基于“学在浙大”网络学习空间的实验室安全教育体系构建

厉旭云,方 瑜,孙岑岑,梅汝焕,王梦令,于晓云

(浙江大学医学院基础医学实验教学中心, 杭州 310058)

高校教学实验室是培养科技创新人才的重要基地。其实验人员多为本科生和研究生,人员数量多、流动性大、安全意识不强、安全素养尚未完全建立,是实验室安全教育工作的重点对象[1-3]。2021年,教育部《关于开展加强高校实验室安全专项行动的通知》明确要求高校实验室需完善分级分类管理体系建设,强化师生安全教育培训的各个环节,对各级安全管理与技术人员加强技术培训与考核,提升师生的实验室安全与应急能力[4]。教学实验室作为兼具实验与教学双重功能的场所,是对学生进行安全教育的一线课堂。建立实验室级别的安全教育体系,强化实验人员安全意识、安全技能的常态化、过程化培训与教育,预防和减少安全事故的发生,是教学实验室安全管理的基本环节。

医学机能学实验室隶属于基础医学实验教学中心。机能学实验泛指研究正常、疾病和药物作用下机体功能、代谢的变化规律及机制的实验,其研究对象不仅包含实验动物,还包含人体自身。机能学实验室不仅具有一般实验室安全工作的特点,同时具有伴随学科背景的特殊性。在机能学实验教学过程中存在诸多不安全因素,尤其是实验动物使用带来的安全问题,例如在动物的捉拿、固定、麻醉、手术、取材、实验等一系列操作过程中,既要关注如何预防实验人员不被动物伤害或手术器械误伤以及意外伤害发生时如何急救,还需特别注意善待实验动物、选择“仁慈终点”和“安乐死”方法等实验动物伦理与法规问题以及实验动物带来的生物安全问题。另外,人体实验的安全和伦理,精神麻醉品、危险化学品、仪器设备与器械的使用,实验废弃物处置等方面的问题也是实验室安全教育的重点内容。

在传统的机能学实验教学中,实验室安全教育通常安排在实验课程的导论环节进行。教师一般以较为简短的篇幅介绍实验相关的安全事项,或在实验过程中提及若干相关的安全问题与知识。这种蜻蜓点水式的安全教育手段单一、安全知识缺乏系统性,缺少明确的考核机制,安全教育的作用和效果较为局限,导致实验人员安全意识淡薄、安全技能欠缺。因此,构建符合机能学实验室特点的系统化安全教育资源,建立安全知识考核与准入机制,将实验室安全教育融入实验课程的教学过程,充分利用现有的网络学习空间,开展线上自主学习和课堂教学常态化、过程化的浸润式教育及实践,是机能学实验室安全教育的当务之急。

1 机能学实验室安全教育与准入体系的构成

高校安全教育应加强学校、学院、实验室间的相互结合,特别应注重实验室在安全培训中的作用[5]。机能学实验室安全教育与准入体系的设计,是以学校和学院通识类、专业类的安全培训为基础,结合学科背景和实验室具体环境,开展具有针对性和实用性的实验室安全知识教育培训,即实行校、院、实验室三级联动、逐级深入的安全教育和准入体系。

1.1 校、院两级安全教育与准入

校级准入为基础准入,院级准入为专业化准入[6]。学校实验室与设备管理处作为实验室安全工作的主要职能部门,负责学校实验室安全通识教育和培训,包括宣传实验室安全相关法律法规,印发实验室安全手册,举办实验室安全讲座,运行和维护实验室安全考试系统等。医学院作为实验室安全教育的主体,在学校通识安全教育的基础上,根据医学专业特点,制定安全教育培训内容,负责本单位的实验室安全教育与培训。本科生、研究生通过学校组织的安全教育在线考试和医学院开展的实验室安全教育与培训,获得校级准入和院级准入资格。通过校、院两个阶段的安全教育与培训,学生已经具备通识类水电安全、消防安全、废弃物处置规范、自救自护方法以及医学专业类实验室安全的基础知识。

1.2 实验室级安全教育与准入

实验室级准入为个性化准入。机能学实验室在校、院两级实验室安全知识培训基础上,结合学科背景、专业领域和具体的实验环境,聚焦课程教学内容和实验过程,因室制宜,将实验室水、电、消防等通识安全内容融入具体的实验环境,合并仪器设备、药品试剂、动物使用、废弃物处理、意外伤害等安全问题纳入安全教育范畴,构建精细化、网格化的安全教育和准入体系,将安全教育融入实验课程的教学和评价中,实现安全教育的常态化和全程化。

2 安全教育团队成员构成

安全教育团队由经验丰富的实验室管理人员、技术人员、实验课程负责人和骨干实验教师组成。实验室管理人员和技术人员是实验室的一线工作者,熟悉实验环境和安全操作规程;实验课程负责人和骨干教师是实验课的主导,负责课程教学管理、掌控课堂教学的整个过程。这两类人员是主导实验室安全稳定的关键人员。团队依据教育部高等学校实验室安全检查指标体系,开展实验室安全隐患自查,综合考量实验人员、实验室环境、实验设备、危险品性质、防控措施等因素,围绕实验课程教学内容,分析潜在的危险因素,集体商议确定实验室安全教育的具体内容、培训形式和考核机制,确保安全教育方案的可行性。

