朱 睿 劉艷霖 王國勝 方建寧

1.深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通與環(huán)境學(xué)院工程中心 廣東深圳 518000

2.深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)字媒體學(xué)院 廣東深圳 518000

實驗室是高校開展教學(xué)的重要場所，是培養(yǎng)高技能型人才和創(chuàng)新型人才的主要陣地。實驗室安全是教學(xué)和科研工作開展的保障，是高校安全環(huán)境和文化建設(shè)的重要內(nèi)容。為提高實驗室人員的安全意識、安全素養(yǎng)，高校圍繞實驗室的安全準(zhǔn)入工作開展了許多建設(shè)和探索工作。以信息系統(tǒng)管理為手段，以仿真體驗為特色，整合資源、創(chuàng)新技術(shù)，建設(shè)基于虛擬仿真技術(shù)的實驗室安全準(zhǔn)入平臺，可成為實驗室安全準(zhǔn)入機(jī)制有效推進(jìn)的載體。

1 實驗室安全準(zhǔn)入建設(shè)的必要性

近年來，隨著職業(yè)教育理念的不斷深入，高校實踐教學(xué)的比例不斷加大，加之招生規(guī)模的擴(kuò)張，實驗室的需求與日俱增，因儀器設(shè)備操作不當(dāng)，實驗行為不規(guī)范而導(dǎo)致的安全事故時有發(fā)生，嚴(yán)重影響正常的教學(xué)和科研秩序[1]。高校安全認(rèn)知和安全知識學(xué)習(xí)卻不容樂觀，某醫(yī)科大學(xué)針對9個專業(yè)500名學(xué)生進(jìn)行實驗室生物安全認(rèn)知情況調(diào)研，資料顯示，52.6%的學(xué)生經(jīng)歷過實驗室傷害事件，僅有18.0%的人了解實驗室生物安全，只有3.8%的人知道如何處理生物實驗室發(fā)生的意外事件[2]。另一項針對151名農(nóng)科專業(yè)碩士研究生的調(diào)查表明，大多數(shù)學(xué)生不了解所處實驗環(huán)境的基本安全設(shè)施，缺乏報警、安全逃生、消防等方面知識；在接觸過危險化學(xué)品的學(xué)生中，只有28.3%的學(xué)生清楚危險化學(xué)品的性質(zhì)；超過一半學(xué)生忽視在實驗過程中對自身的保護(hù)；50%以上被調(diào)查者不熟悉實驗廢棄物處置方法[3]。因此，對實驗人員進(jìn)行安全教育與考核，建立實驗室安全準(zhǔn)入機(jī)制顯得尤為必要。

然而，當(dāng)前高校實驗室安全準(zhǔn)入機(jī)制的建設(shè)還有許多不足之處。首先，安全培訓(xùn)與考核平面化。大部分高校的安全培訓(xùn)工作流于形式，通過講座、印發(fā)安全資料、觀看視頻等方式對學(xué)生進(jìn)行授課，學(xué)習(xí)途徑單一，沒有吸引力。對于當(dāng)代充滿活力的大學(xué)生而言，科學(xué)而生動的安全教育建設(shè)顯得尤為必要。安全培訓(xùn)應(yīng)是一門體驗為主的學(xué)習(xí)課程，而單一平面的學(xué)習(xí)形式無法體現(xiàn)安全操作、安全應(yīng)急等場景學(xué)習(xí)，安全實踐能力培養(yǎng)不盡人意。其次，安全培訓(xùn)與考核工作不成體系，不同專業(yè)背景、不同工作崗位對實驗安全知識有個性化的需求，需要進(jìn)行分門別類開展。目前，各高校對特定需求的培訓(xùn)與考核主要由二級學(xué)院部門有針對性地組織實施，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各行其是，難以形成有效的垂直監(jiān)控。再次，實驗室準(zhǔn)入工作缺乏有效的聯(lián)動機(jī)制。要想全面系統(tǒng)地開展安全準(zhǔn)入工作，需要教務(wù)部門、資產(chǎn)管理部門、保衛(wèi)部門等協(xié)調(diào)工作。而聯(lián)動這些部門，往往通過人員溝通、信息報備等形式，沒有統(tǒng)一有效的共享平臺，管理成本大。最后，安全準(zhǔn)入的管理缺乏動態(tài)調(diào)整機(jī)制，當(dāng)學(xué)生通過安全考核后，學(xué)校準(zhǔn)予其進(jìn)入實驗室學(xué)習(xí)，這種準(zhǔn)入是靜態(tài)管理，而學(xué)生在實驗室的行為是一個動態(tài)過程，許多高校對這樣的特點往往忽視，沒有建立動態(tài)的監(jiān)管機(jī)制。

