多位一体的高校实验室HSE教育新模式研究

董华青，孙嫣霞，丰 枫

（1.浙江工业大学 实验室与资产管理处，浙江 杭州 310014；2.浙江工业大学 采购中心，浙江 杭州 310014）

2023 年2 月8 日，教育部办公厅印发的关于《高等学校实验室安全规范》的通知（教科信厅函〔2023〕5 号）指出高校实验室安全工作应坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，实现规范化、常态化管理体制，重点落实安全责任体系、管理制度、教育培训、安全准入、条件保障，以及危险化学品等危险源的安全管理内容。党的二十大报告也提出：“建立大安全大应急框架，完善公共安全体系，推动公共安全治理模式向事前预防转型”。 实验室安全不仅直接关系到学校的正常运转、师生的心理生理健康，还与学校的科研水平、办学质量等密切相关，是衡量一流大学和一流学科的重要指标。而要做好高校实验室安全管理向预防转型，就要将安全管理工作重心前置，强化教育环节，培养全体师生实验室安全意识和安全应急能力。安全教育是实验室安全问题的重中之重，然而目前我国的实验室安全教育基础相对较为薄弱，还存在例如缺少有效的教学手段、成体系的课程设置，存在安全教育教学效果不显著、教育评价和管理不到位等问题。对于高校实验室的安全来说，主要问题还是在于对实验的人员的安全知识教育的欠缺，导致实验室安全预防范围不够全面、防护力度不足、有效时间较短。因此，提高高校实验室安全教育水平，增加实验人员的安全知识，提高其安全防护技能、安全责任意识和安全素养是非常有必要的。因此为了更好开展实验室安全教育，实现实验室安全的长治久安，需要探索实验室安全教育新模式。

一、HSE管理体系及其理念的引入

第一，HSE 管理体系的基本概述。HSE 管理体系是集健康（Health）、安全（Safety）和环境（Environment）三位一体的管理体系，是一种先进的系统化、规范化、科学化、制度化的管理方法［1］，其核心理念在于风险防控，即通过事前识别与评价，确定活动的存在的潜在危害性及后果的严重性，进而实施相应的防范手段和控制措施以降低或预防风险和事故的发生，以减少人员伤亡、财产损失和环境污染［2］。HSE管理体系包含七个关键要素［3］：其一是领导承诺方针目标；其二是组织机构、职责；其三是资源和文件管理；其四是风险评价和隐患治理；五是规划（策划）；六是实施和检测；七是审核和评审（图1）。

图1 HSE管理体系七个关键要素

第二，HSE 理念体系的安全教育意义。HSE管理体系的核心内容为：风险防控、规范性管理、系统性、全员参与、持续改进。将其核心理念与高校实验室安全教育结合，可以对其核心理念重新解读。其一是风险防控，要强调安全教育的目的与意义，培养安全意识，做到提前预知风险，主动实施防控；其二是规范性、系统性，促进实验室安全教育体系的规范化建设，从教学资源、教学内容及教学方法三方面进行系统性改进，推动安全教育课程的高质量发展；其三是全员参与，通过“线上仿真”与“线下演练”的教育模式结合，提升学生主动学习的兴趣，加深对于实验室安全知识的理解，掌握相应的安全技能，做到对安全知识内化于心外化于行，推动建立全员育人、全程育人、全方位育人的“三全育人”安全教育体系；其四是持续改进，对学习情况进行跟踪，通过教学效果的实时反馈，持续改进教学内容、方法等，最终实现对安全教育的闭环管理。由此可见构建基于HSE理念的高校实验室安全教育体系，有助于高校实验室安全教育向更有效、更全面、更深入人心的方向发展。

二、目前高校实验室安全教育需求

安全是教育事业发展、学生成长成才的底线要求。在党的二十大报告中，“安全”一词成为了高频词汇，与党的十九大报告相比，“安全”一词出现频率从55次增加到91次，可见党中央愈发重视安全问题。然而，对于高校实验室来说，其研究工作本身具有探索性和不确定性，且存在实验类型多样、过程分散、人员流动快特点，因此容易发生安全事故［4］。据统计每年我国高校发生的实验室安全事故就有上百例［5］。因此，高校实验室安全管理亟待改进。

第一，安全教育目标不明确，理论指导学习不够。我国高校实验室安全教育目前缺乏清晰的培训目标，且很少从人才培养的角度定位目标。这导致大多数实验室安全教育缺乏规范的教育方案，存在教育内容不全面、不系统、不专业、不实用等一系列问题。理论指导不足而导致学生对实验室存在的潜在风险缺乏正确的认识，尚未意识到实验室安全教育的重大意义，对安全教育课程的学习浮于表面，应付了事，对安全教育的理解也大多局限于消防等基本的安全知识［6］。因此，大部分学生虽然经过安全教育课程学习，通过了实验室安全培训，但依旧不具备有处理实际的安全问题的能力。

