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“实验室安全与环保”课程的设计与探索

2020-09-29林佳丽陈涓涓成佳佳陈珠灵许紫婷

实验技术与管理 2020年6期
关键词:实验室化学实验

汤 儆,林佳丽,陈涓涓,成佳佳,陈珠灵,许紫婷

(福州大学 化学学院 化学化工国家级实验教学示范中心,福建 福州 350116)

高校实验室是人才培养和科学研究的重要场所,是“双一流”建设的重要基地,同时也是安全事故时发的地方。实验室安全问题的提出由来已久,而实验室安全事故依然时有发生,目前实验室安全工作越来越受到国内外高校的重视。据调查,近年来大多数国内高校实验室安全事故的根本原因是实验人员思想麻痹,没有树立足够的安全意识。因此,实验室安全教育是防止实验事故发生的重要手段,是保障实验室安全的关键环节[1-2]。本文围绕我校化学实验教学中心开设的“实验室安全与环保”课程,介绍了我校在本科生实验室安全教育方面所作的探索。通过几年的教学实践,收到了良好的教学效果,学生的安全防护意识明显提升。

1 “实验室安全与环保”课程开设的必要性

高校实验室特别是化学实验室,客观存在诸多不安全因素。化学实验室存储着种类繁多的危险化学品和气体钢瓶,存在各种涉及高温、高压、真空、强磁、低温、辐射等危险因素的仪器设备,所有这些导致实验室环境复杂、存在隐患。此外,每个化学实验都可能涉及危险化学品、高温、高压、真空及辐射等不安全因素,在化学反应过程中可能产生成分复杂的中间产物和化学废弃物,也可能发生爆沸、燃烧、爆炸等各种意外情况。如果在人员、设施、管理上稍有疏忽大意,极易引发安全事故,甚至造成连锁式反应灾难。一旦发生安全事故,既影响教学和科研工作的正常进行,也使国家财产遭受巨大损失,更对师生员工的人身安全造成重大威胁。因此,化学实验人员必须具备良好的责任意识、安全知识和应变技能,能及时排查日常工作中的安全隐患,避免事故的发生,或在事故发生时能合理应对,使事故造成的损失降至最低。

我校从新生入学开始,对其进行系统的实验室安全教育,使学生具备安全与环保相关的知识和技能以及事故防范的能力,并树立良好的安全环保意识,养成良好的安全习惯,这不仅在学习阶段对科研和实验的顺利开展大有裨益,毕业后更是受益终生。具有安全和责任意识的毕业生,无论在哪个岗位,从事什么职业,都能发挥良好的带头作用,从而对推进环境友好型社会的建设和促进可持续发展都有积极的影响[3-5]。

2 “实验室安全与环保”课程的教学内容安排

自2015 年以来,我校化学学院对全院大一新生开设了“实验室安全与环保”课程。该课程为必修课,共16 个学时,1 个学分,9 次课。

在教学内容的安排上,我们参考了北京大学化学与分子工程学院、天津大学理学院、中山大学化学学院等高校开设的本科生化学实验室安全课程的教学内容[6-8],并结合长期以来总结的化学实验室的安全隐患,以及国内高校实验室安全工作的重点,制定教学大纲。表1 为我校开设的“实验室安全与环保”课程的教学安排和教学内容。希望通过本门课程的教学,能把安全和环保相关的知识教授给学生,增强学生的安全和环保意识,养成良好的安全习惯,提高其实验室安全事故防范能力,以及掌握实验室事故中的救援与自救技能。

表1 “实验室安全与环保”课程教学安排和教学内容

3 “实验室安全与环保”课程的教学难点和教学方法

“实验室安全与环保”作为一门普及性知识为主的课程,具有涉及领域广泛、内容繁多等特点,既包含用电安全、消防安全等通识安全教育,也包含压力容器的使用等特种设备的安全基础知识,同时重点强调化学学科专业的安全理论知识和技术。虽然内容多,但知识点难度不大,理解和掌握并不困难[9-10]。由于内容繁多、知识点琐碎,这门课程很容易流于简单的说教,让学生觉得枯燥。如何使教学内容更生动和形象,唤起学生对安全和环保问题的重视,调动学生参与学习的主动性和积极性,是这门课程的教学难点。此外,“实验室安全与环保”作为一门实际应用性很强的课程,实践教学的重要作用毋庸置疑。如果仅依靠课堂讲解的方式,容易出现“纸上谈兵”的情况,因此须将理论和实践结合起来,重视实操部分的教学,针对各种可能出现的安全事故定期开展应急演练,这样才能有效提高学生在各种可能出现的危急情况下的应急和协作能力,提高其救援和逃生能力。

