基于生态学专业特色的实验安全教育课程设计与管理模式探索

杨莉 程林 杨利民 韩梅 刘翠晶 孙卓 林红梅

摘  要：高校实验室是培养研究生科研创新能力的重要平台，近年来研究生招生数量增加、实验安全教育缺失、实验安全意识淡漠等问题已逐渐成为实验室安全不稳定的重要因素之一。该文以吉林农业大学生态学专业为例，介绍研究生实验安全教育课程建设及研究生参与实验室安全管理方面的经验，为加强研究生综合素质培养，发挥实验室在人才培养和科研创新工作中的支撑作用奠定基础。

关键词：实验室安全；研究生教育；课程建设；生态学；人才培养；科研创新

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）20-0138-04

Abstract： University laboratory is an important platform to cultivate the research and innovation ability of graduate students. However， problems such as the surge of graduate student enrollment， the lack of experimental safety education， and the apathetic awareness of experimental safety have gradually become one of the important factors causing the instability of laboratory safety. Taking ecology major of Jilin Agricultural University as an example， this paper introduces the construction experience of graduate students' safety education course of experiment and their participation in laboratory safety management， which lays a foundation for strengthening graduate students' comprehensive quality training and giving play to laboratory's supporting role in personnel training and scientific research innovation.

Keywords： lab safety; postgraduate education; curriculum construction; Ecology; personnel training; scientific research innovation

基金项目：国家重点研发计划项目“高品质道地药材关防风、五味子和细辛规范化种植示范研究”（2019YFC1710700）；吉林省高教科研课题“高校《药用植物》课程联盟下教学资源深度挖掘及成效评价”（JGJX2021D133）

第一作者简介：杨莉（1981-），女，汉族，四川内江人，博士，副教授。研究方向为药用植物连作障碍。

*通信作者：林红梅（1980-），女，汉族，黑龙江佳木斯人，博士，副教授。研究方向为药用植物资源生态。

随着国家对科研创新型人才培养要求的逐步提高，创新中心、研发中心等各级实验室在未来高等教育中发挥的作用将愈加重要。作为高校人才培养的重要场所，实验室是提升研究生动手能力以及科研创新素养的重要平台[1]。并且随着当前教学体系的深化改革，研究生深度参与各种实验的机会逐渐增加，研究生已经成为高校各类实验室的使用主体。但伴随使用者数量激增，使用者素质良莠不齐，以及安全责任意识的淡漠，实验室安全的不稳定因素也迅速增加，这也是导致近年来高校实验室安全事故频发的重要原因之一[2-3]。

2019年，教育部印发了《关于进一步加强高校教学实验室安全检查工作的通知》[4]，对高校实验室安全教育工作提出要求，各高校也逐渐开始重视实验室安全管理，尤其是基于学生层面的安全教育，但由于相关的教学内容基本未纳入各专业的培养计划，研究生实验安全教育相关课程设置相对滞后，更是凸显了高校在实验安全教育和管理上缺乏实效性。其次，除提高教师安全意识、应急处理能力，推行个人安全责任制外，学校及监管单位还应该重视研究生实验安全责任意识的培养及相关制度的制定与实行，在各实验室主体间形成一致的价值观和行为准则，促进“实验室安全人人有责”的氛围产生。目前，如何在大力培养创新人才和保障实验室安全运行之间保持平衡，已成为高校和学科健康发展的重要课题[5]。

吉林农业大学生态学学科始建于2001年，2003年与东北师范大学、中国科学院东北地理与农業生态研究所联合建设“省部共建生态恢复与生态系统管理国家重点实验室培育基地”。专业以药用动植物、食药用菌物等生物资源保护与可持续利用及农业生态问题为主要研究领域，其教学科研与化学、植物学、土壤学、生物技术等多个学科深度融合，下属专业实验室需要兼顾化学、生物、土壤、微生物实验室的多重特点，其实验安全管理比经典生态实验室更加复杂。其次，2005—2007年国家曾投资数百万元为学科购置仪器设备，由于维护较好，很多仪器至今仍在使用，但同时也意味着仪器存在严重的老化和超期服役的问题，安全隐患较严重。第三，由于近年来学科声誉有所提高，研究生生源数量增加，来源地遍布云南、贵州、浙江、黑龙江等省，学生的实验安全教育背景差异显著，这也对教师、实验室管理人员提出了更高的要求。因此，近十年来学科老师面对生态学实验室安全管理制度与培训课程建设的复杂背景，本着科学严谨的态度，不断总结国内外实验室安全管理短板，更新管理方法与制度，强化研究生安全管理参与度，探索适合本专业的管理模式，目前已初步形成了一套具有专业特色的实验安全教育、管理课程，并在逐步完善与实践中取得了良好的效果，为保障专业实验室安全稳定运行，提高教学质量，更好地发挥实验室在人才培养和科研创新中的支撑作用奠定了坚实的基础。

