許杪，黃雪英

(華中師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院 化學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(華中師范大學(xué))，湖北 武漢 430079)

0 引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為目前高等院校實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中的重要一環(huán)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的主要途徑[1]，特別是對(duì)于化學(xué)這類以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)體系中的地位更是無(wú)可取代。當(dāng)前，在眾多高校理工農(nóng)醫(yī)等專業(yè)的課程設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程被廣泛設(shè)立[2]，因此大量種類繁雜的化學(xué)藥品的使用已經(jīng)成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的必然。然而近些年高校發(fā)生了多次因化學(xué)藥品使用不當(dāng)所導(dǎo)致的安全事故[3]，例如：2021 年南京某高校學(xué)生使用鋁鎂粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生爆燃，造成實(shí)驗(yàn)室爆炸，導(dǎo)致11 人受傷，其中2 人不幸罹難；2016 年上海某大學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，因?qū)嶒?yàn)爆燃導(dǎo)致化學(xué)試劑高錳酸鉀等藥品嚴(yán)重灼傷2 人。慘痛的教訓(xùn)引起了國(guó)家及各高校的高度重視，也給每一位基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的參與者敲響了警鐘。盡管基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)難度及危險(xiǎn)性均有所降低，但由于人員多、技能弱、項(xiàng)目多等特點(diǎn)，化學(xué)藥品的使用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中可能帶來(lái)的問(wèn)題也不可小覷。本文對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中化學(xué)藥品使用時(shí)存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)針對(duì)性地提出了應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)而保證基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展。

1 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的藥品使用問(wèn)題

1.1 實(shí)驗(yàn)室人員成分復(fù)雜且流動(dòng)性大

高?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主要功能是承擔(dān)基礎(chǔ)類、大面積通識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)工作[4]，其參與者包括本科生、任課教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員、課程助理、部分研究生等各種身份的學(xué)生及教職工，人員眾多且身份復(fù)雜。以華中師范大學(xué)化學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(簡(jiǎn)稱“示范中心”)為例，該示范中心同時(shí)承擔(dān)了化學(xué)學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院、物理學(xué)院及其他學(xué)院輔修化學(xué)課程的本科生的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，每學(xué)年參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本科生達(dá)4 000 余人，參與授課的實(shí)驗(yàn)教師近百人，課程助理十余人。同時(shí)，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中高頻次的人員流動(dòng)勢(shì)必會(huì)給實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安全管理帶來(lái)極大的不確定性。特別是基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其開(kāi)課對(duì)象均為一年級(jí)新生，且多數(shù)同學(xué)在高中接觸化學(xué)實(shí)驗(yàn)較少，因此實(shí)驗(yàn)技能不成熟，且從主觀上對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中可能存在的安全隱患不夠重視，安全意識(shí)普遍較差。

1.2 化學(xué)藥品種類繁雜且浪費(fèi)情況嚴(yán)重

示范中心每年開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程約12 門，每門課程包含8 ～24 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不等，總體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目眾多，因此每年對(duì)化學(xué)藥品的種類需求高達(dá)幾百種。這其中包括易制毒、易制爆、劇毒的管制類化學(xué)藥品，以及腐蝕品、有機(jī)溶劑、重金屬離子溶液等非管制類的危險(xiǎn)化學(xué)品，因此種類繁多、理化性質(zhì)各異的化學(xué)藥品是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中最重要的潛在安全隱患。同時(shí)，各種原因?qū)е碌乃幤防速M(fèi)現(xiàn)象也增加了不必要的藥品消耗，例如因?qū)W生操作失誤而出現(xiàn)的錯(cuò)誤稱量、污染試劑、損毀藥品、補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)等情況，或者是因保存不當(dāng)而造成的藥品理化性質(zhì)改變等情況都會(huì)造成藥品的浪費(fèi)。

1.3 傳統(tǒng)的藥品取用過(guò)程存在隱患

從實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)藥品到學(xué)生取用藥品是典型的從一到多的過(guò)程，伴隨過(guò)程中參與人員的增多，帶來(lái)的管理難度和安全隱患也逐漸增大。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂組織形式是將實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員準(zhǔn)備好的所有實(shí)驗(yàn)藥品在實(shí)驗(yàn)課前一次性擺放到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，由學(xué)生自行取用。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，由于學(xué)生的安全意識(shí)、專業(yè)知識(shí)、動(dòng)手能力等多方面的不足，在這種工作模式下經(jīng)常出現(xiàn)藥品污染、損毀、超量使用等情況，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升都帶來(lái)了負(fù)面的影響，并且在這種藥品取用模式下還可能發(fā)生化學(xué)藥品流失的嚴(yán)重情況。