2 國內(nèi)外實驗室安全準(zhǔn)入建設(shè)情況

歐美國家很早就開始實施實驗室安全準(zhǔn)入制度。美國高校對實驗人員安全培訓(xùn)項目和考核都有嚴(yán)格規(guī)定和準(zhǔn)入門檻，未經(jīng)培訓(xùn)和考核，不得進(jìn)入實驗室。培訓(xùn)內(nèi)容豐富，覆蓋了普通安全、化學(xué)安全、生物安全、輻射安全、廢棄物處理規(guī)程等方面的安全知識。培訓(xùn)手段多樣，包括電子材料、網(wǎng)絡(luò)視頻材料、集中聽課等形式[4]。英國高校除安全培訓(xùn)機(jī)制外，還建立了實驗室健康安全管理審查制度，督促系部等有效執(zhí)行安全總則，審查結(jié)果及整改方案及時反饋，促使系部及時進(jìn)行安全整改[5]。加拿大高校的實驗室安全培訓(xùn)與美國相似，特色是根據(jù)員工安全與環(huán)保知識的差異進(jìn)行匹配的培訓(xùn)項目和考試，通過教育培訓(xùn)可獲得實驗室“準(zhǔn)入卡”，并通過刷卡人的使用記錄追溯責(zé)任，即“刷卡即責(zé)”[6]。

近年來，隨著國家對“以人為本，健康安全”等安全工作新理念的提出，我國高校也開始試點實驗室安全準(zhǔn)入工作[7]。高校實驗室安全準(zhǔn)入工作主要從管理約束、培訓(xùn)方式等方面開展，形成一定工作經(jīng)驗。在管理約束方面，大部分高校實施學(xué)校、學(xué)院、實驗室的三級管理體制，從管理制度到安全操作進(jìn)行培訓(xùn)考核，形成聯(lián)動機(jī)制，培養(yǎng)安全理念和安全素養(yǎng)。有些高校準(zhǔn)入門檻非常嚴(yán)格，如江南大學(xué)本科生不通過安全考試不能進(jìn)入選課環(huán)節(jié)，碩士研究生不通過安全考核不能進(jìn)入開題環(huán)節(jié)，新入職的教職工不通過考核不能參加教師資格考試[8]。東南大學(xué)對從事承壓類、機(jī)電類特種設(shè)備的人員須取得“特種設(shè)備作業(yè)人員證”才可以從事相應(yīng)作業(yè)[9]。部分高校還分門別類地設(shè)置培訓(xùn)內(nèi)容，如浙江大學(xué)按照不同專業(yè)分為通識類、生物醫(yī)學(xué)類、化學(xué)類、機(jī)械建筑類、電氣類、輻射安全類等培訓(xùn)內(nèi)容[10]。在培訓(xùn)方式上，一些高校設(shè)置安全培訓(xùn)課程，與學(xué)分掛鉤。如清華大學(xué)的實驗室安全學(xué)[11]，北京大學(xué)的北京大學(xué)實驗室安全基礎(chǔ)課程，浙江大學(xué)的高等學(xué)校實驗室安全概論課程等，將安全教育納入課程教學(xué)體系。天津大學(xué)把大學(xué)生安全法制教育納入總學(xué)時，按0.5學(xué)分計入學(xué)生學(xué)習(xí)檔案[12]。有些高校還開發(fā)視頻和題庫，豐富培訓(xùn)形式。如北京大學(xué)采用將安全講座分專業(yè)拍攝成視頻講座，視頻課件模擬真實課堂。江南大學(xué)、東南大學(xué)等使用試題庫作為學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生可以通過在線學(xué)習(xí)題庫的方式進(jìn)行實驗室安全知識培訓(xùn)。

