高校實(shí)驗(yàn)室安全研究的可視化分析

武珂超，金星龍，王曉艷

（天津理工大學(xué)a.環(huán)境科學(xué)與安全工程學(xué)院，b.化學(xué)化工學(xué)院，天津300384）

高校實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行學(xué)生培養(yǎng)、科研的重要場(chǎng)所。同時(shí)，高校實(shí)驗(yàn)室資源日益開放，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人員數(shù)量和流動(dòng)性增強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)用房的限制，使得實(shí)驗(yàn)室安全工作面臨越來越多的問題。高校實(shí)驗(yàn)室會(huì)因化學(xué)品處理不當(dāng)而引起的失火、爆炸事故[1-2]，學(xué)生也會(huì)因?yàn)楸┞对诩?xì)菌或其他生物下受到感染[3]，2018年12月26日，北京交通大學(xué)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室發(fā)生的爆炸事故[4]。為此，在2019年1月10日教育部辦公廳發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全檢查工作的通知》，2019年3月25日，教育部辦公廳發(fā)布《關(guān)于做好2019年度高等學(xué)?？蒲袑?shí)驗(yàn)室安全工作的通知》[5]。目前，教育部和各省市對(duì)全國(guó)高校的實(shí)驗(yàn)室安全進(jìn)行重點(diǎn)排查，嚴(yán)格把控，各高校積極組織自查，清除隱患。

為了解高校實(shí)驗(yàn)室安全現(xiàn)狀和方向，文章采用可視化分析軟件繪制出“高校實(shí)驗(yàn)室安全”知識(shí)譜圖，進(jìn)行現(xiàn)狀和熱度分析，為實(shí)驗(yàn)室安全理論研究與實(shí)踐應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。文章以期刊論文作為數(shù)據(jù)源，對(duì)其從關(guān)鍵詞、作者、機(jī)構(gòu)等多個(gè)維度進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析和對(duì)比。此外，還分析了逐漸凸顯領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展情況。

1 數(shù)據(jù)與方法

文中所用研究數(shù)據(jù)是以“高校實(shí)驗(yàn)室安全”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，截止發(fā)表時(shí)間為2019年12月16日，從CNKI和Web of Science核心合集2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行搜索。2個(gè)時(shí)間跨度分別為1994~2019和1998~2019。CNKI共檢索“高校實(shí)驗(yàn)室安全”文獻(xiàn)合計(jì)1 972篇，“高校實(shí)驗(yàn)室安全教育”文獻(xiàn)591篇；從Web of Science核心合集檢索英文文獻(xiàn)747篇。

文中主要采用荷蘭萊頓大學(xué)Nee Jan van Eckh和Ludo Waltman開發(fā)的VOSviewer軟件對(duì)所選取的文獻(xiàn)進(jìn)行知識(shí)譜圖共現(xiàn)分析，該軟件主要針對(duì)文獻(xiàn)計(jì)量網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析以構(gòu)建可視化網(wǎng)絡(luò)圖譜，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)科學(xué)研究的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)發(fā)展的深層次、全面認(rèn)知。根據(jù)研究?jī)?nèi)容在VOSviewer軟件中調(diào)節(jié)閾值、時(shí)間跨度等參數(shù)進(jìn)行可視化處理，對(duì)所呈現(xiàn)的聚類、時(shí)間和密度知識(shí)譜圖進(jìn)行分析[6-8]。

2 實(shí)驗(yàn)室安全研究動(dòng)態(tài)分析

2.1 文獻(xiàn)計(jì)量分析

2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中有關(guān)“高校實(shí)驗(yàn)室安全研究”的發(fā)文量均呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。其中，CNKI發(fā)文量1994~2007年前發(fā)文量相對(duì)較少，2004年之前每年發(fā)文量屈指可數(shù)。2008年后開始迅速增長(zhǎng)，2019年發(fā)文量最多，達(dá)376篇，而Web of Science發(fā)文量呈平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。文獻(xiàn)及文件年發(fā)表趨勢(shì)從圖1中可分析看出，2008年以后高校實(shí)驗(yàn)室安全逐漸成為研究熱點(diǎn)。為了解政府文件與發(fā)文量之間的聯(lián)系，對(duì)2019年以前政府文件量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。從2004年開始，有關(guān)高校實(shí)驗(yàn)室安全的政府文件逐漸增加，2017~2019年3年間政府發(fā)文量最多，也促進(jìn)了學(xué)者的關(guān)注和研究。

