化學實驗安全知識教學模式初探

秦川麗， 范乃英， 吳華洋， 李光明， 鄭 冰

（黑龍江大學a.化學化工與材料學院；b.教務處，哈爾濱150080）

0 引 言

化學實驗室因其潛在的諸多危險因素，一直是高校安全管理的重中之重。近年來高?；瘜W實驗室安全事故時有發(fā)生，事故已給個人、家庭、學校和國家造成不可挽回的損失，安全事故也暴露了高校實驗室安全教育的缺失［1］。加強實驗室安全教育是預防實驗室安全事故發(fā)生的有效手段之一，是高校實驗室新形勢的迫切需要，也是素質教育發(fā)展的必然要求［2-8］。如何在現(xiàn)有的條件下通過開展實驗室安全教育有效地實施實驗室安全準入制度，已成為高校實驗室亟待研究、解決的課題。

開設實驗室安全知識基礎課，設置實驗室安全課程學分是高校實驗室安全教育建設與實施的深化與拓展，是十分有效的教育形式［2-3，9］。國內多所高校已在某一學期期間開設化學實驗安全教育必修課［10-11］，之前我校因為教室、時間的限制和教師工作量大等原因并未開設獨立的實驗室安全知識課程，沒有將實驗室安全教育納入基礎教育教學體系，存在一定的安全隱患。為加強實驗人員特別是大一新生的安全意識，從“娃娃”抓起，增強安全防護能力及事故的處理能力，有效減少實驗室安全事故的發(fā)生，或最大程度降低傷害，有針對性地開設系統(tǒng)的實驗安全知識課程教育，顯得非常迫切和重要。

1 目前我?；瘜W實驗室安全教育存在的問題

（1）安全教育課程難以有效開設?；瘜W化工與材料學院承擔全校7 個學院2 000 多名本科生的化學實驗教學任務，實驗課的時間安排歷年來都存在很大困難。如果采取傳統(tǒng)的課堂教學模式開設化學實驗安全教育課程，存在一定的問題而導致難以開設。主要體現(xiàn)在：大班授課，學生人數(shù)多，和教師的交流互動十分有限，很難有效地調動學生學習積極性，影響教學效果；小班授課，即受教室、時間和教師人數(shù)的限制，排課很難，且教師的工作量很大。

（2）安全教育內容不系統(tǒng)、不全面。學?；瘜W實驗安全教育沒有納入教學計劃，安全知識內容不夠全面系統(tǒng)。早期化學實驗安全教育先后經(jīng)歷2 個階段。①每學期緒論課針對實驗課程內容的安全注意事項進行分組講述。由于實驗分成若干個小組，每個指導教師講述的內容和程度很難達到統(tǒng)一的效果，學生受教育的程度也有所不同，且實驗安全教育只是針對每門課程的安全知識和注意事項講述，覆蓋面有限。②經(jīng)過緒論課的分組講述后，每次實驗課再針對實驗項目重點強調安全注意事項。一次的緒論課培訓和零散的講解，涉及的安全知識內容不夠全面系統(tǒng)，很難形成系統(tǒng)的安全知識與理論體系［12-13］。

（3）安全教育手段單一，模式陳舊。實驗安全教育培訓停留在教師講學生聽的講授式課堂教學模式。傳統(tǒng)課堂單一的講授式教育在學生的安全意識中難以發(fā)揮有效的安全教育的目的，學生的學習能力不同，教師難以兼顧個體差異，忽視學生作為學習主體的能動作用的發(fā)揮，學生主動學習環(huán)節(jié)缺乏，不能有效加強學生的實驗安全意識。

（4）安全教育考核環(huán)節(jié)缺失。實驗安全教育沒有實施考試環(huán)節(jié)，沒有建立完善的考核方法和安全教育效果的評價機制，勢必影響實驗安全教育的效果［14］，進而不能嚴格、有效地落實實驗室安全準入制度，仍然存在較大的安全隱患。

