以學(xué)定教，定位一流的高校實驗室安全課程建設(shè)

馬 慶， 柯紅巖， 金仁東

（北京科技大學(xué)a.資產(chǎn)管理處；b.新校區(qū)建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，北京 100083）

0 引言

實驗室安全課程是系統(tǒng)性、深入培養(yǎng)學(xué)生實驗室安全意識、知識及操作技能的重要平臺，更是安全教育“進教材，進課堂，落實學(xué)分”的必然趨勢。但目前國內(nèi)高校實驗室安全課程設(shè)置比例低而且多數(shù)以選修課的形式設(shè)置，張敏等［1］在對全國116 所高校調(diào)查中發(fā)現(xiàn)僅22.4%的高校開設(shè)了實驗室安全必修課，僅29.3%的高校開設(shè)了實驗室安全選修課。此外，開設(shè)相關(guān)課程的高校中普遍存在重知識獲取、輕能力發(fā)展［2］、課程學(xué)時不匹配、內(nèi)容缺乏針對性、授課形式單一等問題，不能有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，課程評價總體偏低，課堂教學(xué)效益不高。如何有效設(shè)置實驗室安全課程體系，打造高效安全課堂，是亟待解決的首要問題。

以學(xué)定教，是以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)并反饋，教師依據(jù)學(xué)情和學(xué)生的個體差異，結(jié)合認知規(guī)律，動態(tài)調(diào)整教學(xué)方式、教學(xué)方法，并基于學(xué)生的實際認知水平確定教學(xué)目標，教學(xué)難點和重點內(nèi)容［3］。以學(xué)定教強調(diào)教學(xué)要以學(xué)生為中心，是一流課程［4］建設(shè)的內(nèi)在要求，也是推進課程改革創(chuàng)新、構(gòu)建更高水平人才培養(yǎng)體系的出發(fā)點。在此背景下，立足于學(xué)生群體，調(diào)查并分析學(xué)生對于實驗室安全課程設(shè)置的需求及建議，同時結(jié)合學(xué)校實驗室安全課程授課情況［5］，進一步研究并建設(shè)“以學(xué)生為中心”的一流實驗室安全課程，課程要突出學(xué)生訴求，將學(xué)生實驗室安全觀念塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)融為一體，旨在打造一流的人才培養(yǎng)課程。

1 調(diào)查基本情況

為了提高問卷的回收率，同時確保答卷的實用性強、指向明確，此次問卷共分為兩部分。第1 部分“實驗室安全課程設(shè)置”，共設(shè)置11 道題目，范圍涉及開課必要性、課堂形式、教學(xué)內(nèi)容（知識點）、課程類型、課程學(xué)時、教材、授課形式、結(jié)課方式、實操課配套等方面。第2 部分“實驗室安全課程評價”，共設(shè)置13 道題，范圍涉及教師滿意度、學(xué)時滿意度、課程內(nèi)容滿意度、授課形式滿意度等方面。第2 部分主要面向已開設(shè)實驗室安全課程的學(xué)生發(fā)放，目的是找差距、補短板，進一步優(yōu)化、完善實驗室安全課程體系。

1.1 調(diào)查對象

本次問卷面向冶金工程、材料與化工、材料科學(xué)與工程、化學(xué)及化學(xué)工程與技術(shù)、生物學(xué)、力學(xué)、機械工程、物理等多個專業(yè)研究生與本科生隨機發(fā)放，1850余人參與問卷調(diào)查，專業(yè)分布圖見圖1。第1 部分“實驗室安全課程設(shè)置”共收回問卷1852 份，其中有效問卷1841 份，包括本科生問卷745 份、碩士研究生問卷1096 份，回收有效率為99.4%。第2 部分“實驗室安全課程評價”共回收問卷1070，其中有效問卷1059份，包括本科生答卷共114 份，研究生945 份，回收有效率為98.97%。