圖1 文獻(xiàn)及文件年發(fā)表趨勢(shì)Fig.1 Annual publication trend of literature and documents

采用SPSS軟件對(duì)2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)年發(fā)文量相關(guān)性如表1所示。從表1中可以分析出，2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)于“高校實(shí)驗(yàn)室研究”的論文發(fā)表量呈顯著性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.945，并且在0.010水平上顯著相關(guān)。另外，雙側(cè)顯著性值小于0.001，說明兩者之間不相關(guān)的概率小于0.001。

表1 2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)年發(fā)文量相關(guān)性Tab.1 Correlation analyses of the annual volume of the two databases

本文對(duì)CNKI發(fā)文量和中國(guó)政府文件量相關(guān)性分析，如表2所示。從表2中可分析出，在關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室安全研究中，文獻(xiàn)發(fā)表量與我國(guó)政府文件發(fā)布量呈顯著性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.788，在0.010水平上顯著相關(guān)。雙側(cè)顯著性值小于0.001，兩者之間相關(guān)概率小于0.001。同時(shí)表明兩者之間為正相關(guān)性，即安全法規(guī)文件促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室安全研究。

表2 CNKI發(fā)文量和中國(guó)政府文件量相關(guān)性分析Tab.2 Analyses of the correlation between the number of CNKI documents and the number of Chinese government documents

2.2 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

通過關(guān)鍵詞詞頻數(shù)量統(tǒng)計(jì)可以了解某一領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。利用VOSviewer軟件生成關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化圖，通過參數(shù)閾值調(diào)節(jié)選擇最小共引量為8次及以上的關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析，圖2中圓圈表示文章中關(guān)鍵詞名稱節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間的連線表示不同關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)關(guān)系。節(jié)點(diǎn)越大說明此關(guān)鍵詞受關(guān)注程度越大，連線越粗說明關(guān)鍵詞之間聯(lián)系強(qiáng)度越大。文中以CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)檢索出的1 972篇文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，圖2為CNKI中高校實(shí)驗(yàn)室安全關(guān)鍵詞共現(xiàn)時(shí)間譜圖?？梢钥闯龉芾眢w系的構(gòu)建與模式、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、研究生群體及管理措施逐漸成為高校實(shí)驗(yàn)室安全研究新的熱點(diǎn)。CNKI高校實(shí)驗(yàn)室安全研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析如表3所示，分析出關(guān)于安全管理的出現(xiàn)次數(shù)最大，與其他關(guān)鍵詞的聯(lián)系強(qiáng)度也最大，可以得出安全管理體系仍然是實(shí)驗(yàn)室安全研究的重要領(lǐng)域。同時(shí)可以得出安全管理、高校實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)室安全是高校實(shí)驗(yàn)室研究中的核心，安全教育和對(duì)策研究等開始凸顯。

圖2 CNKI中高校實(shí)驗(yàn)室安全關(guān)鍵詞共現(xiàn)時(shí)間譜圖Fig.2 Co-occurrence and time spectrum of university laboratory safety keywords in CNKI

表3 CNKI高校實(shí)驗(yàn)室安全研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析Tab.3 Key words co-occurrence analyses of university laboratory safety research in CNKI

根據(jù)CNKI發(fā)文量，以2000年、2007年、2014年和2019年4個(gè)年份為時(shí)間刻點(diǎn)，CNKI中高校實(shí)驗(yàn)室安全研究遷移密度譜如圖3所示?？煞治隹闯龈咝?shí)驗(yàn)室安全研究?jī)?nèi)容逐漸豐富；從單一的實(shí)驗(yàn)室公共基礎(chǔ)設(shè)施安全，逐漸遷移為安全管理研究，隨后對(duì)其進(jìn)行深層次研究，并對(duì)不同實(shí)驗(yàn)室的危險(xiǎn)特性進(jìn)行研究。在整條時(shí)間線上安全管理一直是高校實(shí)驗(yàn)室安全研究的重點(diǎn)。

圖3 CNKI中高校實(shí)驗(yàn)室安全研究遷移密度譜Fig.3 Transfer density spectra of laboratory safety research in CNKI

以Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)檢索出的747篇文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，圖4為Web of Science高校實(shí)驗(yàn)室安全關(guān)鍵詞共現(xiàn)和時(shí)間譜。從圖4中分析看出實(shí)效研究成為近幾年國(guó)外的熱點(diǎn)，結(jié)合表4 Web of Scinence高校實(shí)驗(yàn)室安全研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，分析得出安全、有效性和管理為國(guó)外關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室安全研究的核心。安全出現(xiàn)次數(shù)最多，總聯(lián)系強(qiáng)度也最大，國(guó)外高校實(shí)驗(yàn)室安全研究是圍繞“安全”開展。