2 課程教學模式設計

在當前新形勢下，如何將實驗安全知識教育納入教學體系，在新生進入實驗室前開設全面系統(tǒng)的、授課方式靈活多樣的實驗安全知識課程，嚴格有效地落實實驗室準入制度已成為當務之急?；瘜W實驗安全課程具有知識點多、復雜且分散的特點，除了涉及一些實驗操作，還有很多理論上的知識點，也是一個跨學科的課程。該課程非常適合將慕課這種新型教學形式引入教學過程。慕課形式靈活，通過互聯(lián)網(wǎng)+手機客戶端，學生可隨時隨地自學，不受教室、時間和教師人數(shù)等問題限制，可有效地解決排課難，教師工作量大等問題。慕課視頻內容生動逼真，學生易于接受，能夠提高學生的學習效率和學習效果。因此慕課這種教學新形式特別適合作為我校學生的化學實驗安全教育課程的主要形式?！敖逃剑虒W資源共享”一直是教育界所倡導的［15］，為此，優(yōu)選了中國科學技術大學“化學實驗室安全知識”MOOC資源，并進一步優(yōu)化組合，對即將進入實驗室的大一新生開設“化學實驗室安全知識”Spoc在線課程，納入基礎教學計劃（16 學時），化學實驗安全教育課程體系構架如圖1 所示。根據(jù)我校學生的學情精心設計教學內容，組建教學團隊，實施線上線下相結合的混合式教學模式，建立考核機制，構建了較為系統(tǒng)的實驗安全教育課程體系，并有效地實施了實驗室安全準入制度。

3 課程教學資源的建設

3.1 優(yōu)化整合MOOC 教學資源，設計合理的教學環(huán)節(jié)

從符合學校的實驗安全知識課程的內容需要、具有實用性和廣譜性為出發(fā)點，認真研究網(wǎng)絡平臺中的MOOC資源，確定教學重點、教學內容及其實施手段。在中國科學技術大學《化學實驗室安全知識》MOOC資源的36 講中篩選20 講作為本課程的必修教學內容，其余專業(yè)性較強的16 講作為選修內容，形成了較為完整和適用的教學內容體系。必修課主要包含化學實驗室個人安全防護及實驗室安全守則、化學危險品分類與鑒別、實驗室常用化學試劑危害及應急處理辦法、化學實驗安全操作、實驗室常用儀器設備和大型儀器管理與使用安全操作、消防安全知識、化學實驗室用氣、電、水安全知識等內容，涵蓋了大學4 年本科實驗所需的基本且必要的實驗安全知識。

進一步整合重組引進的教學內容，將具有共性的知識點組合為一個章節(jié)，共分成7 個章節(jié)，每個章節(jié)包含2 或3 講內容，每講以小視頻形式授課，以學生自主學習視頻內容方式授課。每個視頻9 ～15 min，每個章節(jié)（包括在線輔導）設置為1.5學時，其中1學時視頻學習，0.5 ～1 學時視頻內容測試及討論互動，另外增加線下5 學時的講授，本課程共16 學時，1 學分。大一新生入學3 周內完成課程學習，即入學教育和軍訓期間必須完成課程全部章節(jié)內容的學習和考試，成績合格方可進入實驗室學習。

圖1 化學實驗安全教育課程體系

3.2 組建業(yè)務精湛的教學團隊，補充自建的教學資源

（1）組建優(yōu)秀的課程教學團隊。為保證高質量完成課程的慕課資源建設和教學任務，根據(jù)課程教學內容和學生規(guī)模，圍繞課程內容體系組建結構合理、年富力強、業(yè)務精湛的教學團隊。本課程組建的教學團隊由8 名教師和若干名學生班主任組成，是一支學歷和職稱層次高、實驗教學經(jīng)驗豐富、專業(yè)和年齡結構合理、業(yè)務能力和綜合素質強的優(yōu)秀教學團隊。

