李青原,唐静成,杨一帆,邵建群,赵明 （首都医科大学药学院,北京 100069）

基础化学实验室是高等医学院校承担教学任务的重要场所，实验教学已成为培养实践创新人才的重要手段[1]。首都医科大学基础与专业药学实验教学中心2014年成为国家级实验教学示范中心，2015年获批北京高等学校示范性校内创新实践基地和北京市初中“开放性科学实践活动”资源单位[2]，为充分发挥示范作用，各类开放实验的开展已成为必不可少的环节。高校基础化学实验室的开放可以为地区科研活动提供场地和设备支持，能够有效加强学校与社会之间的科研交流与合作，提高学校基础化学实验室的社会影响力，为学校和社会提供一个交流合作的平台[3]。然而，化学实验本身就存在着一定的安全风险，近年来，各地实验室安全事故时有发生，引起了社会的广泛关注，暴露出高校实验室在安全管理方面还存在着相对薄弱的环节。如何安全而又高效地开放基础化学实验室是医学院校亟待解决的重要课题。

1 基础化学实验室的开放形式

1.1 依托本科生第二课堂、学生科研创新项目和长学制导师制。为更好地提高学生的实验技能，助力创新型人才的培养，首都医科大学开展了本科生第二课堂、学生科研创新项目和长学制导师制项目，学生根据自己的兴趣利用课余时间进入实验室开展实验，参加教师提出的开放课题项目。

1.2 依托教师的教育教学改革项目。学院老师积极主动参与教学改革，申请学校和学院的教学改革项目，带领实验技术老师和学生进入实验室进行实验项目的改革，拓展实验教学内容，提高实验教学水平。

1.3 依托继续教育培训活动。继续教育学生大多数已参加工作，本实验室向药学、医学检验等专业的继续教育学生开放，对他们的知识和技能进行提高和拓展，完成他们的继续教育学习。

1.4 依托大学生化学实验竞赛项目。以首都医科大学的医学化学实验技能竞赛和药学院的大学生实验技能竞赛为平台，为参加竞赛的学生提供指导教师和训练场地，提升本科生的创新能力和实验技能。

1.5 依托实验教学虚拟仿真项目。在新型冠状病毒肺炎疫情期间，很多高校无法正常开展线下课堂教学，其中影响最大的教学环节就是实验教学。在这个特殊时期，本校药学实验中心依托国家级“药学安全实验教学虚拟仿真项目”开展了线上实验教学，保障了教学秩序与进度，且所有虚拟仿真实验均对全国高校学生免费开放共享[4]。

1.6 依托北京市初中开放性科学实践活动。2015年起，北京市教委全面启动了“初中开放性科学实践活动项目”[5]，本实验中心作为资源单位，为全市初中学生提供了7个丰富多元的开放性科学实践活动。

1.7 依托其他高校、学院的校际和院际合作。如2018-2019年上海交通大学药学专业部分继续教育实验课程与本实验中心联合授课，2022年首都医科大学燕京医学院多位老师来本实验中心交流探讨有机实验的教学与准备工作等。

2 基础化学实验室开放的现状及存在的问题

2.1 人员类别多，流动性大，时间范围广。到中心实验室进行开放实验的学生层次多样，有药学类专业的高年级本科学生和低年级本科学生、医学类专业的本科学生、继续教育学生以及北京市各个中学初一或者初二年级的学生等，他们的化学理论知识以及实验操作水平参差不齐，差距很大。很多初中学生是第一次进入化学实验室进行实验，对实验安全方面认知不足，没有足够的自我防护意识和相关知识。还有部分学生是利用课余时间过来做实验，实验时间不再局限于上课时间，经常是在课后或节假日进入实验室，实验的时间很分散。以上这些情况延长了实验室管理老师的工作时间，增加了工作难度，增大了任务量，对实验室的管理提出了更高的要求。

2.2 开放实验涉及的实验试剂种类较多，实验仪器类型复杂。化学实验离不开化学试剂，而且经常需要同时使用多种试剂，如果实验前不了解各类试剂的特性，不能够正确地存放、使用、处理和回收，则极易引发安全事故。在化学实验中使用仪器设备的情况也是很常见的，面向学生的层次水平不同，所使用的实验仪器也多种多样，各种仪器都需要技术人员的精心维护，还有很多实验仪器是与本科教学共用的，频繁的使用会导致仪器设备磨损高、维护周期缩短，如果出现使用不规范的情况，则易造成安全隐患以及对仪器产生损伤，影响中心正常的实验教学[6]。

2.3 有些实验项目开放时间和内容的不确定性会导致实验安全危险性增大，因此造成开放实验室管理难度加大，开放运行的效果难以评估。

3 基础化学实验室开放运行的实践模式

开放实验室是学生近距离接触科学研究的地方，是培养及开发他们创新力的主战场，但受学科特殊性的影响，化学开放实验室的管理难度远远大于其他类型的开放实验室，对实验室人员的管理水平和专业技能都有着更高的要求[7]。针对开放性实验，目前存在的一些问题，本实验中心结合自身的实际情况，在基础化学实验室安全开放和管理方面进行了如下有益的探索和实践。

