徐慶紅，陳詠梅，張麗丹，靳蘭，崔猛，曹鼎，李剛，李春闖，張春婷

1北京化工大學化學學院化學實驗教學中心，北京 100029

2北京化工大學材料科學與工程學院，北京 100029

實驗過程的安全性和實驗室的安全性一直是各級各類學校乃至國家對學生實驗的基本要求。近年來，教育部出臺了一系列關于加強實驗室安全工作的重要文件[1,2]，均對學生實驗過程中的安全性及實驗室的安全管理作出了明確規(guī)定和要求。2019年5月24日，教育部在《關于加強高校實驗室安全工作的意見》中指出，目前“高校實驗室安全事故仍然時有發(fā)生，暴露出實驗室安全管理仍存在薄弱環(huán)節(jié)，突出體現(xiàn)在實驗室安全責任落實不到位、管理制度執(zhí)行不嚴格、宣傳教育不充分、工作保障體系不健全等方面”[1]。習近平總書記在黨的十九大工作報告中強調(diào)，“樹立安全發(fā)展理念，弘揚生命至上、安全第一的思想，健全公共安全體系，完善安全生產(chǎn)責任制，堅決遏制重特大安全事故，提升防災減災救災能力”。近年來發(fā)生的一系列實驗室安全事故，例如，2016年9月21日，東華大學化學化工與生物工程學院某實驗室發(fā)生爆炸[3]；2018年12月26日，北京交通大學市政與環(huán)境工程實驗室發(fā)生爆炸燃燒事故[4]；2019年2月27日，南京工業(yè)大學某實驗室發(fā)生火災[5]等等。上述實驗室安全事故的發(fā)生均造成了不同程度的人員傷亡，給國家財產(chǎn)和社會穩(wěn)定以及部分家庭幸福帶來了一定程度的負面影響。因此，遏制實驗安全事故的發(fā)生，對于優(yōu)化和穩(wěn)定學校教學環(huán)境、為國家培養(yǎng)高素質(zhì)人才具有重要意義。

有效防范學生實驗過程中以及非實驗狀態(tài)下實驗室安全事故的發(fā)生，除了制定嚴格的規(guī)章制度并認真執(zhí)行之外，加強對學生的實驗安全教育、提高其實驗安全防范意識至關重要。北京化工大學(以下簡稱“北化”)化學實驗教學中心經(jīng)過多年的實驗教學探索，逐漸形成了“實驗技術講座”“實驗安全與環(huán)保大課堂”“實驗項目實施過程中的安全講解及演示”“實驗室突發(fā)事故緊急疏散演練”“消防滅火演練”五位一體的化學實驗安全防范機制(如圖1所示)，極大地提升了學生化學實驗過程中的安全防范意識，效果顯著，具有借鑒性和推廣性。本文將對上述“五位一體”化學實驗安全教學機制進行詳述，并分析其實施的必要性，為化學實驗安全教育提出建議。

圖1 “五位一體”化學實驗安全防范教學體系框架圖

1 “五位一體”化學實驗安全教育教學體系簡述及實施的必要性

五要素中的第一部分是在每學期開學初對學生開展實驗前3學時的“實驗技術講座”。講座內(nèi)容包括介紹本學期內(nèi)要完成的實驗項目、實驗項目中所涉及的關鍵實驗技術、儀器設備的使用方法及注意事項、實驗室規(guī)章制度等，使學生對學期內(nèi)所要進行的實驗有一個基本了解。多年的教學證明，在學生進入實驗室前進行“實驗技術講座”是完全必要的，此教學環(huán)節(jié)不但能夠加深學生對于實驗項目的認識，而且能夠讓學生對所要掌握的基本實驗技能做到一定程度的了解，為后續(xù)的安全實驗打下一定基礎。

由于在中學階段大部分學生并沒有受過系統(tǒng)的化學實驗技能訓練，所以絕大部分大學一年級學生缺乏實驗安全方面的知識，因此，在本科生中開設化學實驗安全課程顯得至關重要。通過教師課堂講解，學生能夠系統(tǒng)地學習到國家有關安全實驗的法規(guī)、化學實驗安全理論知識、緊急處置事故的有效做法以及如何防范實驗過程中危險因素的發(fā)生等。通過課堂理論學習，達到理論指導實踐的目標。

“實驗項目實施過程中的安全講解及演示”是針對每一個具體實驗項目而設定的教學環(huán)節(jié)，由任課教師通過針對實驗項目實施過程中學生可能遇到的安全事項進行詳細講解以及糾正學生實驗過程中出現(xiàn)的錯誤實驗操作來實現(xiàn)，是最直接的安全實踐教育環(huán)節(jié)，也是最重要的教育環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，教師是實施教學的主體，并起主要作用。教師素質(zhì)的高低和對實驗技能以及安全知識的掌握程度直接影響教學效果。通過上述教學過程，學生快速地將理論和實踐結合起來，不但能夠加深學生對理論知識理解的深度和廣度，而且使其快速地掌握實驗操作安全技能，達到由表及里的學習目的。