為保證教學質量，本課程實行課程負責人制，由主管教學副院長擔任課程負責人，制定課程發(fā)展規(guī)劃、目標定位和實施規(guī)劃，全方面統(tǒng)籌課程管理、溝通和協(xié)調工作。團隊的另外7 位教師為不同專業(yè)的實驗課程負責人、實驗中心的實驗教學骨干及教學管理人員組成，這些成員長期在實驗教學及管理一線工作，執(zhí)教能力強，治學嚴謹，具有豐富的實驗室安全經(jīng)驗，分別負責每一章節(jié)的大綱制定、教學內容建設、試題庫建設、輔導答疑以及教學方法、教學手段和教學活動的研究。學生班主任均從高年級學生干部擇優(yōu)選拔，責任心強、工作踏實、具有很強的協(xié)調溝通能力，經(jīng)過培訓后協(xié)助教師督促和監(jiān)管學生學習，在組織管理和服務溝通等方面發(fā)揮重要作用。經(jīng)過1 年的組建和密切合作，該團隊已成為一支分工明確、團結合作、業(yè)務精湛的優(yōu)秀教學團隊。

（2）建立內容豐富且有針對性的試題庫資源。為強化學生對重要知識點的掌握，增強學習的效果，不斷提高自主學習的能力，有針對性地建立課程的試題庫，共包含400 多道題的測試內容。試題庫內容中一方面是針對每講的視頻內容凝練出10 道測試題，共200 道題，觀看視頻后即可答題，以加深學生對當堂課內容的理解，同時課程指導教師通過定期查看作業(yè)情況，及時掌握學生的知識點消化情況，并在討論平臺不定期地出題探討，有針對性地對學生進行啟迪和引導。另一方面，為進一步鞏固學生對整個實驗課程內容的掌握和檢驗學生學習情況，另組建了200 道測試題，作為線下測試用題庫。

（3）多渠道補充教學資源，滿足學生深度學習需求。在相應的章節(jié)將與其相關的實驗課件、網(wǎng)上相關內容的資源鏈接等以超鏈接的方式作為課程補充資源，共建補充資源30 余個，形成更具有針對性和實用性的網(wǎng)絡資源，拓寬學生的視野和思維，使教學內容進一步拓展和深化。同時詳細地編寫了指導教師用和學生用的課程說明，教師和學生隨時可翻閱查詢，方便教師和學生在線使用，提高教學和學習效果。

4 線上線下混合式教學模式的實施

課程采取混合式教學模式，分為教師線下講解、學生線上學習、師生/生生互動交流、線上線下考試相結合四部分。

4.1 教師線下講授

為明確學生的學習目的，使學生能順利完成本課程學習任務，在線上學習前，授課教師線下利用ppt課件對全體學生開設1 學時的緒論課，授課內容包括開設化學實驗安全知識課程的目的意義、課程基本內容、學習要求、在線平臺的基本使用方法、學習方法以及成績評定等，指出課程的重點和難點，課程的進度安排，并以第一章節(jié)為例，指導學生如何注冊登錄，課件學習的進度安排、如何完成客觀題、主觀題、討論題以及線上考試要求等。之后每2 ～3 個章節(jié)集中進行一次線下授課，線下授課內容包括線上課程的補充，補充與學生實驗密切相關的安全事項和網(wǎng)絡資源內容等；針對學生提出問題較多或不易掌握的內容進行重點講解；將重點內容和知識點穿線總結；設計重要知識點的討論題，開展翻轉課堂和小組討論，強化學生的學習效果。

4.2 學生線上學習

將學生按專業(yè)分成若干組（每組約60 人），每組分成2 個班級，每組指派1 名教師負責指導監(jiān)管學生開展慕課學習，每個班級配備1 個學生班主任，輔助教師督促學生學習，負責作業(yè)的審核。緒論課之后，學生利用好大學在線平臺提供的教學視頻和補充的教學資源等，每天自主學習2 ～3 講視頻課件內容，完成每一講視頻配備的10 道客觀測試題，并及時進行線上討論。通過測試題和討論完成知識點的消化吸收和鞏固。在線視頻學習形式強化了學生在教學活動中的主體地位，促進了學生自主學習能力、協(xié)作溝通能力的提升，激發(fā)了自主學習的興趣。