圖1 課程設(shè)置有效答卷專業(yè)分布

1.2 調(diào)查方法

問卷調(diào)查部分采取線上無記名調(diào)查形式，主要借助問卷星平臺。數(shù)據(jù)分析部分主要使用SPSS 22.0 軟件，將數(shù)據(jù)進行編碼后導(dǎo)入程序（程序截圖見圖2）。單選題部分對數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計、交叉分析和相關(guān)分析；多選題部分，首先在完成數(shù)據(jù)編碼的基礎(chǔ)上，定義每個題項的多重響應(yīng)集，變量編碼采用二分法，其中“1”表示該選項被選，通過對多重響應(yīng)集進行描述性統(tǒng)計與交叉表分析，得到被調(diào)查者在多選題題項中的作答結(jié)果數(shù)據(jù)反饋與分析。

2 結(jié)果和分析

通過數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)實驗室安全課程“進課堂”不僅是國家現(xiàn)行政策法規(guī)及學(xué)校管理要求，更是學(xué)生“民意”所趨?；厥盏?841 份有效問卷中，1635人覺得有必要開設(shè)實驗室安全課程，占比高達88.8%（見表1）。特別是對1059 名已開課的學(xué)生調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對實驗室安全課程的認同度極高，絕大部分學(xué)生認為實驗室安全課程對安全知識與操作技能的系統(tǒng)化提升有極大的幫助，通過課程的學(xué)習(xí)自身的安全意識及安全知識有了較大或極大的進步，占比高達96.4%（見表2）。綜合兩部分問卷的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，未開課專業(yè)的學(xué)生以及已開課專業(yè)的學(xué)生在課堂形式、課程類型、學(xué)時、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教材、授課形式、結(jié)課方式等方面保持高度一致。

表1 您認為您所在的專業(yè)是否有必要開設(shè)實驗室安全課程

表2 經(jīng)過課程的學(xué)習(xí)后實驗室安全意識和知識的提高情況

2.1 課堂形式

課堂形式包括線下課堂和網(wǎng)絡(luò)課堂兩種形式?；厥盏?841 份有效問卷中，1152 人選擇線下課堂，占比62.6%；689 人選擇網(wǎng)絡(luò)課堂，占比37.4%。整體而言，大部分學(xué)生希望以“線下課堂”的形式進行授課。但同時，課堂形式的選擇也受“專業(yè)”和“身份”因素影響。當(dāng)加入“身份”自變量時，可以發(fā)現(xiàn)，超過71.6%的研究生傾向于采取“線下課堂”，而超過50.7%的本科生傾向于采取“網(wǎng)絡(luò)課堂”。當(dāng)加入“專業(yè)”自變量時，可以發(fā)現(xiàn)，冶金、材料、化學(xué)、生物等重點安防學(xué)科更傾向于采取“線下課堂”，占比超過70%；機械、力學(xué)、物理等以機電類實驗室為主的學(xué)科更傾向于采取“網(wǎng)絡(luò)課堂”，占比超過50%（見圖3）。

圖3 不同專業(yè)師生對課程形式的選擇

2.2 課程類型

課程類型總體上分為必修和選修兩種類型。回收的1841 份有效問卷中，1161 人選擇必修課程，占比63.1%；534 人選擇選修課程，占比29%；146 人選擇無所謂，占比7.9%。由數(shù)據(jù)可見，大部分學(xué)生希望課程設(shè)置為必修課程。但同時，課程類型的選擇也受“專業(yè)”和“身份”因素影響。當(dāng)加入“身份”自變量時，可以發(fā)現(xiàn)，超過81.9%的研究生傾向于采取“必修課”，而超過50.2%的本科生更傾向于采取“選修課”。當(dāng)加入“專業(yè)”自變量時，可以發(fā)現(xiàn)，冶金、材料、化學(xué)、生物等重點安防學(xué)科及物理專業(yè)更傾向于采取“必修課”，專業(yè)占比超過52.6%；機械、力學(xué)等以機電類實驗室為主的學(xué)科更傾向于采取“選修課”，專業(yè)占比超過50%（見圖4）。

圖4 不同專業(yè)師生對課程類型選擇

2.3 課程學(xué)時與內(nèi)容結(jié)構(gòu)