一  生态学实验室安全教育与管理面临的问题

（一）  安全教育培训缺失

目前多数高校在本科生、研究生的培养计划中没有设置实验室安全的教学内容和目标[3]，学生在进行实验的时候以掌握步骤、完成操作为主，对实验可能出现的意外存在侥幸或麻痹心理，且普遍认为维护实验室安全是指导老师和实验员的责任，对学习或参与相关安全培训缺乏积极性。也有调查发现，尽管有研究生表示曾接受过相关教育和培训，并且在日常实验中也比较注意实验安全，但安全教育内容比较泛泛，与学生实际接触的实验室联系不紧密，导致学生没有建立差异化的实验室安全理念，对不同危险源的辨识度较低，紧急情况应急处置知识掌握不足，尤其是对于一些化学试剂的理化特性了解不够，无法正确处理化学试剂引发的火灾或爆炸事故，而错误的处置往往造成更大的损失，甚至导致人员伤亡[6-7]。

（二）  安全管理内容不断增加

随着目前学科、专业交叉融合的进一步发展，综合运用不同学科的研究技术创新研究方法已成为拓展学科前沿的重要途径，但同时也意味着很多新型、尤其是跨专业的技术与设备不断进入实验室。如果使用人员对新技术、新仪器或新生物材料缺乏足够的安全认知，就可能产生灾难性的后果。如曾以科学研究目的引入的一些国外物种，管理不当逸散野外后成为外来入侵种，造成严重的生态灾难；实验室有毒、有害微生物暴露事故等。这些案例多是源于实验室相关人员对入侵种或病原微生物的安全风险没有足够认识，或生物安全的培训不足，导致用于研究的生物材料、微生物污染实验材料未经合理处置，通过实验室或田间试验造成扩散，造成感染实验人员及研究生的事故，给公共卫生安全带来巨大威胁[8-9]。

（三）  安全管理体系有待完善

实验室运行中，需要完善安全管理制度体系的支撑，才能将安全理念转化为执行力。当前高校很少设置单独的实验室安全管理机构，多数挂靠在其他部门，整个管理工作涉及多个部门，安全管理职责不明确，管理人员专业能力有限，日常监督不到位，问责制度难以有效落实。这种管理体系不利于安全风险的预防和排查，一旦发生事故后也难以快速科学地进行处置。其次，高校实验室的安全管理制度过于泛化，缺乏针对性。管理上更多的是注重于节假日前的安全检查，而对于日常使用者的培训、考核、管理、评估没有建立详细的规程，整个管理没有形成一个闭环的体系，难以有效提升实验室使用者和管理者的安全理念，真正地用制度约束来保证安全。

二  生态学学科实验室安全教育课程建设

为提升实验室安全教育的效果和学生的安全意识，生态学科在制定研究生培养计划时，强调将实验室安全培训和考核纳入培养体系，并贯穿整个培养阶段，但与研究生培养的导师责任制不同的是，在安全教育方面，应以团队培养、分模块的形式进行。因为现代生态学正以多维视野尺度与多学科融合交叉，很多平台下设多个实验室，如化学生态实验室、土壤生态实验室、分子生态实验室、植物生理生态实验室等，每个实验室的危险源特性各不相同，危害程度存在明显差异。研究生在完成实验的过程中，需要交叉使用多个学科的仪器，并遵守不同的安全要求和操作规范，这意味着以单一的实验室安全教育内容来开展培训，不足以维护实验安全。