3 建设立体、多元的实验室安全教育资源

安全教育资源的建设包括编写安全教育培训内容、制作安全教育微视频和虚拟仿真实验、营造实验室安全文化氛围和建立安全知识测试题库四个方面。

3.1 编写具有课程属性的实验室安全教育手册

机能学实验室承担本科生、研究生的实验教学任务,开展生理科学实验、生理学等10余门课程的实验教学。安全教育团队根据各课程的教学内容和授课对象特点,按基础和课程专属两个篇章建设实验室安全教育培训内容,形成与各课程相适配的《课程-机能学实验室安全教育与准入手册》。

3.1.1 基础篇安全教育内容建设 基础篇的内容适用于进入机能实验室的所有人员,涵盖实验室安全规章制度,环境和设施潜在的危险因子和事故处理方法等方面的安全知识。基础篇安全教育内容主要是引导初次进入实验室的人员树立正确的安全理念和安全意识,并知晓如下事项:实验室对个人防护的要求,比如穿着实验服,佩戴防护用具;所处环境中基本的水、电和消防安全,灭火器、紧急喷淋、急救箱等器材的所在位置、应用范围及使用方法;实验废弃物如动物尸体、损伤性废弃物和普通生物化学固体废物的分类和处置流程;手术器械的使用、清洁和维护方法;动物实验的基本原则;家兔、小鼠、大鼠等常用动物的捉拿方法;意外伤害如被动物咬伤、抓伤的紧急救治方法等。

3.1.2 课程专属的差异化安全教育内容建设 各课程的教学目标、授课对象和学时数不同,其开设的实验项目不同,涉及的安全问题也各有侧重。例如,针对医学院临床医学、预防医学和口腔医学专业本科生开设的生理科学实验课程共有128学时,学时数最多,课程不仅开设12项基础性、综合性实验,还开展60学时的自主创新性实验教学,使用的实验设备与器材、药品、动物等种类最多,且本科生的安全知识较为薄弱,涉及的安全教育问题也尤为突出。而针对研究生开设的生理学实验技术课程仅有16个学时,开设4项实验,学生有一定的安全知识基础,涉及的安全问题相对较少。因此,实验室针对生理科学实验、生理学实验技术、生理学、药理学、神经生理学、心血管、呼吸与肾脏医学1等不同课程,制定课程专属的差异化安全教育内容,精准对接不同的实验人群。

3.2 制作微视频和实景仿真虚拟实验资源

3.2.1 制作安全教育微视频 传统的文本阅读需要调动较多的专注力,多数信息需要经过理性思考才能转化和接受。而微视频具有直观、具体、生动、精准表达的优势,相较于单纯文本信息的枯燥、乏味,能够给予受众良好的视听效用[7]。团队以安全教育培训手册为蓝本,组织人员撰写脚本,拍摄、制作诸如实验动物捉拿方法、手术器械清洁与维护方法、废弃物处置规范、移液器使用指南、血气分析仪使用指南、血细胞分析仪使用指南等多部微视频资源。这些微视频突破了文字表达的局限,极大地丰富了文本信息的内容,为受众提供多样化的知识接受渠道和轻量化的知识传播体验,是安全知识学习的有效方式之一[8]。

3.2.2 实景仿真虚拟实验 相对于微视频而言,虚拟仿真实验更加注重实验操作的交互性和结果的仿真性。机能学实景仿真实验教学系统包含63项实景仿真实验和实验室介绍、仪器设备、实验动物手术等丰富的学习资源。突破时域限制的虚拟实验操作练习,不仅拓展实验教学的内容和学习的方式,更可助力培养和提高学生安全操作的技能水平。

3.3 营造全覆盖的安全文化氛围

实验室安全教育应让安全第一的理念观、重视生命的情感观、安全效益的经济观、预防为主的科学观烙印在每一位实验人员的心中[9]。团队在实验室醒目位置张贴安全规章制度、仪器使用操作规范、废弃物分类标识、化学品安全信息卡和各类警示标语,让安全文化渗透实验室的每一处角落、嵌入实验教学过程的每一个环节,形成良好的安全文化氛围,预防及减少事故的发生。

3.4 构建安全知识测试题库

试题不仅用于检验安全知识的学习成效,同时兼备加深安全知识印象和记忆的作用。团队首先根据消防安全、水电安全、仪器使用安全、器械使用安全、生物安全、废弃物处置、药品与化学品安全、实验动物伦理与使用安全、意外伤害处理等几个大类,凝练知识考核点,形成总测试题库;然后,依据各实验课程安全教育的重点,筛选形成具有针对性和实用性的课程专属试题库。试题库采用易于随时更新和维护的电子题库,以确保试题的时效性。试题采用单选、多选、判断等客观题型,便于进行线上考试以及系统自动阅卷和成绩反馈。