1.4 廢棄物處理工作量大且費(fèi)用昂貴

因基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大量的化學(xué)藥品消耗，使得所產(chǎn)生的化學(xué)廢棄藥品數(shù)量較大。這些廢棄物包括超額配制的溶液、稱量失敗的固體藥品、各類合成產(chǎn)物、大量廢酸廢堿及有機(jī)溶液等。目前針對(duì)化學(xué)廢棄物各高校均采取分類回收、統(tǒng)一轉(zhuǎn)運(yùn)處理的方法。然而較大的廢棄物產(chǎn)生量不僅加重了實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的勞動(dòng)工作量，還帶來(lái)了高昂的化學(xué)廢棄物處理費(fèi)用。因此積極尋找其他廢棄物處理方式，對(duì)于基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程也具有重要意義。

2 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中藥品使用問(wèn)題的對(duì)策

2.1 完善制度，提升實(shí)驗(yàn)參與者的主觀安全意識(shí)

有效提升所有實(shí)驗(yàn)參與者的主觀安全意識(shí)可以極大程度避免教學(xué)中化學(xué)藥品使用所帶來(lái)的安全隱患。針對(duì)任課教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員等教職工，首先要建立完備的實(shí)驗(yàn)安全管理制度。示范中心對(duì)此制定了《實(shí)驗(yàn)教師崗位職責(zé)》《實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員崗位職責(zé)》《實(shí)驗(yàn)室安全管制制度》等規(guī)章制度，明確指出實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中可能存在的隱患問(wèn)題以及各類人員的崗位職責(zé)，并要求任課教師將安全教育工作融入到每一次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中。其次，通過(guò)不斷地學(xué)習(xí)強(qiáng)化，提升個(gè)人素質(zhì)。示范中心定期組織相關(guān)實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行安全培訓(xùn)，加強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)交流，不斷提升教職工的安全意識(shí)。針對(duì)本科生等學(xué)生參與者，除了以安全制度作為保障，更要對(duì)其進(jìn)行全面且細(xì)致的安全教育。示范中心面向剛?cè)雽W(xué)的一年級(jí)本科生開(kāi)設(shè)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全課程，要求學(xué)生只有通過(guò)課程考試才被允許開(kāi)展后續(xù)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。這種嚴(yán)格的執(zhí)行方式，可以讓低年級(jí)本科生從主觀上快速提升對(duì)實(shí)驗(yàn)安全的重視程度。

2.2 改進(jìn)并規(guī)范藥品使用過(guò)程

2.2.1 藥品準(zhǔn)備過(guò)程規(guī)范化

實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)所用的化學(xué)藥品時(shí)，要考慮到每個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的特異性，在充分了解實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃的基礎(chǔ)上制定藥品的使用計(jì)劃，包括但不限于藥品的包裝規(guī)格、純度、分裝形式、配制要求、保存方式等。例如在鋇鹽中鋇含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，需要用到硝酸銀溶液作為檢測(cè)試劑，整體藥品用量較小。因此，在進(jìn)行藥品準(zhǔn)備時(shí)，盡可能小的包裝規(guī)格是采購(gòu)藥品的首選。又因?yàn)橄跛徙y物質(zhì)本身易受熱或見(jiàn)光分解，因此配制藥品時(shí)要使用超純水于室溫下盡快配制并分裝，保存時(shí)則要注意使用棕色瓶置于通風(fēng)避光處。藥品準(zhǔn)備過(guò)程規(guī)范化，可以極大程度減少因藥品性質(zhì)不穩(wěn)定或保存失當(dāng)?shù)仍蛟斐傻牟槐匾乃幤防速M(fèi)現(xiàn)象。

2.2.2 探索藥品的全新取用模式

示范中心在傳統(tǒng)化學(xué)藥品取用模式基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)要求及藥品性質(zhì)的綜合分析，提出了兩種全新的藥品取用模式，即一對(duì)一模式和三級(jí)管理模式。一對(duì)一模式是指針對(duì)易制爆、劇毒等管控類藥品，因其危險(xiǎn)性大，為保證學(xué)生安全、防止藥品流失，可由實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員按每人的理論用量提前分裝，再由任課教師直接派發(fā)給學(xué)生。通過(guò)一對(duì)一的藥品取用模式，可以有效減少化學(xué)藥品的消耗量及可能帶來(lái)的危害。例如在基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)采用一對(duì)一模式，有效地將易制爆藥品高錳酸鉀固體的實(shí)際使用量從每人約1.0 g 降低至0.8 g，接近理論用量，并且將每學(xué)期的高錳酸鉀廢液量降低約20 L。藥品的三級(jí)管理模式主要被應(yīng)用在基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。由于無(wú)機(jī)化學(xué)的元素實(shí)驗(yàn)需要使用數(shù)量眾多的化學(xué)藥品，最多一次可達(dá)39 種，若依舊采用傳統(tǒng)取用模式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中勢(shì)必會(huì)給學(xué)生的使用和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的管理造成困難。因此示范中心實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員結(jié)合試劑特點(diǎn)，對(duì)性質(zhì)較為穩(wěn)定且用量較小的50 余種藥品實(shí)行三級(jí)管理模式。三級(jí)管理是將化學(xué)試劑提前進(jìn)行分裝，并分為準(zhǔn)備室(1 ～2 L)、實(shí)驗(yàn)室公用柜(250 mL)、學(xué)生個(gè)人實(shí)驗(yàn)柜(5 mL)三個(gè)層次進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前獨(dú)立完成第三級(jí)藥品的儲(chǔ)備，進(jìn)而使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以快速有序開(kāi)展。全新的藥品取用模式為減少藥品消耗、降低實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)提供了新的解決辦法。