3.1 建立完善的开放性实验规章制度 基础化学实验室的开放不是任何学生和老师都可以随意出入、随意使用，需要一套合理的使用规范来约束实验人员，以确保其安全操作，因此建立各种完善的规章制度是基础化学实验室对外开放的前提条件和重要保障。

本实验中心根据自身学科特点建立了《实验学生实验守则》、《实验教师岗位职责》、《实验药品试剂管理制度》、《药品试剂库房安全管理制度》等一整套规章制度[8]，并在日常工作中严格执行。完善的管理制度可以明确实验室各类人员的安全责任，本着“谁管理谁负责，谁使用谁负责”的原则，强化所有参加实验人员的安全责任心，将安全管理责任落实到每一间实验室、每一个进入实验室的师生员工，有效地防范了安全事故的发生[9]。

3.2 建设规范化的开放性实验室 实验室建设主要包括实验室功能布局、仪器设备、标识说明等多个方面。由于开放实验室里学生自主的实验活动更多，实验室布局必须规范合理，符合安全需求，实验台布置合理、通道畅通，走廊安装监控摄像头，发现事故安全隐患及时处理。所有试剂、仪器、废弃物的标识说明必须清晰。实验室配备通风装置和通风橱，且通风效果良好；喷淋系统、烟感器和洗眼器等装置定期巡检；《实验学生实验守则》、《实验教师岗位职责》、《实验药品试剂管理制度》、《药品试剂库房安全管理制度》等规章制度上墙；离心机、旋转蒸发仪、高效液相色谱仪、气相色谱仪、紫外可见分光光度计、荧光分光光度计等使用说明装订成册，酒精灯、温度计等危险仪器的正确使用方法上墙；实验废弃物区域使用地标勾勒，有机废液和无机废液警示/指示标识醒目；灭火器、灭火毯和小药箱放置位置合理；实验室使用记录完整等，形成规范和井然有序的实验室环境。

3.3 严格把控开放性实验准入制度 基础化学实验室开放的前提条件是优先保障学校常规实验教学，不能与学院的实验教学起冲突，外校人员和在校学生如果想要使用实验室，需要提前申报，征求管理人员同意并在实验室没有教学任务的前提下才可以进入使用。由于化学开放实验室的药品很多具有腐蚀性、挥发性和毒性，一些化学仪器操作危险性大，因此需要具有相关的专业知识以及正规培训后方可操作。中心根据开放实验的内容，制定严格的准入制度。教师以及学生在进行实验操作之前，需明确提交实验所需设备、实验用品及实验的详细内容和步骤，以供实验室管理人员审查评估是否适合在本实验中心开展，并尽可能选用无毒或低毒化学试剂。实验前充分利用“药学安全实验教学虚拟仿真项目”进行实验室的安全知识教育[10]，向学生详细讲授实验室的各项管理制度和实验室各种安全设施的使用方法，以及如何安全使用各种化学试剂、如何进行自我保护、如何防范各种事故的发生、如何在危急情况下自救等，最后完成安全知识教育考试，考试合格并签订安全责任书之后，方可进入实验室进行实验操作。

3.4 强化开放性实验室的过程管理 一旦开放实验项目获批，老师和学生进入开放实验室实验后，要严格遵守实验室各项规章制度。针对不同形式的开放性实验项目采取不同的管理方式，比如北京市初中开放性科学实践活动和继续教育培训活动，学生基础相对较弱，需要指导老师全程陪同学生完成实验；虚拟仿真项目全程数字化教学和管理，只要保证网络畅通和即时答疑即可；本科生第二课堂和教学改革项目实验相对复杂，所需的化学试剂和实验仪器较多，实验内容的创新性较强，实验探索的时间也较长，是开放性实验管理的重点。基础化学实验室的开放需要全程在管理人员的监督下进行，尤其是涉及易燃易爆、有毒有害的实验，必须有专业教师在场指导，避免发生实验事故或者危险化学品被私自带离实验室的情况。实验前需做好基本防护，实验服、护目镜、口罩和手套等穿戴整齐，并按照化学试剂储存、使用规定和仪器操作规程进行实验。实验中用到的挥发性溶剂一定要在通风橱中量取，电热套和水浴锅等加热设备安全隐患较大，需要实时监控，实验过程中学生不能离开实验室。在学生实验过程中，指导教师和实验室管理员定时巡视，不能让学生独自一人长时间做实验。学生在开放实验室完成实验后，一定要按照实验室的要求，做好药品仪器的使用登记和开放性实验室使用登记，对剩余的实验药品进行整理和送还，对使用过的各种玻璃仪器分类清洗干净，整理好实验仪器，做好实验室的清洁卫生，桌面、边台、地面清扫干净，灌满蒸馏水等，最后再检查一遍水、电、门、窗是否关闭，待实验室管理老师检查合格后方可离开。