4 建立线上与线下、理论与实践相结合的混合教育模式

安全理论知识的学习主要通过学生线上自主学习完成。教师在实验课堂教学过程中开展常态化的安全理论教育和实践训练,培养学生树立牢固的安全理念、掌握扎实的安全技能。

4.1 基于“学在浙大”网络学习空间的线上自主学习

线上学习侧重于传递实验室安全的原则、理念,传授实验室安全理论知识,培养实验人员形成以安全知识为基础的意识和习惯[10]。线上学习资源丰富,教学不受时域限制。学生可以自行选择时间和地点进行自主学习。

线上自主学习基于“学在浙大”网络学习空间完成。“学在浙大”是浙江大学科技赋能教育的新型智能化教学平台,具有在线直播、视频会议和课堂互动等综合特征的网络教学空间。实验室管理人员在“学在浙大”创建机能学实验室安全教育与准入课程,上传文档、视频、动画、案例、虚拟仿真实验等多种形式的安全理论知识素材,布置作业和测试,构建开放式的学习空间。学生在电脑或移动端登录平台后自主学习安全教育知识,利用碎片化时间轻松完成学习任务。用户通过浙江大学统一身份认证登录“学在浙大”平台自主学习,每一个人都有一个学习档案,以记录所有的学习过程。平台可在管理、教学和评价之间形成一个完整闭环[11,12]。

4.2 基于实验课程教学全过程的安全知识强化与实践

教学实验室既是实验场所,又是教学场所。实验室安全教育走入课堂,通过课堂教学“如盐在水”的浸润,在注重理论培训的基础上,充分利用实践载体以增强实验人员的实际操作能力与应急处置能力[13]。

实验课程的第一次课,是学生踏入实验室的第一步,也是建立安全意识和培养安全技能的最佳时机。第一次课教学内容一般为课程导论,导论课中的安全教育内容资料由实验室统一提供。指导教师结合教学内容和安全知识,进行有针对性的安全事项讲解或示范,使学生在线上自主学习理论知识的基础上,对安全教育内容有更直观、具体的了解和认识,从而具备一定的实际操作能力和应急处置能力。在之后的每一次实验课中,随着开展的实验项目不同,涉及的仪器设备、器材器械、药品试剂、实验动物等也各不相同,师生关注的安全重点也将随之发生变化。通过线下实验课程教学过程化、浸润式的安全教育,团队培养学生树立牢固的安全理念并掌握扎实的安全技能[14]。

5 建立与课程学习评价关联的安全教育考核与准入机制

实验人员接受必要的安全知识和技能培训,通过相应的安全考核,明确安全责任,是保障教学实验室安全的根本[15]。机能学实验室安全教育考核包含理论和实践两个方面的评价,考核结果纳入实验课程的形成性评价管理。学生通过安全教育理论考核并签署电子安全承诺书后方可获取进入实验室开展实验操作的资格,通过实验课程常态化、过程化的安全教育,强化安全意识,提升安全技能与应急处置能力。

5.1 基于“学在浙大”网络学习空间的安全知识理论考核和安全承诺

理论考核依托“学在浙大”网络学习空间的测验功能开展。实验室管理人员在机能学实验室安全教育与准入课程设置准入考核测试项目,规定测试开放时间、答题时间、答题次数和截止时间,以随机抽题、随机排序方式组卷。测试项目设立开启条件为电子安全承诺书的签署,并规定测试完成指标为90分(满分100分)。实验人员通过统一身份认证登录“学在浙大”平台,签署电子安全承诺书并通过准入考核获取实验室准入资格。准入考核试题类型为客观题型。“学在浙大”平台自动评阅试卷并反馈考核结果,完成考核的管理与评价。

5.2 实践评价

操作者的不安全行为是安全事故的主要原因[16]。实验过程的每一环节,如仪器操作、器械使用、废弃物处置、动物使用与伦理等方面的行为均与实验室安全息息相关。机能学实验室安全教育与实验课程教学管理相结合,强调每一次实验的安全重点和操作规范、实验人员的操作行为与本次实验的成绩密切关联,通过实验课程常态化、过程化的安全教育与实践,强化安全意识,提升安全技能。

实验室级安全教育准入制度重在具体内容的细化和落实。教学实验室作为基层教学支撑单位,在充分利用学校现有网络学习平台进行安全管理系统化和规范化建设的同时,尤其需要加强实验室管理者与实验课程负责人及指导教师之间的良好沟通协作,将安全教育与课程管理相结合,才能在实验教学过程中更好地开展常态化、过程化的安全教育与实践,杜绝实验室安全事故发生,营造安全和谐的教学、科研环境,实现高等学校培养具有科研技术实力和安全素养的高素质人才的育人目标。