第二，教学内容结构化不足，顶层设计缺乏。我国高校的安全教育课程大多比较零散，很少将安全教育纳入常规教学体系，缺乏对于实验室安全教育的顶层设计。目前高校的安全教育课程内容建设不够全面，课程结构也不明确，教学知识框架、结构和内容不够清晰，同时缺乏具有针对性的实验室技术安全教育内容及对于安全知识与专业知识的融合，缺少典型案例分析，也少有对新知识和新技能的讲授［7］。这些问题都导致实验室安全教育内容的针对性和实用性的不够强。另外，在教材的内容选择、组织、编排与呈现等方面与国外一流院校相比仍存在明显的差距［8］，使得学生对实验安全教育课程的兴趣不足且重视程度较低［9］。

第三，教学手段单一，教学实验效果较差。目前教师在安全课程教学过程中教学手段比较单一，通常以观念灌输为主，缺乏对现代信息技术的利用。实验室安全教育课程形式也主要以讲座、专题培训等形式为主［10］。另外，高校的实验室由于专业不同，具有类别多样的特点，因此对于不同类的实验室安全教育应具有针对性的教学内容和重点。例如，化工实验室、生物实验室、物理实验室等，针对各种实验室的环境、仪器设备等，应设计特色的教学内容和方法，而现阶段实验室安全教育存在学习资料单一、内容笼统、教学方法缺乏创新等问题。因此学生普遍对安全课程缺乏学习兴趣，对实验室安全问题没有实际体验，面对真实的安全事故时通常也手足无措，使得安全教育处于“纸上谈兵”的状态。

第四，缺乏对教育效果评价，缺乏优化机制。近年来随着实验室安全事故的不断增加，目前高校对于学生进入实验室一般都会实行严格的准入制度，对学生关于安全知识的掌握进行考察。但学生进入实验室后，学校在安全教育方面就不再对学生进行跟踪和评价，因此通常学生只在进入实验室前重视对安全知识的学习，无法实现教育的连续性。并且是高校的实验室安全教育基本是开环状态，无法判断学生是否具备实验室安全应急预案思想及处理能力，没有形成检验实验室安全教育效果的有效方法，缺少针对安全教育跟踪管理的信息化管理平台，难以对安全教育进行全过程的跟进并反馈优化［11］。

三、多位一体的高校实验室HSE教育模式构建

安全教育与HSE 理念都强调“以人为本”，因此HSE教育不仅要传授基本的HSE知识、技能，更要强调进行安全教育的目的与意义，培养学生的风险防控意识。坚持目标导向，学生才能重视实验室安全教育，自觉提高安全素养。因此高校实验室HSE教育目标须围绕以下三方面进行多维度的立体化设计：HSE基本知识、操作和防护技能、HSE意识和价值观，并以培养基础知识扎实、安全技能熟练、安全素养高和安全人格完整的人才为重点。

（一）规范化的教学体系

为提高学生对HSE 安全教育课程的重视程度，需要设计规范化的HSE 教育课程，从教学资源、教学内容、教学方法三方面不断完善课程体系建设，推动HSE 教育课程成为一流课程，逐步纳入人才培养体系。

第一，教学资源。目前大部分高校的实验室HSE 教学资源还比较薄弱，学校应当组建培养一支专业化的师资队伍，充分发挥教育人才的作用。整合学校相关学科师资队伍，开发HSE 教材，制作模块化的视频、虚拟仿真软件等HSE 教学资料。同时，要充分利用其它成熟的数字化教学资源，如网易云教室、中国大学MOOC 网站等，构建多元化、多方位的HSE教学资源库（图2）。

图2 规范化的教学体系建设

第二，教学内容。推动教学内容的规范化首要的就是制定科学规范的教学大纲，大纲内容至少包含：课程的性质和教学目标、课程教学方法设计、课程教学内容及学时分配（理论及实践教学安排）、考核方式及成绩评定方式、教材及参考书目。另外，可以将课程知识模块按HSE 要素进行分类，结合学生的主修专业知识因材施教。

第三，教学方法。要丰富教学方法，如案例讨论法、问题探究法、互动教学法等，避免传统的填鸭教学。首先是案例讨论法，设计一系列模型案例及场景，通过图文并茂、互动操作的方式说明，加深学生对于实验室HSE 管理体系原理的理解，并学习相应的知识点，同时培养学生主动思考并探究问题的能力，建立起系统的分析及解决问题的思维方式；其次是问题探究法，设置教学过程需要回答的问题，如危险化学品管理有什么程序？实验品摆放原则？化学实验过程中，为了环保可采用什么替代原料等，让学生带着疑问学习，提高教学互动性及学习专注度；最后是互动教学法，通过同学交流、师生交互、分析统计、总结汇报等全过程的教学，激发学生自主研究实验室HSE 体系安全课程的动力，培养学生交流合作的能力。

