电工电子实验室安全长效机制探究与实践

吴润强，徐琦霖，陈 曦，史云飞

(1．南京邮电大学 电子与光学工程学院，江苏 南京 210023；2．南京邮电大学 电子科学与技术国家级实验教学示范中心，江苏 南京 210023；3．南京邮电大学 信息电子技术国家级虚拟仿真实验教学中心，江苏 南京 210023)

近年来，随着“大数据”“人工智能”等新技术、新趋势日新月异的发展，对电子等相关行业的技术人才需求越来越大，学校作为培养各类社会需求人才的摇篮，对学生电子相关知识的教学需求也越来越强烈，而电工电子实验室作为大多数学生能够直接接触电子技术、培养电子兴趣的场所也越来越受到管理部门重视，电工电子实验室使用人数不断增加，使用频率也越来越多，使用过程中暴露的问题也越来越严重，尤其是实验室安全问题一直是实验室工作中的重中之重，实验室安全方面的探索及研究也刻不容缓[1-4]。

针对电工电子实验室中出现的如实验操作者操作不当，实验室仪器设备老化，开放性课程电子元器件分类回收不规范，实验室缺少监控及预警系统导致的器材安全隐患等问题进行分类、统计，深入分析问题的原因，针对不同问题提出不同的解决方案，通过实验室中实际的检验，不断完善电工电子实验室管理流程，减少实验室安全问题的出现，科学、规范的管理电工电子实验室。

1 电工电子实验室安全问题现状与存在的问题

1.1 电工电子实验室安全现状

电工电子实验室是理工科类高校十分重要的实验教学场所，承担着十分繁重的教学任务。主要的功用包括贮存实验仪器设备(包括单片机、示波器、芯片、FPGA等)、课程设计实验场所、各类竞赛场地支持等。通过观察目前一些高校电工电子实验室的使用与管理，可以发现实验室大多开放较少，几乎不被用来做本科生自主化实验，而多用作专业课程实验辅助，即只在实验老师的带领下使用。虽然有老师的带领可能会使得实验室使用更规范，但是在此情况下，实验室的作用并没有得到充分发挥，学生也没有充分的自由权进行实验，这对于培养自主创新精神显然是不利的。但是如果采用实验室探索全天候开放、学生随意进入的模式，如何保障设备仪器安全成为一个值得商榷的问题。

此外，电工电子实验室开放过程中，会存在诸如自由开放的实验设备仪器安全得不到保障；器材、设备仪器的检修管理没有超前意识等问题。如图1电工电子实验室安全问题现状与其根本原因所示，问题的根本原因有实验室安全设施不健全；管理人员安全意识不强、疏于预防；实验室空间分散性强，难以统一管理。图1为电工电子实验室安全问题现状与其根本原因。

图1 电工电子实验室安全问题现状与其根本原因

1.2 当前电工电子实验室现有的器材安全隐患进行统计分析

电工电子实验室现有的器材安全隐患包括实验本身环境方面的问题、实验管理方面的问题以及实验运行使用时存在的问题。实验本身环境可能包括仪器设备电源线路老化，接插件部位破损，实验室监控数量不足等原因导致的实验器材出现安全问题[5]；实验管理包括建立健全实验管理制度[6]，设备使用学习培训，实验操作安全宣传，设备及元器件定期巡检，监控系统管理及维护，应急防范等问题。

具体来说主要有以下几个方面的问题：

(1)实验操作者技能不足，安全意识淡薄。大学生接触实验室仪器设备普遍较少，对实验室仪器设备的操作不熟练，再加上比较强烈的好奇心，仪器设备出现故障的概率比较高；电子设备需要电源供电，设备线缆长期使用容易老化，电源接头部分电线容易裸露，再加上学生使用线缆前没有认真检查的习惯，导致实验过程中出现不安全的因素。

(2)安全设施不健全，实验室器材管理混乱。主要体现在安全监控难以全面覆盖以及难以做到每个方面都符合安全规定，比如在建造之初没有严格按照实验室建设与设计规范标准进行改造，忽视对实验室基础安全设施的合理规划和配置，存在实验室建设基础设施及通风排气设施不配套、空间布局不合理、消防安全设施不健全等问题；改建实验室时在安全防控设施建设方面的不规范，造成实验室供气、通风、水电等设施不符合安全标准[7]等；

(3)实验室环境问题。实验室及设备较分散，缺乏协调性，一般电工电子实验室是由多个实验室以及器材室一起构成的，且多是由专人负责某一模块以确保负责人在该模块的精通与专业性。但是设备与设备之间、实验室与实验室使用之间通常存在着较多的交叉，使得彼此牵一发而动全身。在管理上由于这种空间的分散性使得管理人员之间信息交互较难，发生紧急情况难以立即应对是一个重大的安全隐患[8]。

(4)管理人员安全意识不强。当前大多数实验室的管理还是以事后补救为主，侧重在买入新设备而非预先评估来降低实验室设备坏损率。常规的线路检修检查、设备检查也都流于形式，很难在检查过程中发现问题和解决问题。此外，实验室管理人员大都疏于预防，没有对实验室安全问题给予足够的重视。总之，当前的实验室安全问题在于，不论是实验室使用人员的安全意识还是保证安全的实践措施，在安全事故发生之前都不能得到充分的重视[9]。