因此，学科将1门生态学科实验室安全教育课程划分为5个模块，分别为化学、土壤、微生物、植物生理、分子生物技术，每个模块归化入1门研究生课程并对应1个实验室。由每门研究生课程的主讲老师担任相应实验室负责人，针对课程内容、结合实验室仪器条件，个性化设计安全教育教材与内容，并将其揉合于理论与实操教学过程中，最后通过考核决定研究生是否拥有使用该实验室仪器的资格。

这种“模块式”的安全教育思想实施后，指导教师可根据实验室特点，在参考《清华大学实验室安全手册》《化学实验室安全知识教程》和《实验室生物安全》等教材的基础上，结合本实验室现有仪器设备的安全使用规程，编写更加符合本实验室实际的自用教程，并随着仪器升级不断更新安全课程教学内容。其教学内容除包括仪器操作与维护、化学品规范操作与保存、生物安全、应急演练等常规内容外，更将本实验室常用危化品、生物制品、重要仪器等作为讲授重点，结合以往研究生师兄师姐的错误案例分析，帮助研究生脱离泛泛、空洞的安全学习，能更加清晰地区分自己所处实验室的危险源，掌握不同实验室不同仪器的安全操作要求，最终达到学生进入哪个实验室就自动调整出相应的安全应对机制的目的。

三  实施“分阶化”的研究生实验安全管理模式

作为实验室的使用主体，研究生大部分学习时间在实验室度过，不同年级的研究生因其课程设置和学习侧重点不同，在实验室中所扮演的角色也有所差异。比如，研一新生因要完成大部分公共课程，在实验室中主要是观摩、学习仪器操作步骤和维护知识；研二学生以大量使用仪器进行实验研究为主；研三学生主要是撰写论文并协助导师指导低年级研究生。这也导致各年级研究生对安全教育的需求有所不同，针对这种情况，生态学学科根据不同年级研究生分阶段设置了安全教育的教学内容、学习目标与考核标准，丰富安全教育的实践内容，引导研究生以管理者的身份参与课程学习，激发研究生自主管理积极性。

（一）  研一新生：理论学习为主

研一新生入学后，安全教育以学习生态学科实驗室安全教育课程为主，该课程共包括5部分，采用线上、线下相结合的授课方式。线下教学内容以实际演示和理论讲解为主；对于危险化学品撒漏处理、应急设备使用等不易进行实践操作教学的场合，可借助现有的虚拟现实技术和相关软件等增强实验室安全教育的体验感，通过线上的虚拟实践活动让学生熟悉掌握危险化学品处理、微生物消杀以及应急设备的使用等[10]。

（二）  研二学生：实践教学为主

研二是研究生大量开展实验的重要时间段，针对其特点，这一阶段的安全教育以实践演练为主。学科在培养计划中明确指出实践教学是研究生培养中的必须环节，研究生以助教身份参与实验室安全实践示范，每生承担32学时教学实践工作量。主要工作和职责是给研一新生讲解和演示各项实验操作安全要求。主要包括以下内容。①常规安全实践内容：包括生物安全柜、化学安全通风橱、各类的消防安全设备、紧急洗眼及淋浴器和警报视听系统使用等。②实验室安全实践内容：包括实验设备器具、材料规范放置；实验废弃物处置方式等。③仪器安全操作实践内容：包括大型仪器的使用与维护、基础问题的排查等。④常见植物、土壤微生物储存、使用及暴露后消杀处置等。在实践教学中表现优异的同学推荐给实验课老师，参与本科生实验安全教学辅助工作，由课题组或老师颁发一定数额的奖金作为鼓励。

（三）  研三同学：参与管理为主

经过两年的学习和实践，研三学生已形成良好的实验室安全意识，同时实验规范操作技能和突发事件处置能力也得到了强化，通过引导研三同学参与实验室安全管理，分配其担任各个实验室安全小组责任组长，协助导师规范低年级研究生的日常安全操作；组织例行的实验室安全检查；参与仪器的安装调试过程；登记管理实验室化学药品的出入库记录等。让研究生自觉地把学到的安全知识转化为各种实验中的安全技能，真正做到学以致用，锻炼和提升研究生发现问题和解决问题的能力，将参与实验室管理演变为走向社会参加工作的一个衔接环节，有利于学生毕业后快速转变身份，进入工作状态。

