因此，加强实验室人员的安全教育是一项紧迫和重要的工作。2019年《教育部关于加强高校实验室安全工作的意见》强调，高校要持之以恒，狠抓安全教育宣传培训，创新宣传教育形式，宣讲普及安全常识，强化师生安全意识，提高师生安全技能，做到安全教育的“入脑入心”，达到“教育一个学生、带动一个家庭、影响整个社会”的目的。

为此，国防科技大学材料学科在新制定的研究生培养方案中开设了《实验室安全学》这门实验课程，作为材料、化学等相关工科专业的通识课程。该课程作为一门实验安全常识和技能的知识普及类课程，具有涉及领域广泛、内容繁杂等特点，既包含消防安全、电气安全等日常生活中接触较多的通识安全教育，也包含机械安全、危化品安全等专业安全基础知识，同时重点关注与我校材料化学学科专业密切相关的安全理论知识和技术。虽然课程内容多，知识点琐碎，但难度不大，如果采用传统的以教师讲授为主的课堂教学模式，很容易让学生感到枯燥，导致学生的学习参与度和获得感偏低[10-13]。如何通过合理的教学设计和新颖的教学方法应用[14-15]，激发学生的学习兴趣，改变其被动学习方式，提高学生参与学习的主动性和积极性，是这门课程的教学难点，同时也是课程教学改革的出发点。

本文基于我校《实验室安全学》课程建设和教学改革探索和实践，介绍课程在教学内容设计、教学方式改革、考核评价手段改革及配套教学资源建设方面的实践举措，以期为高校实验室安全教育培训和安全文化建设等提供参考。

二 教学内容设计

课程的教学内容服务于课程的教学目标。《实验室安全学》课程的教学目标是通过课程理论教学和实践训练让学生牢固掌握实验室中涉及的主要危险源及相关安全知识，学会必要的安全防护、安全事故应急处置、救援和自救的常识及技能，树立科学的实验室安全观，为将来从事科学研究及材料化学类实验室安全管理等工作打下坚实的基础。为达成上述教学目标，设计了如表1所示的教学内容。课程共18学时，分为理论学习、知识应用和技能实训三个部分。理论学习部分共分5个章节，除绪论外，分别针对燃烧爆炸、电气、危化品和机械安全及防护进行讲授；知识应用部分结合课前布置的两项课程大作业在理论知识讲授结束后开展，大作业一为实验室风险排查及应急处置方案报告，要求学生以小组为单位深入自己所在实验室开展现场调研，熟悉实验室环境并利用所学知识排查实验室存在的风险源及安全隐患，在此基础上开展小组讨论，完成报告制作，并在课堂上集中汇报展示，通过此项任务提升学生对所学理论知识的掌握程度和灵活应用能力。大作业二为安全宣传/知识普及微视频制作，同样以小组形式开展，要求学生结合实验室环境和学习心得制作3~5分钟的实验室安全宣教短视频，通过课堂展播、教师点评和学生互评，进一步加强学生的实验安全意识和安全素养；技能实训部分主要针对出现火情及人员触电引发心脏骤停两种场景开展训练，分别开展灭火与逃生演练和心肺复苏培训。需要指出的是，由于课堂学时和场地等的限制，理论学习和技能实训还安排了课外学时，主要依托国防科技大学实验室安全学习平台让学生开展理论知识自学和安全技能操作练习。