在上述三方面對學生進行安全教育的同時，周期性地進行實驗室突發(fā)事故安全逃生演練和滅火演練是保障學生人身安全和國家財產(chǎn)安全的預防性措施和重要方式，對于營造實驗室安全氛圍、推進實驗室安全教育常態(tài)化制度化、鞏固“平安校園”的創(chuàng)建成果、確保校園安全穩(wěn)定形勢具有重要意義。近幾年發(fā)生的一系列重大實驗室安全事故而造成的人員傷亡除了與實驗室安全防范意識薄弱有關外，還與學生應對突發(fā)性事故不知所措、不能很好地安全逃離事故現(xiàn)場而保全自己有很大關系。剛進入大學不久的本科學生對實驗室安全逃生知識非常缺乏，不能在危急時刻有效地保護自己，大部分同學甚至不知道滅火器如何使用。因此，進行實驗室突發(fā)事故安全逃生演練及教會學生如何正確地使用滅火器是學生實驗室安全教育的重要環(huán)節(jié)。

2 “五位一體”化學實驗安全教學機制內(nèi)容詳析

在講授實驗技能基礎上，教師在“實驗技術講座”過程中向?qū)W生詳述實驗操作中的安全注意事項是該項教學的重要任務。例如，實驗中禁止飲食、進入實驗室后應立即佩帶防護眼鏡、實驗過程中要將長發(fā)扎束起來、禁止裸露腿部和腳面、實驗室中如何安全使用電器等等，這些都是“實驗技術講座”的重要內(nèi)容。教師要向?qū)W生詳解《學生化學實驗守則》，最終使學生深深地打上安全實驗的烙印。在實驗技術講座過程中，可以設置一些實驗安全知識問答題，增強學生聽課的積極主動性和師生互動性。在課后通過網(wǎng)絡進行實驗安全知識問卷調(diào)查，了解學生對實驗中的安全關注點，往往能夠起到事半功倍的效果。

筆者認為針對一年級本科生進行的“實驗技術講座”應該涉及以下幾個方面內(nèi)容：

(1)重點講授《學生實驗守則》和《化學實驗室安全守則》。

(2)簡要介紹化學實驗室用水、化學試劑使用和保存以及氣體鋼瓶使用等常識知識。

本文研究結果顯示,實施優(yōu)質(zhì)護理服務模式的觀察組患者的骨折愈合時間顯著短于實施常規(guī)護理的對照組,關節(jié)功能恢復情況也顯著優(yōu)于對照組,觀察組的護理滿意度顯著優(yōu)于對照組,差異均有顯著統(tǒng)計學意義(P<0.05)。該研究結果與相關文獻[5]報道相符。綜上所述,應用優(yōu)質(zhì)護理服務模式對骨折患者進行護理干預,促進骨折愈合,能夠顯著提高患者的骨折恢復優(yōu)良率,值得臨床上廣泛應用。

(3)重中之重講授實驗中意外事故的處理方式及注意事項。其中包括：割傷、燙傷、酸燒傷、堿燒傷、溴腐傷、觸電的處理；金屬汞保存；電器著火、易燃物著火的處理方式；滅火器的基本使用方法等。

(4)簡要介紹化學實驗室常用的玻璃儀器及其使用注意事項。

上述內(nèi)容的講解使學生在獨立進行化學實驗前能夠基本了解化學實驗安全常識性內(nèi)容。

“實驗安全與環(huán)保課堂學習”是對學生進行實驗安全教育、增加學生實驗安全知識的主體部分，可以通過在低年級本科生中開設“化學實驗安全”課程來實現(xiàn)(本課程在北化系專業(yè)必修課，24學時，1.5學分)。課程教學應該包括實驗操作的安全與規(guī)范化、化學品安全、實驗室廢棄物處理、防護用具與消防器材的使用、常見的實驗事故應急處理等章節(jié)內(nèi)容。通過教學內(nèi)容系統(tǒng)講解，學生要基本上掌握化學實驗安全操作技能知識點、化學試劑和氣體鋼瓶的安全使用及保存規(guī)則、實驗室的安全管理、實驗過程中的偶發(fā)安全事故處理、實驗過程中人身安全防護等方面的知識，并逐步形成系統(tǒng)的實驗安全理論知識體系。