四  构建完整实验室安全管理体系的探索

除建设具有专业特色的安全教育课程，加强研究生参与外，构建、落实合理的实验室安全管理制度也是实验安全的重要保障。真正有效的实验室的安全管理，是包括学校职能部门、学院、学科、教师和学生“五位一体”的管理组织。五个角色中有实验室的建设主体，科研平台搭建主体、日常安全管理主体和使用主體。要做到实验室有序安全运行，从建设者、管理者到使用者都需要各尽其职，形成维护实验室安全的有机统一体[11]。

（一）  完善实验室日常管理制度

学科在建设实验室平台时综合考虑、科学配置实验仪器，避免因实验交叉造成风险隐患。组织专家根据学校相关规定对各实验室危险源进行风险评估，根据风险分级，在学校《实验室安全管理制度》的基础上制定各实验室的具体管理办法，尤其是将各类高风险级别的实验室列为重点监管对象。

实验室负责人熟悉所辖实验室内所有仪器的安全操作，在研究生使用期间保持每日一巡。坚持一周一次安全例会，例会内容包括排查水电隐患、检查化学药品出入库记录与储存条件、组织研究生大扫除等。管理人员根据管理要求为各实验室配备消防用品、急救药品和应急处置物资等，每季度对上述物资进行检查，确保其正常使用。

研究生作为实验室使用者，需要通过实验安全教学课程考核，取得不同实验室的使用资格并签订《安全使用承诺书》。日常使用中养成良好习惯，实验前清点本次实验所需物品，使用时应做好安全记录，实验完毕后关好仪器和水电，归还化学药品，确认安全后离开。

（二）  制定安全实验考评制度

将实验室的安全管理与使用纳入仪器采购预算和学生评优体系。同等条件下，安全管理优秀的实验室优先考虑其仪器升级需求。而实验安全管理优秀的学生在其中期考核中获得较高的实践教学分数；对于自主发现实验室安全问题的学生，课题组或导师给予奖励。对于忽视实验安全的学生，首先追究其导师责任，其次安排学生担任安全巡查员，主要是在实验室当天工作完成后巡查水电、药品等，在微信工作群中汇报后方可离开。教师承担对学生的监督责任，学生做好实验室安全维护，做到有惩有罚，真正发挥教师与学生的主观能动性，从而有效推进实验室安全管理工作。

（三）  逐步配备实验室风险动态提示屏

实验室中危险源的识别是安全管理的首要环节，只有精准地掌握危险源的理化特性才能够科学评估风险，精准制定管理措施。目前，学科对实验中所使用的物品进行了初步分类，如化学类（包括有毒试剂、易燃易爆品、强酸强碱等），生物类（病原微生物、活体实验材料），辐射类（红外光、激光等），机电类（高温高压设备、真空装置、反应釜等），其他类（实验废弃物、尖锐器具等），明确了各实验室的安全分类和风险源，制定了常见的实验室意外事故处置办法。为了起到更好的宣传、提示作用，学科提出逐步配备实验室风险提示屏的规划。在每个实验室墙上安装一块电子屏，每日显示一条实验室安全知识，同时支持录入与搜索，对于了解实验室安全分类、风险源，搜索意外事故处理办法，掌握实验室试剂耗材出入库、使用者等动态进行信息化管理。

五  结束语

实验室是保障高校科研创新的基础，生态学学科以研究生“三自教育”为载体开展实验安全教育，建设生态学科实验室安全教育课程，并将安全教育内容融入研究生培养的各个环节，引导研究生参与实验室安全管理，从思想上重视实验室安全，从意识上敬畏实验室安全，在细节上遵守实验室安全规定。在培养研究生能力素质的同时，塑造其安全意识，可促使其更加主动、全面地了解并掌握实验安全意识、安全常识、安全责任、安全技术规程、安全技能技巧及消防法律法规等安全理论和实践知识，有利于提高研究生安全意识、综合素质和研究生教育质量，保障科研创新工作和人才培养和谐有序，满足社会日益增长的对高素质研究生的需求，更好地服务于国家发展战略大局。

参考文献：

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[8] 包艳华，崔升，胡秀兰，等.实验风险评估在我国研究生安全教育中的借鉴与应用[J].教育现代化，2020，7（8）：156-158.

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[11] OU S N. Strengthening the safety management strategy of dangerous chemicals in university laboratories[J].The Frontiers of Society， Science and Technology， 2019，1（2）：67-73.