針對課程學(xué)時，回收的1841 份有效問卷中，1290人選擇16 學(xué)時，占比70.1%；247 人選擇24 學(xué)時，占比13.4%；201 人選擇32 學(xué)時，占比10.9%；103 人選擇更多學(xué)時，占比5.6%。且課程學(xué)時的選擇受“專業(yè)”和“身份”因素影響不大。由數(shù)據(jù)可見，16 學(xué)時的實驗室安全課程基本可以滿足學(xué)生需求。

針對教學(xué)內(nèi)容，授課知識點按學(xué)生需求度由高到低排序依次危險化學(xué)品安全、危險廢物安全、氣體氣瓶安全、特種設(shè)備安全、應(yīng)急處置、消防安全、輻射安全、設(shè)備設(shè)施安全、用電安全、生物安全、信息安全及其他相關(guān)知識。但當(dāng)加入“專業(yè)”自變量時，發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)對知識點需求度排序不相同（見表3）。因此設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時，知識點學(xué)時比重應(yīng)按專業(yè)需求調(diào)整。

表3 專業(yè)*愿意在實驗室安全課堂上了解和掌握的知識交叉表

2.4 教學(xué)方法

回收的1841 份有效問卷中，45.7%的學(xué)生選擇案例法，希望教師通過案例復(fù)盤［6］形式講解知識；39.7%的學(xué)生選擇實踐法，希望教師通過組織演練等實踐活動講解知識；14.4%的學(xué)生選擇講授法，希望教師通過簡明、豐富的語言講解知識。此外，部分學(xué)生建議在課堂教學(xué)應(yīng)當(dāng)增加課堂互通性，多做一些小組討論，同時有指向性的穿插部分專家講座（見表4）。

表4 教學(xué)方法的選擇

2.5 教學(xué)手段

調(diào)研在目前多媒體課堂基礎(chǔ)上是否有必要延伸至“實操性課堂”和“虛擬仿真課堂”。針對實操性課堂，回收的1841 份有效問卷中，83.5%的學(xué)生認為有必要設(shè)置實驗室安全相關(guān)的實驗操作課，將講臺由“傳統(tǒng)教室”延伸至“實驗室”，通過真實實驗過程中的現(xiàn)場演示、動手操作等方式，加深對安全操作技術(shù)的學(xué)習(xí)和領(lǐng)會（見表5）。針對虛擬仿真［7］課堂，回收的1841份有效問卷中，77%的學(xué)生認為有必要開設(shè)實驗室安全教育虛擬仿真平臺。且學(xué)生的“身份”和“專業(yè)”因素對統(tǒng)計結(jié)果影響不大，即不同專業(yè)的本科生、研究生大部分均希望學(xué)校能夠在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，提供虛擬仿真實驗平臺以進一步夯實實驗室安全知識及技能（見表6）。

表5 您認為是否有必要開設(shè)實驗室安全相關(guān)的實驗操作課

表6 通過網(wǎng)絡(luò)開設(shè)實驗室安全教育虛擬仿真實驗的必要性

2.6 課程資源及結(jié)課方式

針對課程資源，通常包括教材、案例、影視、圖片、課件等教學(xué)材料。教材方面，回收的1841 份有效問卷中，939 人選擇有必要配套專業(yè)教材，占比51.0%。特別是50.98%的已開課專業(yè)學(xué)生認為應(yīng)當(dāng)提供專業(yè)教材。其他資源方面，回收的1841 份有效問卷中，39.7%的學(xué)生希望在教學(xué)過程中可以增加微課［8］等教學(xué)視頻。

針對結(jié)課方式，回收的1841 份有效問卷中，67%的學(xué)生希望采取開卷考試，17%的學(xué)生希望提交論文報告，14%的學(xué)生希望采取閉卷考試。且學(xué)生的“身份”和“專業(yè)”因素對統(tǒng)計結(jié)果影響不大。