针对“实验室安全与环保”课程的上述特点,我们对教学方法进行了积极的探索,充分运用图片、动画、视频等多媒体技术,采用案例教学、现场演示、游戏、问答等方式,结合消防演习、逃生演练等实践环节组织教学,取得了良好效果。

3.1 案例教学

案例教学几乎贯穿整个课程,每个章节根据不同的教学需要,有针对性地选取相关的安全事故案例,进行介绍以及课堂讨论。案例教学的作用是多方面的,首先,案例教学最主要的是警醒作用,展示安全问题所造成的生命、健康、财产的损失,给予学生强烈的警醒,唤起学生对安全问题的重视。其次,案例教学有助于讲解安全知识,如在介绍危险化学品章节中,列举了与某个危险化学品相关的案例,帮助学生更直观地了解该类危险化学品的危险性、安全使用的注意事项,以及违规操作规程所产生的严重后果。最后,案例教学有助于强化安全意识。讲解案例,引导学生在课堂上思考并分析事故发生的原因,探讨预防事故发生可采取的措施和手段,可增加学生课堂过程的参与度,提高学习的主动性,从而实现加深印象、强化安全意识的目的。

3.2 多媒体教学

为了提升学生的学习兴趣,“实验室安全与环保”的几位授课教师根据教学大纲要求,收集、整理了大量的图片、动画和视频等教学资料,希望用丰富的素材、多样的展现形式,增加学生学习的主动性,实现更好的教学效果。如在消防安全知识的讲解过程中,插入一些形象生动的动画短片,以多样化的学习形式,激发学生的学习兴趣。在讲解灭火器使用方法时,播放灭火器使用方法的动画短片,由于其角色、场景的设计辨识度高,呈现方式有趣生动,内容更加易于理解,可以加深学生对安全使用灭火器的印象。安全理论知识涉及化学学科专业内容,对于大一新生,因部分内容还未学习,知识积累不够,对实验仪器的原理、操作及其注意事项等不熟悉,所以对这部分安全教育内容,采用大量真实的实验室照片和实验操作演示视频,以便加强学生的直观印象,帮助学生掌握安全知识,提升其安全意识。

3.3 课堂互动、游戏及课堂演示

如前所述,“实验室安全与环保”课程的特点是内容繁多、知识点琐碎。课堂上,阶段性地安排课堂互动,既可以提升课堂趣味,又可以对前一阶段的内容作个小结,起到对知识强化和巩固的作用。课堂互动的方式,包括课堂演示、随堂练习、课堂讨论、小游戏“大家来找茬”等,课堂演示包括比如灭火器使用方法的操作演示、实验防护用具正确穿戴的演示等。小游戏“大家来找茬”的主要形式是展示实验室照片让学生找出其中的安全隐患,或播放实验操作视频让学生对不规范的操作进行纠错。通过这些方式,有效提高了学生的学习兴趣和学习的主动性。

3.4 实践教学

在“实验室安全与环保”的教学过程中,实践环节必不可少。在学习事故应急措施中的心肺复苏术时,购买人体模型,让学生通过操作,学习心肺复苏的整个流程,掌握胸外按压等关键步骤的技术要点。此外,还安排一次课进行消防演练,结合学校每年一度的消防安全实践活动安排,组织学生实地参观学院的消防设施,在户外使用灭火器演练以及火灾逃生演习。

3.5 考核方式

课程的考核方式对学生的学习过程有很大的影响。为了让学生重视“实验室安全与环保”课程,掌握安全知识与技能,本课程采取期末闭卷考试的方式,试卷分为以下两大部分。

第一部分设置80 道选择题,选择题主要考核学生是否掌握了实验室安全与环保方面的基础知识,学生只要认真掌握课堂内容便可轻松获得高分。每一章节的内容在考题中占有一定的比例,防止学生对部分章节的学习不重视。用这样的考试方式督促学生在课堂上认真听讲,考前主动去巩固和复习相关知识。