2.2.3 完備藥品的生命周期管理

對(duì)于進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)藥品要記錄詳盡的使用信息，包括藥品的存儲(chǔ)位置、使用時(shí)間、單次消耗、當(dāng)前剩余等相關(guān)內(nèi)容，保證藥品的每一次使用都有據(jù)可查，杜絕藥品發(fā)生因不明原因外流等情況，實(shí)現(xiàn)化學(xué)藥品的安全使用。目前，示范中心依靠華中師范大學(xué)試劑管理平臺(tái)，以信息化手段實(shí)現(xiàn)了對(duì)化學(xué)藥品，特別是危化品的采購(gòu)、審批、調(diào)撥、使用、報(bào)廢等程序的高效統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而完成對(duì)化學(xué)藥品的全生命周期管理。

2.3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目小型化改進(jìn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)微型化是目前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的重要發(fā)展趨勢(shì)，是指使用微型儀器設(shè)備并用盡可能少的化學(xué)試劑獲取所需的化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法[5]。對(duì)于高?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，目前雖然無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)微型化設(shè)計(jì)，但在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，減少化學(xué)藥品特別是危化品的使用，可有效緩解化學(xué)藥品的消耗及浪費(fèi)，并能減少后續(xù)的廢棄物處理量。例如將滴定分析基本操作練習(xí)項(xiàng)目中較高濃度的酸堿溶液以低濃度溶液替代，對(duì)學(xué)生掌握滴定分析基本操作技術(shù)及學(xué)會(huì)正確判斷指示劑終點(diǎn)的學(xué)習(xí)目標(biāo)沒(méi)有明顯影響，但卻可以極大程度減少整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的藥品消耗。

2.4 打通實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，循環(huán)利用化學(xué)藥品

針對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程產(chǎn)生的大量廢棄化學(xué)藥品，在傳統(tǒng)固液分類回收的基礎(chǔ)上，如果可以循環(huán)利用回收的部分化學(xué)藥品，則能極大程度降低廢棄物的處理成本。因此，在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，可以嘗試打通各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將某實(shí)驗(yàn)中的合成產(chǎn)物或是廢棄藥品用作其他實(shí)驗(yàn)的原料。例如，將基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)合成的硫酸銅晶體用于基礎(chǔ)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)銅鹽中銅含量的測(cè)定項(xiàng)目；將高錳酸鉀溶液的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中回收的高錳酸鉀溶液用于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不同

價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的氧化劑等。特別是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，由于其更關(guān)注于反應(yīng)現(xiàn)象的變化而對(duì)物質(zhì)濃度要求不高，因此可以盡可能使用集中回收的化學(xué)藥品。通過(guò)打通實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，不但可以降低化學(xué)藥品的消耗量和廢棄物的產(chǎn)量，還可以有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合素質(zhì)。

2.5 引入虛擬仿真技術(shù)等新技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等電子設(shè)備已經(jīng)成為高校學(xué)生的基本配置，互聯(lián)網(wǎng)在線教學(xué)不再遙不可及。特別是疫情期間，線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式被普遍使用。值得一提的是，示范中心在疫情期間將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，通過(guò)與視頻教學(xué)相結(jié)合，順利完成了本科實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)工作。這種全新科技的引入帶來(lái)了全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，有效避免了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中藥品使用問(wèn)題帶來(lái)的弊端，同時(shí)也為今后本科基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了新的發(fā)展方向。

3 結(jié)語(yǔ)

按學(xué)科大類招生已成為近些年各高校的主要發(fā)展趨勢(shì)，這也意味著基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)相關(guān)專業(yè)的本科教學(xué)中所承擔(dān)的任務(wù)將越來(lái)越重，因此改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的各方面問(wèn)題具有十分重要的意義。作為基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的參與者，要積極發(fā)現(xiàn)化學(xué)藥品在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的使用問(wèn)題，并從實(shí)際出發(fā)，制定合理的應(yīng)對(duì)措施，建立更安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的順利進(jìn)行。