3 實驗室安全準(zhǔn)入平臺建設(shè)與運行

實驗室安全準(zhǔn)入平臺建設(shè)基于虛擬仿真技術(shù)，以“系統(tǒng)學(xué)習(xí)、情景體驗、信息共享”為建設(shè)原則，以建設(shè)立體化、智能化的學(xué)習(xí)系統(tǒng)和結(jié)果與過程管理雙并重的準(zhǔn)入認(rèn)證系統(tǒng)為目標(biāo)，凸顯3D仿真體驗特色，采用U3D技術(shù)進(jìn)行開發(fā)實驗室安全培訓(xùn)、考核和準(zhǔn)入認(rèn)證平臺。安全準(zhǔn)入平臺由學(xué)生登入模塊、虛擬仿真學(xué)習(xí)模塊、考試考核模塊、準(zhǔn)入認(rèn)證模塊、信用反饋模塊和后臺管理模塊構(gòu)成(安全準(zhǔn)入平臺架構(gòu)如圖1所示)。

圖1 實驗室安全準(zhǔn)入平臺架構(gòu)圖

3.1 學(xué)生登入

學(xué)員登入模塊是實驗室安全準(zhǔn)入平臺的前端，負(fù)責(zé)學(xué)生信息收集和認(rèn)證的功能。系統(tǒng)要求學(xué)生以學(xué)號或教工號進(jìn)行登入，并填寫相關(guān)的人員信息，上傳照片。學(xué)生信息填報完成，即刻在后臺生成學(xué)籍檔案，關(guān)聯(lián)學(xué)校教務(wù)學(xué)分系統(tǒng)。

3.2 虛擬仿真學(xué)習(xí)

虛擬仿真學(xué)習(xí)模塊是實驗室安全準(zhǔn)入平臺的核心和特色，承擔(dān)安全知識系統(tǒng)學(xué)習(xí)的組織和實施功能。系統(tǒng)由安全管理制度學(xué)習(xí)、安全操作仿真系統(tǒng)以及應(yīng)急情況處理仿真系統(tǒng)組成。

3.3 安全管理

安全管理制度包含實驗室管理制度、實驗實訓(xùn)管理制度、實驗室安全制度、危險化學(xué)品管理制度、應(yīng)急預(yù)案等規(guī)章制度，以電子書瀏覽、視頻學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)形式。

3.4 安全操作

安全操作仿真設(shè)計真實的實驗室場景，進(jìn)行仿真虛擬學(xué)習(xí)。首先是實驗室的安全環(huán)境、安全設(shè)施等認(rèn)知的學(xué)習(xí)。主要設(shè)置實驗室消防樓道逃生、滅火器使用、應(yīng)急救援用品使用、安全警示標(biāo)志識別等通用安全學(xué)習(xí)內(nèi)容，特殊實驗室如化學(xué)實驗室，還包含洗眼器使用、洗淋裝置使用、勞保用品穿戴等內(nèi)容。其次是實驗后的清理工作仿真學(xué)習(xí)，包括清理過程中個人防護(hù)用品的穿戴、清理整理試驗臺、清洗實驗儀器、關(guān)閉設(shè)備、水源、電源，填寫實驗記錄表，整理和更換工作服，離開實驗室等內(nèi)容。最后是特定操作場景的體驗與學(xué)習(xí)。涉及化學(xué)類、生物類、機(jī)械類、輻射類的實驗，風(fēng)險系數(shù)較大，針對特定操作場景進(jìn)行設(shè)計和模擬，讓學(xué)生在開展實驗前有所認(rèn)知，提高實驗安全系數(shù)。

3.5 應(yīng)急情況處理學(xué)習(xí)