第二部分为一道主观题,多为开放式的问题,比如让学生描述一个自己了解的化学实验室安全事故,分析引发安全事故的原因,并谈谈实验室安全教育的主要目的等;再如让学生指出在化学实验室中碰到的安全隐患,并谈谈对实验室安全的认识等。以此种考试方式引导学生关注安全事故的新闻报道以及身边的实验室安全。从主观题的回答来看,学生对实验室潜在的危险、实验室安全的重要性、实验人员的安全职责等有深刻的认识。在安全事故举例和分析的作答中,大部分学生列举了近期发生的实验室安全事故,并能对事故原因作出具体的分析。这说明通过本课程的学习,学生对实验室安全事故的关注度有所提升。在安全隐患的举例中,学生能发现并指出其他学生的不规范操作,比如有学生指出在有机实验过程中,存在没有将通风橱玻璃活动挡板拉到合适的高度等安全隐患,还能指出实验室存在的安全工作不到位的地方,如有学生指出个别紧急喷淋装置管路生锈,喷出的水并不洁净等。这一方面说明学生的安全意识的提升,能从被动的“要我安全”转变为主动的“我要安全”;另一方面也对实验指导教师和实验技术人员的工作起到监督作用,对于实验室存在的问题能及时发现并采取措施进行改善,从而进一步营造安全环保的实验教学环境。

4 课堂教学之外的实验室安全教育

实验室安全教育仅靠一门16 学时的课程是远远不够的,“实验室安全与环保”课程仅是实验室安全教育的一个开端,实验室安全教育没有“休止符”[11-14]。为进一步强化学生的安全环保意识,我院开展了以下几个方面的工作。

(1)实验教学过程重视对学生安全环保意识的培养。安全环保教育应贯穿和渗透整个本科生实验教学过程中,实验教师应结合实验课程对学生进行安全环保教育,在实验教学过程中加强对学生安全教育的引导和监督,反复强调安全环保意识。结合实验教学的安全教育能够帮助学生形成较好的安全环保意识,养成较好的安全行为规范。

(2)配备完善的实验室安全和环保设施,对学生安全环保意识的形成产生示范。实验室应配置符合国家法律标准的、相关规定的通风系统;配备齐全的个人安全防护用品以及应急药箱;安装实验室烟雾传感器和报警系统,配备灭火器、灭火毯等消防措施以及洗眼器、喷淋器等应急设施;配备废弃物分类回收桶,并张贴醒目的标识,引导学生正确处理化学实验废弃物。完善的实验室安全环保设施,是安全环保意识很有效的传达方式,对培养学生的安全环保意识产生潜移默化的影响。

(3)营造重视实验室安全与环保的校园文化氛围,使学生在校园安全文化氛围中得到熏陶。建立完善的实验室安全管理制度,并将相关制度张贴上墙,配备实验室安全信息牌,制作并张贴统一的安全标识、警示标语,编写并向学生发放《实验室安全手册》,制作安全知识相关的宣传展板,举办实验室安全与环保题材的图片展,以及开展实验室安全与环保知识竞赛等活动。通过这些方式,加强实验室安全和环保知识的宣传,营造重视实验室安全和环保的文化氛围,使学生身处这样的环境时自觉地提高安全防范意识,养成安全环保的行为习惯。

(4)通过网站建设以及公众号运营,宣传实验室安全环保知识。制作安全教育网页, 建立微信公众号,推送安全相关的政策动态和重大新闻,及时宣传学校举办的安全教育活动,将实验室安全事故典型案例分析、实验室安全相关的法律法规、实验室安全与环保知识、相关的视频资料等内容编辑整理后挂网或推送,增加学生学习、掌握实验室安全环保知识的渠道。

5 结语

实验室安全是保障师生人身安全、维护校园秩序稳定的前提,是保护国家财产安全、防止环境污染的需要,而实验室安全教育是实验室安全工作的重要基础。我校通过开设“实验室安全与环保”课程,并尝试多样化的教学方式,系统性地将实验室安全和环保知识教授给学生,使学生掌握实验室事故中的救援与自救技能,增强学生安全和环保意识。不仅如此,还将实验室安全教育作为一项常规性、持久性的工作来做,通过日常教学的言传身教、完善的实验室安全环保设施和良好的实验室安全环保文化氛围对学生产生潜移默化的影响,进一步强化学生的安全环保意识,使其养成受益终生的良好安全习惯。

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