3.5 制定开放性实验应急预案 对开放性实验可能面临的危险制定处置措施和应急预案，一旦突发事故，尽可能以最小的代价控制事态的发展，将损失和危害降到最低。比如，实验室电路短路应急预案的措施要点：立即拉下实验室电源总闸，关闭所有正在使用的带电仪器，迅速通知实验室管理人员和指导老师，并请电工师傅尽快查明原因；又比如，水银温度计打碎应急预案的措施要点：水银有毒且易于挥发，被人体过量吸入后可能导致累积性中毒，因此水银温度计一旦破损应立即停止实验，收集洒落的水银至专门的收集瓶中加水封存，并在残迹处洒上硫磺粉反复研磨，处理掉所有单质汞。常见的开放性实验应急预案还包括停水事故应急预案、化学灼伤应急预案、玻璃仪器划伤应急预案和火灾逃生应急预案等。因此，为了预防开放性实验可能发生的各种事故，实验室管理人员每天都应检查实验室的水、电、门、窗及危险化学品，定期进行安全演习，提高对突发事故的处置能力。针对实验室的安全问题，学院还特别建立了三级安全管理责任制和学院领导定期安全检查制度，反复排查安全隐患，督促师生养成良好的安全习惯[8]。

3.6 以虚拟仿真项目为抓手，加强开放性实验数字化建设 药学专业实验教学中很多内容具有高危、不可逆的特点，部分实验还涉及大型仪器的综合训练，难以对大批量学生进行开放教学，但是很多学生的未来工作却需要这些实验技能和切身体会。鉴于此，2015-2019年，我实验中心利用北京市教委专业建设专项，建设和完善了药学虚拟仿真实验教学中心平台，组织教师开发了69项虚拟仿真项目并全部申请了计算机软件著作权[4]，努力为全校师生甚至全国师生提供更优质、更专业的线上实验教学内容。目前，我实验中心的虚拟仿真项目已在我校本科生教学、研究生教学、继续教育教学和大学生化学实验竞赛中全面展开，并受到了学生的广泛好评。虚拟仿真实验的开放可以部分甚至全部替代高危险、高污染以及高消耗、高成本的线下实验教学[11]，打破了实验时间和地点的限制，有效地避免了安全隐患的发生，同时还扩展了师生们的实验教学水平和信息化水平。

4 实验室开放的效果

4.1 增强了学生的安全意识 近年来，各地实验室安全事故时有发生，深入探究可以发现，实验人员安全意识薄弱及操作规范程度不足是导致事故发生的重要因素[12]。在实验室开放的实施过程中，学生通过参与安全实验教学等虚拟仿真实验，可以直观地体验错误操作下引起的爆炸、触电等安全事故引起的严重后果，而不是像传统实验教学极力避免安全事故的发生，显著地增强了学生的安全意识和责任意识。对于化学从业人员必须掌握而教学实验中较少涉及的内容，如危险化学品的合理分类及贮存、仪器的维护等方面，在开展开放实验的过程中也有特别地补充，让学生不只是停留在传统实验教学模式的简单机械使用，更大大提高了他们的管理能力和从业能力，实验操作更加规范。此外，从学生反馈的情况看，大部分学生对实验室目前的开放形式及管理模式表示满意，还有部分学生希望增加实验内容，进一步提高自己分析问题和解决问题的能力。

4.2 开阔了学生实验的思路和视野 以薄层色谱实验为例，在以往的教学中，所用的TLC板均为自己动手铺制的玻璃板材，对于简单的2-硝基苯酚和4-硝基苯酚混合物的分离，实验现象和实验效果还是比较好，但是对于像茶叶这种成分复杂的植物提取物，经常伴有分离度不高、扩散及拖尾现象，分离效果不是十分令人满意。在开放性实验中，有老师指导学生使用铝制板材铺制硅胶板进行分离，结果表明铝制板材硅胶板分离效果比玻璃基硅胶板要优异，样品扩散及拖尾现象减弱很多。实验室的开放补充了正常教学学时内无法完成的实验内容，让学生体会到使用不同实验器材和实验方法之间的差异，既开阔了学生的视野，也为老师们更好地改进实验教学内容提供了新的思路。

4.3 提高了仪器设备的使用率 本中心作为北京市和国家级实验教学示范中心，配备了各类高灵敏度、精确度的实验用仪器设备，但这些仪器设备却更易受人为因素及环境因素的影响。此外，当仪器的使用率不高或者保养不及时，不但会造成资源的浪费，还会缩短仪器的使用寿命。通过开放性实验，可以让仪器充分运转，大大提高了仪器设备的使用率，学生也学习了仪器的日常维护方法，进一步增加了仪器的使用寿命。

以上表明，我们采用的基础化学实验室开放运行的实践模式具有较强的可行性，可以推广到其他实验室的开放中。

5 结语

开放实验教学是高校提高实验教学水平、培养创新人才的有效途径[13]，保障实验室安全在实验室工作中至关重要，是一项长期而又艰巨的任务。如何安全又高效地开放基础化学实验室，需要学校各部门共同探索和创新。让我们携手做好实验室安全教育和管理工作，充分发挥开放实验室的人才培养及示范性作用，为各类来校实验人员营造安全的学习环境。