表1 《实验室安全学》课程教学内容

三 教学方式改革

针对上述教学内容设计，依托已建立实验室安全线上学习平台和线下教学资源，采用线上+线下混合式教学模式。针对不同类型的教学内容，采用与之相对应的教学手段，如表2所示。理论学习部分多为通识性知识点，为增加理论教学的吸引力和互动性，采用线上+线下的混合学习方式，学生在课前通过实验室安全线上学习平台的知识点学习模块观看知识点动画视频，初步了解课程核心知识点，课上综合利用案例研讨、课堂演示及互动游戏等手段加深对相关知识点的理解和掌握，课后利用学习平台的题库模块进行题库答题自测，检验学习成效；知识应用部分依托课程大作业以小组合作的形式开展，通过课外实验室实地调研和线上资料素材搜集、整理，经过小组讨论和协作形成研究报告，线下组织翻转课堂进行小组汇报、答辩和研讨，在研究和解决实际问题的背景下锻炼学生对所学理论知识的应用水平；技能实训部分同样采用线上+线下的混合学习方式，学生通过线上学习平台的知识点学习模块学习实操项目的处置方法和基本流程，利用学习平台的虚拟仿真项目“实验室安全及应急处理”“实验风险评估及应急应变实训”开展线上模拟实操，通过虚拟软件中实验室基本认知、实验室风险识别、实验室基本操作及实验室应急应变等功能模块的操作，让学生熟悉实验室常见应急情况下的处置流程和常见问题，利用虚拟场景逼真、现场还原度高、互动性强等优点，克服线下危险应急场景难以有效模拟和安全实施等问题。线下实训项目包括灭火与逃生演练和心肺复苏培训，前者主要讲解实验室火情发生时的应急处置程序，包括火情报告、初期火情处置（灭火器材的使用和灭火演练）和火灾逃生等，后者主要讲解触电引发心脏骤停时的人员急救，利用自带考核功能的人体模型教具开展培训讲解和课后练习，并在课程结束前进行实操考核。通过线上+线下、虚拟+现实相结合的实训手段，有效克服了场景还原困难、安全保障难度大、教学场地和教辅人员不足等问题，获得了良好的教学效果。

表2 不同类型教学内容采用的教学方式

四 考核评价手段改革

课程采用多样化、形成性、互动型的考核方式，考核点贯穿课程全程，覆盖课程三大部分，充分发挥考核手段的评价和激励作用。课程的考核方式包括闭卷考试、实操考核、知识应用考核和平时考核，分值占比分别为55%、15%、15%、15%。闭卷考试主要考查形式为客观题，包括判断题、选择题和填空题等，主要考查学生对安全理论知识点的掌握情况；实操考核主要考查学生对心肺复苏技能的掌握情况，采用自带评分功能的人体模型自动判分；知识应用通过课程大作业实施考核，主要考查学生的实验室安全意识、素养和对实验室危险源的识别、应急情况的处置及安全管理建设能力，考核结果由教师评价和学生自评共同构成，分值各占50%；平时考核为形成性考核，成绩构成主要包括雨课堂答题情况、线上学习平台自学情况、题库自测完成情况和实验室安全知识竞赛情况等；通过多样化、形成性和互动型的考核方式，全面检验学生对安全知识、安全技能的掌握情况及安全素养发展情况。

五 教学资源建设

为支撑上述教学改革，课程团队建立了包含多媒体视频库、案例库、试题库和虚拟仿真实验项目在内的课程资源库。其中知识点动画视频库、试题库和虚拟仿真实验项目集成于国防科技大学实验室安全学习平台，分别作为知识点学习模块、试题库模块和仿真模块，该平台目前已包含知识点动画视频7个主题共40余个、题库9个主题1000余道试题、虚拟仿真项目2个，并随课程建设不断更新完善。

六 结语

我校研究生课程《实验室安全学》的开设、建设和探索实践是落实教育部对高校实验室安全教育和管理工作的具体措施，也是保障师生人身安全、维护校园秩序稳定、保护国家财产的重要基础。课程团队通过对课程教学内容设计、教学方式和考核评价手段改革以及配套教学资源的建设，已初步实现了课程预设的教学目标，达到了预期的教学效果，在研究生安全知识强化、安全技能提升和安全意识的养成等方面起到了重要作用，受训学生和实验室管理人员反馈良好。

为进一步提升课程建设水平和教学效果，课程在现有建设基础上拟从以下几方面持续改进：

（1）进一步压缩线下课堂讲授内容。部分线下课堂讲授内容采用MOOC或微课资源代替，作为线上资源，将更多的线下课时用于课程研讨或案例分析等高阶认知能力锻炼，促进学生对安全理论知识的内化和运用。

（2）加强课程思政建设。进一步凝练思政元素，总结思政案例，发挥实验课程润物无声思政效果，做到价值塑造、知识传授和能力培养并重，让实验室安全的学习变得更有温度。

（3）持续推进课程团队建设。课程团队水平决定了课程建设水平，是课程建设的重要内容，通过专业业务培训、学术交流、定期课程研讨和参加教学比赛等方式逐步提升课程团队的建设水平，支撑高水平课程建设。