圖4 Web of Science高校實(shí)驗(yàn)室安全關(guān)鍵詞共現(xiàn)和時(shí)間譜Fig.4 Co-occurrence and time spectrum university laboratory safety keywords in Web of Science

表4 Web of Science高校實(shí)驗(yàn)室安全研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析Tab.4 Key words co-occurrence analyses of of university laboratory safety research in Web of Science

以2000年、2007年、2014年和2019年4個(gè)年份為時(shí)間刻點(diǎn)，Web of Science中高校實(shí)驗(yàn)室安全研究遷移密度譜如圖5所示。可以得出2007年以前對(duì)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)安全研究較多，之后高校實(shí)驗(yàn)室安全研究開始多樣化發(fā)展。實(shí)驗(yàn)室安全和安全管理在2000年和2014年間研究較多，從圖5（c）中可分析出，這個(gè)階段對(duì)安全文化開始增加研究，從圖5（d）中可分析出，2015年以后安全教育和實(shí)效研究逐漸成為重點(diǎn)方向。

圖5 Web of Science中高校實(shí)驗(yàn)室安全研究遷移密度譜Fig.5 Transfer density spectra of university laboratory safety research in Web of Science

對(duì)比兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞分析結(jié)果，CNKI文獻(xiàn)研究更傾向于縱向研究，例如在安全管理領(lǐng)域，行政管理機(jī)制、管理體系和管理模式等部分的研究。Web of Science的研究更傾向于橫向研究，進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)室（CNKI關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究最多）對(duì)策措施有效性以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等更發(fā)散的研究。

2.3 作者合著分析

高校實(shí)驗(yàn)室安全研究作者合著譜如圖6所示。圖6（a）為CNKI作者合著時(shí)間圖，以一位作者最少發(fā)表5篇文限量為閾值，對(duì)作者合著進(jìn)行分析。結(jié)果顯示馮建躍作者的發(fā)文量最多，共有18篇文獻(xiàn)，其次為金海萍、阮俊、郭萬(wàn)喜均發(fā)表10篇文章，且關(guān)聯(lián)強(qiáng)度均不為0，說明各作者之間均有關(guān)系。圖6（b）為Web of Science作者合著時(shí)間譜圖，以一位作者最少發(fā)表3篇文限量為閾值，因?yàn)槠渌髡咧g基本沒有關(guān)聯(lián)度，導(dǎo)致圖6（b）中呈現(xiàn)7位關(guān)聯(lián)度較強(qiáng)的作者?？梢钥闯?位作者BELLECCI C、MALIZIA A和GAUDIO P在近幾年對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室安全研究方面有所進(jìn)展。根據(jù)分析結(jié)果，CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)作者合著關(guān)聯(lián)程度高于Web of Science核心合集的作者合著關(guān)聯(lián)度。

圖6 高校實(shí)驗(yàn)室安全研究作者合著譜Fig.6 Co-author spectra of safety studies in university laboratories?

2.4 Web of Science核心合集其他元素可視化分析

表5為高校實(shí)驗(yàn)室安全研究國(guó)家發(fā)文量與聯(lián)系強(qiáng)度分析，從表5中可分析出美國(guó)發(fā)文量最多，與其他國(guó)家的關(guān)聯(lián)度最大，其次為德國(guó)。高校實(shí)驗(yàn)室安全研究國(guó)家發(fā)文時(shí)間譜如圖7所示?？梢苑治隹闯?，近期中國(guó)、印度、埃及和挪威在Web of Science發(fā)表過有關(guān)這方面研究的論文，對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全的研究較多。

表5 高校實(shí)驗(yàn)室安全研究國(guó)家發(fā)文量與聯(lián)系強(qiáng)度分析Tab.5 An analysis of the quantity of national papers and the intensity of contact in laboratory safety research of colleges and universities

圖7 高校實(shí)驗(yàn)室安全研究國(guó)家發(fā)文時(shí)間譜Fig.7 National publication time spectrum of laboratory safety research in universities