2 电工电子实验室安全问题解决流程

电工电子实验室安全问题解决流程主要有统计整理出现的安全问题(安全事故的标准以各实验室规章标准为准)，针对不同的问题分析具体导致安全问题的因素，根据原因提出对应的解决方案，然后在反复的实验中验证解决方案是否可行，若可行，可规定为实验室操作标准流程，若不可行，则根据问题的原因重新分析问题原因，提出对应解决方案，直到解决问题，定期进行安全问题宣传以及经验分享等活动。如图2所示。

图2 电工电子实验室安全隐患解决流程图

2.1 安全问题分类及统计

以年级为单位，统计每个年级在实验操作过程中所出现的问题，对出现的问题分为四类：学生操作技能问题，实验室仪器设备管理问题，实验室及设备环境问题，管理人员意识问题等，并统计每一类问题所占的比重，以2019级2020-2021学年第一期学生电工电子实验室统计数据为例，图3为实验室安全问题分类占比。

图3 2019级2020-2021学年第一学期电工电子实验安全问题分类占比

2.2 具体问题分析及提出相对应的解决方案

电工电子实验室中出现的安全问题比较多，虽然可大致分为以上四类，但是针对每一个问题都需要进行特定的问题分析，前期因为问题角度，问题分析压力可能较大，但随着大量问题被解决，问题分析压力会逐渐缓解。

对于由安全意识薄弱等问题导致的可通过加强学习、定期组织考试，安全宣传等短期内解决效果明显的解决方法；对于实验中因操作、经验、管理等不足导致的安全隐患问题，且一段时间内改善不明显的安全隐患问题，可利用网络进行有关数据的理论成果检索，同时深入了解数据思想指导下的应用技术使用情况与成效，筛选与本课题有关的信息并对其进行数据的整合，提出可能的解决方法；在充分考虑其可行性后，选择出最优的解决方案。

其中在考虑方案可行性时，需要注意将实验室安全方面的实际需求与数据理论成果及实际运用成果能提供的保障安全的长效措施相结合，供需链接。并且在供需匹配的基础上，规划保障安全的长效机制图。对提出的实验室安全隐患解决方案进行评估与改进

从目前的智能化发展来看，管理工作不论借助任何媒介工具进行，都少不了人力的投入，实验室安全工作都离不开管理人员。因此，培养信息化管理人才是实验室管理机制创新的重点。管理人员要不断进行自我技能更新，与时俱进，与更新、更优的技术接轨。

考虑到环境因素、器材购买能力等不可避免的因素的影响，在理想情况下对实验室里可能存在的器材安全隐患，提出的解决方案有很大可能没有达到想要的效果，因此有必要对解决方案进行评估与改进。

针对电工电子实验室中器材、设备等存在的实验环境、实验室管理规范以及实验室使用中的问题等方面的安全隐患问题进行归类整理，并对归类整理的各种问题进行具体分析，并提出各类安全隐患问题的针对性解决方案。根据分类整理的问题及针对性解决办法，整理规范的实验室操作流程，组织管理人员培训，提高实验室管理人员安全防范意识；学生教学中应用推广，规范电工电子实验室安全操作流程，减少因实验操作流程引起的安全风险；实验室器材、设备定期巡检，工作责任具体到个人，排除电工电子实验室因设备损坏、线路老化等引起的安全隐患问题；经常组织实验室安全问题宣传，培养教职员工及学生的安全行为习惯等。

2.3 规范电工电子实验室操作规范流程，定期进行安全宣传及考核工作

对于审核通过的解决方案，针对实验室中的具体场景提出合理的操作规范流程，后续教学以及示教等均已发布的操作流程为准则，并量化具体的考核指标，务必保证新的实验操作者从进入实验室开始就有良好的准则及习惯开始，此外，需要根据实验室安全问题统计数量定期进行安全宣传及考核工作，完善管理制度，保障电工电子实验室能够安全长效的运行。

3 结 语

实验室安全一直都是高校比较重视的一个课题。当代大学生不仅要求知识接收能力强，也注重创新意识和实践水平，而这些方面的提升只能在实验室里不断摸索才能获得，所以实验室安全直接关系到教学工作能否顺利开展。同时，实验室通常投入了高昂的科研费用，一旦发生安全问题，维修维护成本也是一项巨额开支。因此，实验室安全必须给予充分的重视。

实验室的安全关系着实验室充分发挥其作用、促进学生将理论与实际操作相结合的可行性与持续性，最终关系着教学质量与人才培养质量[10]。电工电子实验室由于其特定的教学功用、实验器材以及仪器设备的特殊性，存在许多安全不确定因素。电工电子实验室安全亟待建立系统可行的安全保障机制。

安全长效机制的理论研究随着信息技术深入的纵深发展已经取得了相当可观的成绩，在此基础上安全长效机制应用技术也有许多实际发展，安全长效机制不再停留在理论上，开始转化为解决实际问题的各种技术。安全长效机制理论与技术的发展能够比传统手段更好地解决各种安全问题。