4.3 師生/生生互動交流

學生在學完某章節(jié)課程后，通過課程討論區(qū)、微信、QQ等平臺發(fā)表自己的學習心得，提出自己的疑難問題。在這些平臺上，學生提出的問題，可以由教師解答，也可以在學生與學生之間的交流討論解決，教師輔助糾正。

（1）師生互動。教師線上時時跟蹤、定時輔導答疑。在每天的固定時間指導教師通過微信、QQ 等輔導答疑、討論至少1 學時。并時時跟蹤學生的進度，定期檢查課程討論區(qū)和作業(yè)，并回復學生的問題，并將其作為過程考核的手段之一。根據(jù)學生提出的問題或對學生學習情況的掌握，及時提供進一步閱讀的資料，或者設計討論題供學生研討，以加深理解課程的內容，鞏固薄弱的知識點。

（2）生生互動。通過設計開放主觀題作業(yè)，了解學生已經(jīng)掌握的知識和對課程的建議等，并實施作業(yè)互評新模式。學生完成作業(yè)并提交后，就可以看到已提交3 個匿名同學的答案，要對其進行評分。對于同學提出問題，學生之間也進行解答和討論。在評閱答案和討論時，能進一步發(fā)揮主觀能動性，啟發(fā)對問題的認識和理解，培養(yǎng)學生的綜合分析鑒別能力，而且有助于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。

（3）問卷調查。在課程開設過程中和課程結束后通過問卷的形式了解學生對課程的滿意度和看法，了解學生的實際需求和學習效果，并在今后的教學中不斷改進和優(yōu)化，以進一步提升教學效果。

4.4 線上線下考試結合

考試內容分線下和線上考試兩部分，線上考試成績占60%，線下考試成績占40%。完成視頻學習后，安排兩次線上和一次線下考試。

5 課程考核和評價方法的建立

為貫徹落實教育部關于實驗室安全工作等文件精神，學校出臺了《黑龍江大學實驗室安全準入制度》等系列實驗室安全規(guī)章制度，要求實驗人員進入實驗室前必須進行實驗安全教育培訓和考核，考核合格方可進入實驗室工作和學習，學院及各級實驗室根據(jù)實際情況建立實驗室準入制?；瘜W實驗中心建立了完備的實驗安全知識考核體系，并依據(jù)考核結果嚴格執(zhí)行實驗室準入制度。實驗安全知識考核體系中考核方式為線下和線上兩部分，綜合成績?yōu)榘俜种?，其中線上成績60 分，線下考試成績40 分。線上成績中課件瀏覽占24 分，客觀練習占18 分，作業(yè)互評、平臺討論和線上考試分別占6 分。綜合成績合格者，進入實驗室學習；不合格者，安排教師進行輔導并再次進行線下考試，直到考試通過后方可進入實驗室學習。線上和線下相結合的考核方式客觀地評價了學生的學習效果，為有效地實施實驗室準入制度提供了依據(jù)。通過學生網(wǎng)上反饋、問卷調查、實驗課教師訪談、師生座談等方法，評價實驗安全教育課程的實施效果，并不斷地完善實驗安全教育課程的考核和評價方法。

6 課程教學效果的總結

6.1 學生評價

通過問卷調查得知，85%的學生對本課程的總體評價分數(shù)在80 分以上，有97%以上學生認為《化學實驗安全知識》MOOC 對實驗課學習有幫助，通過課程學習很容易掌握實驗中的安全注意事項。很多學生在問卷調查以及在討論區(qū)的自由發(fā)言發(fā)帖表示，通過本課程學習獲益匪淺，在今后的實驗中一定會遵守各項安全制度，嚴謹規(guī)范操作；通過本課程的學習，切實提高了自己對化學實驗安全重要性的認識，增強了對實驗室安全隱患的防范意識，糾正了實驗不良習慣；通過本課程的學習，能夠全面掌握化學實驗室安全知識與技術。但有30%同學覺得MOOC 需要增加內容。今后我們將進一步豐富該MOOC的內容。