應(yīng)急情況處理仿真是虛擬仿真學(xué)習(xí)模塊的重要內(nèi)容，通過集成實驗室安全事故的場景，以VR技術(shù)進(jìn)行體驗式教學(xué)。應(yīng)急情況處置培訓(xùn)模擬學(xué)生違規(guī)操作產(chǎn)生的第一現(xiàn)場，以火災(zāi)事故應(yīng)急處置、觸電事故應(yīng)急處置、突發(fā)停電停水應(yīng)急處置以及危險化學(xué)品傷害應(yīng)急處置4大板塊開展?；馂?zāi)事故應(yīng)急處置由災(zāi)情報告、應(yīng)急疏散、火災(zāi)撲救、燒傷急救處理等學(xué)習(xí)情景構(gòu)成；觸電事故應(yīng)急處置則按照觸電解脫、現(xiàn)場急救兩個環(huán)節(jié)開展；突發(fā)停電停水應(yīng)急處置由維護(hù)秩序、意外事故防止組成；危險化學(xué)品傷害應(yīng)急處置是針對化學(xué)類、生物類等實驗設(shè)計的內(nèi)容，由危險目標(biāo)和危險種類識別、實驗室化學(xué)品泄漏處置、化學(xué)品爆炸處置、割傷燙傷傷害處理、火災(zāi)處理、人員疏散等情景組成。

3.6 考試考核

考試模塊是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果的節(jié)點，設(shè)置通識考試、專業(yè)考試和特定考試3個考試板塊。學(xué)生通過登入賬號，由后臺識別專業(yè)和實驗室需求分析，按照管理員的設(shè)定出題，完成隨機(jī)組卷。學(xué)生考試的成績匯總到后臺管理模塊?？荚囆问接深}庫考試和仿真考試組成。其中，題庫考試采用選擇題的形式，在線作答；仿真考試則采用場景虛擬仿真的形式，對安全操作、應(yīng)急情況處理進(jìn)行綜合考核。所有學(xué)生必須完成通識考試，化學(xué)類、生物類和機(jī)械類的學(xué)生還要參加專業(yè)考試。部分有科研或技能競賽需求的教師和學(xué)生還要完成特定考試考核，以獲得實驗室常規(guī)教學(xué)時段外的使用權(quán)。

3.7 準(zhǔn)入認(rèn)證

準(zhǔn)入認(rèn)證模塊是學(xué)生進(jìn)行考試后獲得實驗室準(zhǔn)入許可的環(huán)節(jié)，與學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)進(jìn)行功能接駁，實現(xiàn)信息共享、協(xié)同管理。通過考試系統(tǒng)的學(xué)生，頒發(fā)實驗室電子準(zhǔn)入證，計入學(xué)分，在后臺生成準(zhǔn)入人員檔案。通過特定考試的教師和學(xué)生，由后臺管理人員進(jìn)行再次核實，頒發(fā)更高級別的準(zhǔn)入證，同時在實驗室門禁系統(tǒng)實現(xiàn)權(quán)限開放，準(zhǔn)予其自主進(jìn)入實驗室。

所有準(zhǔn)入學(xué)生在準(zhǔn)入認(rèn)證中還須簽訂安全承諾書。安全承諾可根據(jù)具體專業(yè)定制，設(shè)定特定條款，理清職責(zé)和義務(wù)。學(xué)生閱讀承諾書無異議后，通過點擊確認(rèn)實現(xiàn)簽名，同時在后臺歸檔。安全承諾書簽訂完成后，再由一級管理員(校級主管部門領(lǐng)導(dǎo))和二級管理員(部門主管領(lǐng)導(dǎo))進(jìn)行核查與簽署，構(gòu)建三級準(zhǔn)入責(zé)任體系。