教師在實驗室針對具體實驗項目中所涉及安全細節(jié)講解、對學生實驗過程中涉及安全的操作錯誤糾正則是上述理論學習在實踐中的具體應用。實驗教師要將實驗安全細節(jié)安排到實驗講解環(huán)節(jié)中，向?qū)W生強調(diào)注重這些細節(jié)和環(huán)節(jié)的重要性，向?qū)W生強調(diào)實驗操作的安全性是事關家庭、學校乃至國家的大事；實驗課教師同時要準確無誤地教會學生實驗操作技能。在學生實驗過程中，教師要加強巡視力度，對學生操作中出現(xiàn)的錯誤及時加以糾正，使學生短時間內(nèi)改正錯誤并快速掌握實驗基本技能。只有這樣，才能真正達到實驗教學之目的。

化學實驗實施過程中危險性時刻存在，但只要我們認真科學地按照規(guī)范要求進行實驗，以高度認真的態(tài)度對待操作中的每一個細節(jié)和環(huán)節(jié)，就一定能夠避免一切危險事故的發(fā)生。但如果發(fā)生了一些突發(fā)性和不可預知性事故，例如火災，能夠及時撲滅是最好的結果；如果不能夠撲滅，第一時間快速且安全撤離事故現(xiàn)場則是最佳抉擇，因此，化學實驗室定期進行“實驗室突發(fā)事故緊急疏散演練”是防患于未然的必要做法，當然，進行“演練”活動需要學校保衛(wèi)、后勤等部門的密切配合?，F(xiàn)代化的實驗大樓一般都配備有火情報警和防火閘門系統(tǒng)。演練時，學校安保部門通過釋放煙幕彈模擬火災發(fā)生現(xiàn)場，同時開啟實驗樓內(nèi)火情報警系統(tǒng)，參與演練的學生在教師的正確指導下有秩序、快速且安全地撤離現(xiàn)場。實現(xiàn)上述目標，對參與演練的教師和學生進行演練前的培訓是必要的。經(jīng)過培訓和現(xiàn)場演練，學生們基本上能夠掌握火災事故現(xiàn)場安全逃生的方法。

對于小范圍的著火現(xiàn)場，針對不同的著火類型利用對應功能滅火器能夠進行有效滅火。不同種類滅火器具有不同的滅火功能，學生在“化學實驗安全”課程學習中能夠?qū)W到這方面知識。但滅火器的使用方法除了課堂上學習之外，進行實物性操作練習是非常必要的。在消防專家的指導下，根據(jù)風向及風速大小，以及所要撲滅火焰的屬性，正確打開滅火器消防栓對火焰進行撲滅?！跋罍缁鹧菥殹笔沁_到上述學習目的的重要手段。

3 “五位一體”化學實驗安全教學體系的實施效果分析

“五位一體”化學實驗安全教學機制在北化化學實驗教學中心已經(jīng)實施十余年。多年的教學實踐證明，此教學方法能夠有效且快速提高低年級本科學生的實驗安全操作技能和綜合化學素養(yǎng)。中心針對一、二年級四個學期不同階段實驗教學內(nèi)容對學生進行實驗技術講座，同時實施網(wǎng)上實驗安全答題測試合格后實驗室準入制度，強化學生實驗安全防范意識。針對一年級本科生開設的“化學實驗安全與環(huán)保”課程教學效果表明，學生能夠在課堂上短時間內(nèi)獲得大量的實驗安全操作技能知識，同時將這些理論知識與具體的實驗操作過程相結合，達到了快速且全面熟練掌握實驗技能的目的。此外，化學實驗教學中心主導的一年一度“實驗室安全逃生演練”(如圖2所示)及“消防演練”(如圖3所示)對于提高學生安全防范意識發(fā)揮了積極作用，受到了學生的普遍歡迎和各方面的高度評價。例如，2020級化學專業(yè)學生A在其學習心得中寫道：在課程的學習中，老師們不僅“授人以魚”，更是“授人以漁”，他們不僅把關于化學實驗安全的各種知識教授給我們，更是教會了我們學會利用手頭上可支配的資源去自己進行實驗安全方面的建設，在MSDS (Material Safety Data Sheet，化學品安全數(shù)據(jù)說明書)上查詢各種化學品的詳細信息有助于培養(yǎng)我們實驗安全的意識；通過各種實驗安全事故的真實案例，使我們認識到化學實驗中安全的重要性，實驗安全事故輕則造成國家財產(chǎn)損失，重則危及生命安全，千萬要養(yǎng)成良好的規(guī)范操作習慣；實驗室安全疏散演練點和滅火器使用演練，更有助于培養(yǎng)我們的實驗安全意識，掌握安全實驗的要義，掌握緊急情況下逃生的正確方法以及不同滅火器的使用方法。2020級化學專業(yè)學生B認為，學校所進行的一系列實驗安全課程教育意義重大，尤其對大一新生是最明智的決定。實驗的安全性永遠是最重要的，如果實驗過程中發(fā)生安全事故并造成人員傷亡，實驗教學的意義蕩然無存。最后他寫到，“毋臨渴而掘井，宜未雨而綢繆”，實驗安全課程的學習從根本源頭上減少實驗事故的風險，不但使我們學生增加了實驗安全的知識、學會了實驗安全的操作，而且必將有效地降低實驗事故發(fā)生概率，一舉多得?；瘜W實驗教學中心“五位一體”化學實驗安全教學機制的成功實施也得到了學校及學院層面的高度重視。化學學院官方網(wǎng)站對該教學體系進行了詳細報道[6]，“五位一體”化學實驗安全教學機制獲得了北京化工大學2021年教學改革成果二等獎，并成功入選北京化工大學2021“德智體美勞教育教學改革研究”資助項目。