6.2 效果分析

該門課程有效地利用學生入學后前3 周的入學教育和軍訓時間，已完成化學化工與材料學院2018 級404 名本科生的線上課件視頻學習，線上討論，線上/線下考試和問卷調查等課程內容，這些本科生全部按期拿到實驗室準入資格，安全、順利地完成了第一學年的實驗課任務。指導實驗課教師普遍反映經(jīng)過該門課程培訓的2018 級學生對實驗室的安全知識掌握、理解以及實驗規(guī)范操作等較前幾屆本科生有了明顯提高。同時學院2018 級近180 名研究生也開設并學習此門慕課內容，該課程今后將在本校及其他高校與化學相關專業(yè)的本科和研究生中推廣應用，最大程度地發(fā)揮輻射帶動作用，使更多學生從中受益。

實踐表明，越來越多的學生開始享受網(wǎng)絡信息化教學，積極主動學習安全知識。課程通過組建分工明確、團結合作、業(yè)務精湛的優(yōu)秀教學團隊，采用慕課及線上線下混合式教學模式，構建豐富、全面、有針對性的試題庫資源和大量的課程補充資源，嚴格實施過程化管理等課程改革，突破了傳統(tǒng)課堂局限，豐富了學生的學習形式，提高了學生的學習效果。通過課程的教學內容、教學手段和教學方法等的研究和實施，有效解決了化學實驗安全無法系統(tǒng)、有效、深入講授的難題。

7 課程的反思及改進

7.1 課程的反思

通過課程的實施，強化了學生安全意識，初步培養(yǎng)了學生對化學實驗安全知識的認識和理解，為后續(xù)的實驗課程學習奠定良好的基礎和安全保障。通過慕課這種智能互聯(lián)網(wǎng)設備帶來的新型移動學習形式以及線上和線下相結合的混合式教學模式，為新入學的學生提供了新穎、高效的學習平臺和教學模式，促進了學生個性化和自主學習能力的培養(yǎng)，提升了課程教學質量和教師教學能力，且降低教學成本。

7.2 課程的改進

經(jīng)過1 年的實踐教學及其總結，在今后課程的開設過程中將從以下幾方面進行改進：

（1）增強線上教學部分的師生互動交流。嘗試開展語音指導或直播、增加討論環(huán)節(jié)搶答等方式及激勵機制的設計，以進一步增強師生間的交流，進一步提高學生學習的興趣。

（2）增加線下教學部分的比例。以補充慕課知識點和重點梳理零散知識點為宗旨構建線下授課課件內容，進一步增加線下講授比例，并引入翻轉課堂等新的教學模式以考察學生的線上自主學習情況，進一步提升學生的學習成效。

（3）完善在線視頻資源。在每節(jié)視頻中適當位置設置少量習題，答對習題后方可繼續(xù)視頻的觀看和學習，從而更有效地監(jiān)控學生的在線學習情況和質量。

8 結 語

通過開展實驗室安全教育進而有效地實施實驗室安全準入制度，是高校實驗室亟待研究、解決的重要課題。化學化工與材料學院優(yōu)化整合中國科學技術大學《化學實驗室安全知識》MOOC 教學資源并補充自建的優(yōu)質教學資源，組建優(yōu)秀的課程教學團隊，建立內容豐富且有針對性的試題庫資源，采用線上線下混合式教學和考試模式，從“娃娃”抓起，有效地利用大一新生入學教育和軍訓時間對2018 級新生開設《化學實驗室安全知識》Spoc 在線課程，構建了較為系統(tǒng)的實驗安全教育課程體系，并有效地實施了實驗室安全準入制度。通過該門以自主學習為引領的慕課形式的課程設計和實施，切實地提高了學生對化學實驗安全重要性的認識，增強了學生對實驗室安全隱患的防范意識，使學生較為全面地掌握了化學實驗室安全知識與技術，而且也特別有助于培養(yǎng)學生自主學習的習慣，提升學生的自學能力，這為高校實驗室的安全教育及教學科研工作安全、高效的開展探索出一條可行的思路和途徑。