3.8 信用反饋模塊

信用反饋模塊，通過與學(xué)校監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)和實訓(xùn)教師走訪等形式記錄實驗室準(zhǔn)入人員的安全行為，在后臺生成信用檔案，全程實施動態(tài)管理，確保實驗安全的過程管理。首先，對通過考試的用戶，記入白名單賬戶，初步開放準(zhǔn)入權(quán)限。未通過考試的學(xué)生，準(zhǔn)予一次補(bǔ)考，如補(bǔ)考未能及格，記入重修名單。安全考試中作弊的學(xué)生記入黑名單。其次，通過電子監(jiān)控記錄學(xué)生實訓(xùn)室使用情況，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重違規(guī)操作，記入黑名單。征集實訓(xùn)教師的反饋意見，對違規(guī)操作情況進(jìn)行核實和登記，嚴(yán)重者記入黑名單。最后，對進(jìn)入信用系統(tǒng)黑名單的用戶，取消準(zhǔn)入資格，不再給予實驗室準(zhǔn)入資格，同時也取消其相應(yīng)的學(xué)分。

3.9 后臺管理模塊

后臺管理模塊是實驗室安全準(zhǔn)入平臺的總指揮，統(tǒng)籌其他模塊的工作，通過大數(shù)據(jù)集成，分配學(xué)習(xí)資料，組成考試試卷，建立學(xué)生檔案庫，動態(tài)調(diào)整學(xué)生的備案信息，實現(xiàn)痕跡化管理。后臺管理模塊由學(xué)籍信息管理、學(xué)習(xí)資料管理、試卷題庫管理、成績檔案管理以及信用檔案管理等構(gòu)成。后臺管理設(shè)置3個級別的管理權(quán)限，為一級管理員、二級管理員以及三級管理員。一級管理員為學(xué)校的實驗室主管部門領(lǐng)導(dǎo)，擁有所有權(quán)限；二級管理員為具體的使用部門負(fù)責(zé)人，具有用戶設(shè)立和更改、學(xué)習(xí)資料修改、考試組織等權(quán)限；三級管理員是具體實驗室管理員，負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)模塊開放、信用信息登記等。

4 實驗室安全準(zhǔn)入平臺的實施效果

近一年來，深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院在環(huán)境工程、室內(nèi)檢測與控制技術(shù)、建筑工程管理、城市軌道交通運營與管理、汽車電子技術(shù)以及園林工程等專業(yè)開展試點，推行實驗室安全準(zhǔn)入平臺，得到廣大師生的認(rèn)可，獲得良好的反響和評價。

第一，增加安全培訓(xùn)的實操體驗，提升培訓(xùn)效果。實驗室安全準(zhǔn)入平臺依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，用形象逼真的動畫來表達(dá)抽象的安全操作理論，使之具體化，從而使安全培訓(xùn)更加生動、逼真、立體。還可模擬危險性安全操作演示實驗，避免在真實安全學(xué)習(xí)中因操作不當(dāng)而出現(xiàn)危險情況。

第二，增強(qiáng)安全教育的趣味性，實現(xiàn)互動教學(xué)。實驗室安全準(zhǔn)入平臺將3D虛擬現(xiàn)實仿真軟件與VR硬件設(shè)備相結(jié)合，利用頭戴式顯示設(shè)備將學(xué)生的視覺、聽覺集成到虛擬場景中，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生一種身臨其境的交互感，有助于啟發(fā)思維，增強(qiáng)培訓(xùn)的趣味性。

第三，建立多元化、標(biāo)準(zhǔn)化，的安全教育。實驗室安全準(zhǔn)入平臺集成通識類、生物類、化學(xué)類、機(jī)械類和輻射類的安全培訓(xùn)知識，以標(biāo)準(zhǔn)化的教案、程序化的教學(xué)組織策略進(jìn)行教學(xué)，是一種不依賴于教師的培訓(xùn)方式。同時，它自動辨別和掌握學(xué)生安全學(xué)習(xí)情況，在程序內(nèi)實現(xiàn)學(xué)習(xí)與考核，考核與反饋無縫結(jié)合。

第四，可實現(xiàn)共享性、動態(tài)化的安全管理。實驗室安全準(zhǔn)入平臺通過設(shè)置后臺信息管理模塊可有效對接學(xué)校的學(xué)分系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，建立數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息共享。設(shè)置信用管理模塊實時跟蹤實驗人員的安全動態(tài)，更新信息，實現(xiàn)動態(tài)管理。