（二）数智化的教学手法

针对实验室HSE 知识具有多样性和信息量大的特点，教学手段应灵活多变。如利用数字化、智能化的实验室HSE 教育平台，把握新时期大学生兴趣需求的特点，运用虚拟仿真技术和游戏模式开展HSE 教育。学校可以建立实验室HSE 虚拟仿真系统，即在计算机系统中采用3D虚拟仿真现实技术，可以将一些较为危险但又需要深度感知的教学环境设计为虚拟现实，使学生在虚拟环境中学习了解实验室HSE 管理体系的基本理念、关键要素、基本架构，比如让实验参与人真实地置身于处理一场实验室安全事故的情境，完成各种预定的子系统操作项目，取得与在真实环境中一致甚至更好的学习效果，促动实验室HSE 虚拟仿真系统构成（图3）。

图3 实验室HSE虚拟仿真培训系统构成

学生通过对实验室HSE 虚拟仿真实验系统的深入体验和探索，可以增强HSE 意识，提高对安全知识的掌控能力，解决了大量实验参与者进入实验室之前不知道正规操作的问题，提高了实验参与者专业兴趣和理论联系实际的能力，并且可以有助于培养HSE 方面的专业人才。实验室HSE虚拟仿真系统等数智化教学手段在提升教学效果的同时又可以保证教学过程的安全，使得安全教育“入脑入心”，提升学生现实情况下的安全预防意识及应急处理能力。

（三）实战化的演练教学

目前高校的安全教育大多都只注重课堂教育，而忽略实战演练。将应急演练活动纳入HSE课程体系，通过线下的实际演练切身体验，不仅可以大幅度提升学生对于实验室HSE 的重视程度与自我安全保护意识，还可以加深学生对HSE 知识的记忆。当HSE 问题真实发生时，可以使学生沉着冷静面对。

实战演练教学中，可以通过设置多样化的事故场景，如模拟化学品泄漏、火灾险情、漏电触电、CO 中毒等，对学生开展分模块的实景应急演练，加深学生体验感，以此强化对安全理论知识的灵活运用，加强学生的协同能力及应急反应能力。另外，在实战演练过程中，还需要设置对常用安全设施使用的培训，如通风系统、灭火器、喷淋器、洗眼器、高温高压设施的使用，加强个人防护和实操能力。浙江工业大学定期举办的安全文化月活动，内容包括组织开展了专家讲座、安全知识宣传、应急演练、实验室评比、实验室安全知识竞赛、视频大赛等。例如2022年度的实验室安全文化月活动，线下约有3 000人参与活动，线上超过20 000人次参与互动。其中，消防综合演练分为火灾报警、应急疏散、灭火体验3 个情景环节。在消防疏散环节，设施“消防逃生体验屋”，使学生切实体验了火灾发生后，如何在狭小黑暗的空间里进行疏散逃生和自救的全过程。在灭火体验演练环节，指导员教导大家如何正确使用灭火器并进行现场演示，每位学生都可以进行实践操作，亲自体验现场灭火的过程。

（四）可视化的反馈优化

由于HSE 教育的受教育者范围广，层次差异大，因此需要对教学内容、方法等进行不断的改进优化。学校应该充分利用信息技术对学生的学习进行跟踪，开发HSE 课程在线学习与考试系统，既能掌握学生的学习进度，又能直接评价学习效果。通过线上安全教育平台对学生学习过程和学习效果的跟踪管理，实现教学效果的反馈可视化和HSE 教育的闭环管理，为教学评价的改进和优化提供依据。浙江工业大学实验室综合管理平台设立了“安全检查、安全教育”模块，实现了对实验室安全教育的全链条管理。其中，安全教育模块设有仿真中心、课程学习、课程中心、问卷调查、资源列表、答题管理等功能。学习内容包含化学实验室基本操作安全、人身防护及应急处理、消防安全、试剂安全、用电安全、压力容器安全、辐射安全、法律法规规章制度八大板块，以卡通人物进行讲解，画面与声音结合多维度的剖析，将枯燥繁琐的知识点转化为活灵活现的小视频，充分调动学习积极性，提高学习兴趣，视频后紧跟相关测试题，强化记忆，提升知识转化的内驱力。此外，安全检查模块可以用于实验室安全管理，记录实验室检查结果，统计隐患点的整改时间，借助信息技术以及大数据的分析汇总，既能够对安全教育的学习效果进行反馈，又能够提升实验现场的管理水平，促进实验室安全高效有序发展。

从多位一体的安全教育模式创新入手，引入HSE管理体系的理念，以系统安全的思想为基础，从整体出发将健康、安全与环境纳入一体化管理，强调事前预防和风险分析，体现安全教育“以人为本”的原则，同时结合新时代大学生的兴趣需求特点，推动智能化实验HSE教育平台的建设，将安全教育转被动为主动。此外，积极采用虚实融合的新技术手段，切实增强学生在安全教育中对安全隐患的实际体验感，以建立多位一体的高校实验室HSE 教育新模式的评价机制，形成建立、应用、评价、反馈、改进的闭环体系，持续优化，真正实现虚实结合、融合发展的新型安全教育模式。