3 “以學(xué)生為中心”的實驗室安全課程的重點建設(shè)內(nèi)容

結(jié)合問卷調(diào)查分析可知，實驗室安全課程的受眾主要是有重點安全防范需求的理工科中即將進入實驗室的學(xué)生群體，同時滿足2 個條件：①重點安全防范學(xué)科的學(xué)生，主要是化學(xué)、生物、材料、冶金、環(huán)境、熱能、機械等專業(yè)。②即將進入實驗室的學(xué)生，研究生一般應(yīng)在研一第一學(xué)期開設(shè)，本科生需要結(jié)合專業(yè)特點及本科生進實驗室時間點確定開課時間，以北京科技大學(xué)為例，冶金專業(yè)本科生實驗室安全課程開設(shè)在大三第一學(xué)期，化學(xué)專業(yè)開設(shè)在大一第一學(xué)期。③以用電安全為主的理工學(xué)科（例如計算機、自動化等）的學(xué)生更多的可以通過大學(xué)生安全教育課程［9］或線上實驗室安全課程獲取相關(guān)安全知識。

建設(shè)“學(xué)生為中心”的實驗室安全課程，應(yīng)在做好學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)受眾訴求，從課程規(guī)劃、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教學(xué)方式、教學(xué)條件、考核評價等要素進行整體設(shè)計。重點包括以下方面。

3.1 突出“3 個維度”，做好課程總體規(guī)劃

課程總體規(guī)劃包括教學(xué)目標的確立、課程類型的選擇以及課堂形式的配套。

（1）教學(xué)目標突出“3 個維度”。課程的總目標是培養(yǎng)具有專業(yè)實驗室安全素質(zhì)的學(xué)生，為學(xué)生將來從事實驗、實習(xí)及科學(xué)研究等工作打下扎實的安全知識與技能。具體而言，即要在整個教學(xué)過程中突出“3 個維度”：維度1，知識與技能，即傳授實驗室安全基礎(chǔ)知識和操作技能，使學(xué)生學(xué)懂、能應(yīng)用；維度2，過程與方法，即讓學(xué)生掌握獲取相關(guān)知識與技能的途徑與方法，使學(xué)生能在課外源源不斷的補充安全知識與技能；維度3，價值觀，即培養(yǎng)學(xué)生安全意識與價值觀，使學(xué)生能將“安全”內(nèi)化于心、外化于行。3 個維度相輔相成、相互滲透。

（2）課程類型確定為“必修課”。實驗室安全課程是學(xué)生樹立實驗室安全意識、掌握安全知識與操作技能、提高避險自救能力的重要平臺，因此納入培養(yǎng)方案中的“必修環(huán)節(jié)”更能保證教學(xué)實施效果，但是否與“學(xué)分”掛鉤可根據(jù)培養(yǎng)方案調(diào)整，類型可確定為“學(xué)科平臺課”“學(xué)科基礎(chǔ)課”或“必修考查課”等。我校本科生的實驗室安全課程類型為“必修考查課”、無學(xué)分，未通過者不能進入畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)；碩士研究生的實驗室安全課程為“學(xué)科基礎(chǔ)課”、1 個學(xué)分，未通過者不能獲取該學(xué)分。

（3）課堂形式采取“重點安防學(xué)科線下+其他學(xué)科線上”雙軌并行模式。鑒于化學(xué)、生物、材料、冶金等重點安全防范學(xué)科對實驗室安全知識及技能的高需求度，開設(shè)線下課堂尤為重要，可以充分發(fā)揮線下課堂學(xué)習(xí)氛圍濃郁、教師因材施教主導(dǎo)性強、交流互動及時暢通等優(yōu)勢，有針對地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生更高效的掌握教學(xué)重點及難點。針對其他理工科的學(xué)生，可以開設(shè)線上實驗室安全公共課（例如，慕課［10］），學(xué)生按規(guī)定自主安排時間登錄學(xué)校MOOC 平臺進行學(xué)習(xí)，能夠充分滿足個性化需求，更有利于開展針對性的學(xué)習(xí)。