文獻(xiàn)研究機(jī)構(gòu)分布可以反映不同研究機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域的研究實(shí)力以及所處的地位。高校實(shí)驗(yàn)室安全研究機(jī)構(gòu)發(fā)文量與聯(lián)系強(qiáng)度分析，如表6所示?？煞治龀?，被引次數(shù)最多的機(jī)構(gòu)為密歇根大學(xué)，而與其他機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)度最強(qiáng)的為哈佛大學(xué)。以一個(gè)機(jī)構(gòu)最小發(fā)文閾值為5，生成高校實(shí)驗(yàn)室安全研究機(jī)構(gòu)密度譜如圖8所示，可分析出密歇根大學(xué)和杜克大學(xué)是當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室安全研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍機(jī)構(gòu)。

圖8 高校實(shí)驗(yàn)室安全研究機(jī)構(gòu)密度譜Fig.8 Density spectrum of safety research institute in university laboratory

表6 高校實(shí)驗(yàn)室安全研究機(jī)構(gòu)發(fā)文量與聯(lián)系強(qiáng)度分析Tab.6 Analysis on the quantity of documents issued and the intensity of contact in the laboratory safety research institutions of colleges and universities

2.5 CNKI高校實(shí)驗(yàn)室安全教育可視化分析

多數(shù)高校的本科課程中缺乏實(shí)驗(yàn)室安全教育[9]，并且在高校發(fā)生事故的潛在原因是學(xué)生沒有在實(shí)驗(yàn)室安全的環(huán)境中接受安全教育[10]。圖9為高校實(shí)驗(yàn)室安全教育時(shí)間譜，從圖中可分析出在高校實(shí)驗(yàn)室安全研究中關(guān)鍵詞“實(shí)驗(yàn)室安全”、“安全管理”、“安全教育”等研究密度較大。

圖9 高校實(shí)驗(yàn)室安全教育時(shí)間譜Fig.9 Time spectrum of safety education in university laboratory

“信息化”、“研究生”、“安全檢查”、“體系構(gòu)建”、“高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室”、“科研實(shí)驗(yàn)室”、“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”等關(guān)鍵詞出現(xiàn)在近兩年研究中，研究生群體的實(shí)驗(yàn)室安全教育成為一個(gè)研究重點(diǎn)。研究生群體中包括本科生未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全學(xué)習(xí)的學(xué)生，或較長(zhǎng)時(shí)間未進(jìn)行安全教育培訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)室安全信息化教育成為安全教育的一個(gè)重要方式，教育信息化更滿足學(xué)生對(duì)現(xiàn)代科技體驗(yàn)的需求，也更貼合現(xiàn)代化科技的發(fā)展。并且已有研究表明使用移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)工具的參與者能夠?qū)⑺尸F(xiàn)的安全知識(shí)轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)世界中[11-12］。保證實(shí)驗(yàn)室安全的重要手段就是對(duì)實(shí)驗(yàn)室和進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室人員的安全檢查，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全教育可以將安全檢查的內(nèi)容包括進(jìn)去。

3 結(jié)論

1）關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室安全的發(fā)文量呈現(xiàn)逐年遞增趨勢(shì)，且CNKI的發(fā)文增長(zhǎng)率明顯大于Web of Science；CNKI論文在2008年后顯著增加，其發(fā)文量與政府文件量顯著相關(guān)，說明我國(guó)研究學(xué)者和國(guó)家對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室安全的關(guān)注度增加；Web of Science增加速度緩慢，CNKI和Web of Science關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室安全的論文年發(fā)表量顯著相關(guān)。

2）國(guó)內(nèi)關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室安全研究中管理體系的構(gòu)建與模式、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、研究生群體及管理措施等逐漸成為高校實(shí)驗(yàn)室安全研究新的熱點(diǎn)；Web of Science中，實(shí)驗(yàn)室安全的實(shí)效問題成為研究熱點(diǎn)。

3）CNKI在關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室安全的研究更傾向于縱向研究，以安全管理為主線；而Web of Science的研究更傾向于橫向研究，以安全為核心發(fā)散性研究。

4）CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)作者合著關(guān)聯(lián)程度高于Web of Science核心合集的作者合著關(guān)聯(lián)度。

5）美國(guó)是在Web of Science發(fā)表關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室安全論文量最多的國(guó)家，與其他國(guó)家的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度也最大，基本涉及其他國(guó)家所研究的領(lǐng)域；密歇根大學(xué)（Michigan）和杜克大學(xué)（Duke）是高校實(shí)驗(yàn)室安全研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍機(jī)構(gòu)。

6）高校研究生群體成為需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全教育的重要對(duì)象；高校實(shí)驗(yàn)室安全教育信息化成為現(xiàn)代教育的主流方向。