圖2 北京化工大學化學實驗教學中心組織的“實驗室安全逃生演練”照片

圖3 北京化工大學化學實驗教學中心組織的“消防演練”照片

“五位一體”化學實驗安全教學機制在防止教學安全事故的發(fā)生以及提高學生實驗技能方面效果明顯。北化本科生化學實驗教學數(shù)年來未發(fā)生過任何安全事故，甚至割傷及燙傷等小事故也基本上沒有發(fā)生過。另外，該體系的教學效果也可以從近年來北化學生參加的各級化學實驗競賽成績上反映出來。2017-2020年，北化學生在北京市大學生化學實驗競賽中成績非常突出(從表1中數(shù)據(jù)可以看出[7])，一直穩(wěn)居前五的位置(每年有25到30個左右學校參加比賽)，學生的實驗技能和對實驗過程中的細節(jié)處理能力已經(jīng)走在同級別高校前列。在2021年“第二屆全國大學生化學實驗創(chuàng)新設計競賽總決賽”中，北化參賽隊獲得了“一等獎”佳績。

表1 2017-2020年北京化工大學學生在北京市大學生化學實驗競賽中的獲獎情況

北京化工大學化學實驗教學中心“五位一體”安全教學機制也受到了兄弟院校的普遍關注，產(chǎn)生了一定的輻射效果。中心自2018年以來先后接待了吉林大學、華中師范大學、中國地質(zhì)大學(北京)等高?；瘜W實驗教學中心來訪，就實驗安全教育進行深入探討。“五位一體”安全教學機制得到了來訪院校教師們的高度認可。

4 “五位一體”化學實驗安全教學體系的創(chuàng)新性

“五位一體”化學實驗安全教學機制將化學實驗過程中學生的操作規(guī)范性與實驗安全、廢棄物處理與環(huán)境保護緊密結合起來，將實驗技能提升、人身安全和國家財產(chǎn)安全緊密結合，全面提高學生實驗過程中的規(guī)范性、細致度和社會責任感。這些課程思政元素與化學實驗教學相結合是“五位一體安全防范”教學機制的顯著創(chuàng)新之處。

注重理論知識講解和實踐相結合，并使二者產(chǎn)生“火花”和“共振”，是“五位一體安全防范”教學機制的獨特之處。“五位一體安全防范”機制注重“五位”一體化及它們之間的協(xié)同效應。“實驗技術講座”是該機制的起始環(huán)節(jié)；“實驗安全與環(huán)保課堂學習”是在第一環(huán)節(jié)基礎上緊接著實施的第二環(huán)節(jié)；教師在實驗項目講解過程中針對具體實驗技術進行安全知識講授，是加強學生對實驗安全理論知識的理解、運用和鞏固；“實驗室突發(fā)事故緊急疏散演練”以及“消防滅火演練”是對上述三個教學環(huán)節(jié)的重要補充。相互協(xié)調(diào)一致又循序漸進，最終達到最佳的教學效果。“五位一體安全防范”教學機制的獨特教育模式，其良好的教學效果被多年的實踐所證明。

5 結語

“五位一體”化學實驗安全教學機制是北京化工大學化學實驗教學中心數(shù)年形成的一種防范實驗事故發(fā)生、迅速提高學生整體實驗技能的教學方法，它將“實驗技術講座”“實驗安全與環(huán)保課堂學習”“實驗項目實施過程中的安全講解及演示”“實驗室突發(fā)事故緊急疏散演練”“消防滅火演練”融為一個密不可分的統(tǒng)一整體。該教學模式在強調(diào)實驗安全知識理論學習基礎上，重點放在學生的實驗技能提升之上，同時強化實驗過程中的安全防范意識和自我保護意識，達到實驗技能訓練和保障良好教學秩序之目的。