3.2 “通識”“專識”融合，合理構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容

實驗室安全課的教學(xué)內(nèi)容可以劃分為3 部分，即通識部分、專識部分和實踐部分，每部分的知識模塊、教學(xué)要點及學(xué)時分配詳見表7，內(nèi)容的設(shè)計要充分體現(xiàn)“加強基礎(chǔ)、注重應(yīng)用、增強素質(zhì)、培養(yǎng)能力”的教育原則。

表7 實驗室安全課程教學(xué)內(nèi)容（以16 學(xué)時為例）

（1）通識部分。不區(qū)分學(xué)科、專業(yè)，所有學(xué)生必須掌握。內(nèi)容包括實驗室安全知識概述、實驗室危險源辨識、實驗室安全法律規(guī)范和安全防護與事故應(yīng)急處置四個模塊，其中安全防護與事故應(yīng)急處置可融合在專識部分進行講授。

（2）專識部分。聚焦專業(yè)特點及需求，根據(jù)受眾學(xué)生專業(yè)設(shè)計不同的教學(xué)內(nèi)容。專識包括危險化學(xué)品安全、氣體氣瓶安全、危險廢物安全、生物安全、設(shè)備設(shè)施安全（包含特種設(shè)備安全）、輻射安全、消防安全等知識模塊。專識部分的知識模塊比重、教學(xué)要點確定及學(xué)時分配根據(jù)開課專業(yè)實驗室危險源情況和學(xué)生訴求確定，分配依據(jù)可參考2.3 的調(diào)研結(jié)果。此外每個模塊的教學(xué)要點需涵蓋相關(guān)的安全防護要求與事故應(yīng)急處置內(nèi)容。

（3）實踐部分。結(jié)合授課情況及學(xué)生訴求，可以組織學(xué)生實地參觀實驗室、模擬實驗室安全現(xiàn)場檢查、參與突發(fā)事故應(yīng)急演習(xí)等實踐活動，以更熟練的應(yīng)用理論知識。

3.3 “4 個平臺”聯(lián)動，針對性設(shè)計教學(xué)過程

“4 個平臺”主要包括“多媒體教學(xué)課堂”“網(wǎng)絡(luò)平臺”“實驗室平臺”“實踐活動平臺”。主平臺是“多媒體教學(xué)平臺”，即指傳統(tǒng)的線下多媒體教學(xué)課堂，側(cè)重于對理論知識的講解。其余3 個平臺均為輔助平臺，側(cè)重于對學(xué)生實操技能的培養(yǎng)，是“多媒體平臺”的延伸與補充。其中“網(wǎng)絡(luò)平臺”包括實驗室安全虛擬仿真平臺、實驗室安全教育與考試系統(tǒng)［11］等；“實踐活動平臺”包括學(xué)校組織的各類與實驗室安全相關(guān)的活動，如應(yīng)急演練、知識競賽、安全檢查等；“實驗室平臺”是指在實驗室中設(shè)置模擬場景開展模擬教學(xué)［12］，使學(xué)生在實踐中深化理論知識、提高應(yīng)變能力，北京科技大學(xué)也嘗試探索搭建專用于安全教育培訓(xùn)的實驗室，但在實際操作中存在困難和阻力。

實驗室安全課程教學(xué)過程設(shè)計可重點采取翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式［13］，覆蓋學(xué)習(xí)全程，注重資源整合，有針對性開展（見圖5）。即將學(xué)習(xí)階段分為課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)3 個階段。其中，課前預(yù)習(xí)階段，教師提前布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生登錄“實驗室安全教育與考試系統(tǒng)”，通過觀看視頻、電子課件、電子教材等資料自主學(xué)習(xí)，提出問題并反饋給教師。課堂學(xué)習(xí)階段，教師重點講解學(xué)生預(yù)習(xí)過程中的難點、疑點及盲點，授課方式可采取“案例導(dǎo)入+小組討論／頭腦風(fēng)暴+知識講授”，也可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整，以壓力氣瓶安全為例，先介紹事故，學(xué)生分小組討論事故原因、存在問題及避免事故可采取的措施，教師總結(jié)并講解氣瓶采購、使用、存儲及事故應(yīng)急要點。課后復(fù)習(xí)階段，重點是鍛煉學(xué)生安全操作技能和動手能力，可以通過“實驗室安全虛擬仿真平臺”、實踐活動、實驗室參觀等形式實現(xiàn)，注重知識的應(yīng)用。

圖5 基于翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式的實驗室安全課程教學(xué)過程設(shè)計

3.4 配套教材體系，實施動態(tài)考核

教材是高校開展實驗室安全教育的有效載體，對于提高教育效果具有十分重要的作用［14］，也是學(xué)生對課程建設(shè)的重要訴求之一。結(jié)合調(diào)研結(jié)果，建設(shè)一流的實驗室安全課程關(guān)鍵點之一是選擇合適的教材，我校經(jīng)過多年授課經(jīng)驗編寫“高校實驗室安全基礎(chǔ)”作為課程教材，目前在課堂中使用效果良好。在紙質(zhì)教材、新型活頁教材［15］、參考書和輔助教材的基礎(chǔ)上，成熟的課程還需依托互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)，建成集電子教材、電子教案、新聞案例等微視頻、微課、慕課、虛擬仿真實驗操作、試題庫等元素構(gòu)成的一流立體化教材體系。

實驗室安全課程考核包括兩部分。第一部分，對教師教學(xué)過程的評價，需設(shè)計“考核評價表”，評價要素涵蓋課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)計合理性、知識點專業(yè)性、教學(xué)方法與手段、教學(xué)環(huán)境匹配等各方面。方式采取隨堂、隨機發(fā)放，教師可根據(jù)評價結(jié)果動態(tài)調(diào)整、持續(xù)改進課程內(nèi)容及教學(xué)過程，最終實現(xiàn)教學(xué)效果最大化。第二部分，對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價，為了更好地評價學(xué)生對安全知識和操作技能的掌握情況，可從4 個方面進行考核：①課堂出勤及作業(yè)完成情況，該部分成績占總成績的20%；②安全操作技能情掌握況，依托“實驗室安全虛擬仿真平臺”發(fā)布虛擬實驗項目安全操作考核任務(wù)，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生在線操作情況進行評分，該部分成績占總成績的20%；③結(jié)課報告，題目設(shè)置為“實驗室危險源辨識報告”，旨在綜合考查學(xué)生對課程知識的掌握及實際運用熟練度，學(xué)生可自行選擇某一實驗室，進行實地調(diào)查、編寫報告并于課程結(jié)束后提交，報告內(nèi)容包括識別實驗室涉及的危險源、存在的安全隱患問題及風(fēng)險及可采取的風(fēng)險控制措施，該部分成績占總成績的30%；④結(jié)課考試，以開卷考試方式進行，依托“實驗室安全教育與考試系統(tǒng)”進行，該部分成績占總成績的30%。

4 結(jié)語

實驗室安全教育課程是高等學(xué)校教學(xué)體系中的重要組成部分［16］，也是教育的核心，沒有課程就談不上教育［17］。以學(xué)定教，建設(shè)一流的實驗室安全課程，對系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生實驗室安全知識和安全操作技能、實現(xiàn)安全價值觀內(nèi)化有著至關(guān)重要的作用，也是培養(yǎng)具有終身安全觀高素質(zhì)人才的有效途徑。一流的實驗室安全課程建設(shè)不能一蹴而就，學(xué)校開設(shè)實驗室安全課程至今，在授課過程中一直緊密契合學(xué)生訴求，不斷進行動態(tài)調(diào)整、改進，最終形成了比較完善、成熟的課程系統(tǒng)，培養(yǎng)出一大批具有扎實理論知識的學(xué)生，為校園安全穩(wěn)定提供了有力保障，也為進一步深入研究實驗室安全課程、培訓(xùn)、準入、文化活動協(xié)同育人機制創(chuàng)造了可行性，更為建立健全分級分層實驗室安全教育培訓(xùn)體系［18］、形成實驗室安全教育長效機制打下了結(jié)實的基礎(chǔ)。