高校虚实结合实验室安全教育培训的新模式探索

杨晓燕

在高校，实验教学主要培养大学生的创新应用能力，所以实验室也是应用型本科高校人才培养的最关键平台。为此，许多高校已经建立了虚实结合、校企共建的实验室平台，其智能化创新水平较高，实验室中各种教学与培训机制以及实验内容也在逐渐完善和丰富。目前，高校虚实结合实验室在安全管理以及实验室安全教育等方面还存在一些现实问题。为此，本文专门基于“大安全观”及数字化和信息化探讨了高校虚实结合实验室在安全管理及实验室安全教育工作中面临的诸多现实问题，积极构建实验室安全教育培训课程新模式，丰富其内容，并加以简单例证。

在“大安全观”及数字化和信息化发展的引领下，许多高校建立了虚实结合的教学和科研实验室。在实验室中，主张“虚实结合”，简言之就是利用现代信息化技术手段来实现教学方式方法优化，改革考核评价方法，尤其是不断加强实验室安全教育教学和培训水平，在教学模式与情景化、案例化教学方法的呈现上显示出良好的、直观的教学效果，实验教学质量得到明显提升。从学生角度来讲，提高学生在虚实结合实验室中的安全操作能力是关键，久而久之学生形成实验室操作安全习惯和安全意识，从而达到实验室安全教育的目的。

1 高校虚实结合实验室的基本概述

所谓高校虚实结合实验室，其实际操作训练内容丰富，比较贴近真实工作环境，指导学生在实训场景中参与实际操作，完全契合当前企业发展需求来培养高素质专业人才。虚实结合实验室主张“虚实结合、校企合作”，是校企共建的一种基于数字化和信息化的工业机器人实验室。作为具有先进技术理念的高校虚实结合实验室，它在开展实验教学过程中也满足了高校素质教育要求，为学生未来毕业创新创业提供优质平台。

从实验室建设内容层面来看，它完全依托于虚实结合思想展开建设，同时追求校企共建，即汲取学校以及企业中的工业机器人实验室资源，形成一套完整的实验室架构。所谓“虚”指代工业机器人虚拟仿真实验室，而“实”指代智能制造创新实践中心。在“虚实结合”大背景下，教师为学生传授基础知识内容，同时锻炼学生技能操作能力，保证综合技术应用层层递进，结合高校与企业共同力量培养大学生人才实践能力，最终培养未来智能制造产业优质人才。所以说，如此设计的实验室是满足了企业生产格局建设要求的，且也相当利于高校合理使用自身以及企业资源。

2 高校虚实结合实验室的安全教育培训面临的问题

在高校中，虚实结合实验室特别注重安全教育培训工作，即通过创新实践教学来培养实验室优质人才，这里也是“双一流”教育体系建设的最重要前沿平台，直接与企业对接，寻求资源共享与共同发展。自21世纪以来，我国高等教育事业发展规模不断扩大，基于校企共建模式下的高校虚实结合实验室数量越来越多，实验室本身的建设投入也在与日俱增。目前已经发展达到了前所未有的规模高度，切实提升了高校虚实结合实验室的实验教育能力与水平。

当然，高校虚实结合实验室也存在大量危险源，且危险源种类相当复杂，再加之参与实验室实验的人员繁多，安全管理工作难度极大，安全事故发生频率极高。就目前来看，许多高校都希望从根本上消除高校虚实结合实验室安全事故问题，其在管理制度方面希望加以完善，同时更加入了该类实验室的安全教育培训课程内容。大学生在参与实验室安全教育培训课程中，他们的安全意识与实践能力有所增强和提高，而教师所设计的安全教育实验教学体系也相当科学规范，这也成为了高校虚实结合实验室中大学生所必须完成的必修课程。与此同时，目前实验室安全培训教育课程正面临改革，它所面临的现实问题还依然很多。

2.1 实验室安全管理制度设置不到位

高校虚实结合实验室在安全管理制度设置上存在不到位问题，这说明实验室本身在安全管理体制建设上缺乏内容，特别是部分高校的新建实验室明显存在权责不清晰、奖惩制度不明确等等问题。这些都映射到实验室各个工作岗位上，导致其岗位安全培训教育内容不充分，更缺乏各种安全应急预案。目前国内还有相当一部分的高校实验室未能建立相对严格的实验室准入制度，对于学生的实验室安全教育相对匮乏，其导致的结果就是实验室中学生操作缺乏严谨性，主要是因为他们的安全知识与技能掌握有所欠缺，进而导致操作失误行为出现，可能造成不同程度的实验室风险后果，不容忽视。

2.2 实验教材建设机制不完善

实验教材建设机制不够完善，这说明某些高校未能做到重视实验教材载体建设，他们所采用的实验教材依然是传统教材，其中的安全教育知识内容不够充分，而是更多注重新技术的加入，例如纳米技术、基因技术等等。虽然说学生在学习教材过程中掌握了大量先进科学技术，但是对于安全教育实践内容却知之甚少，所掌握的安全标准规则并不多。而从教师方面来讲，他们也未能在教材建设过程中对现代数字技术和信息技术进行有效利用，所以他们为学生所建立的虚拟仿真试验平台并不完整，教学平台中的安全教育内容布置也无法达到要求，且安全教育考核系统配套建设更是匮乏。就整体来讲，高校各类实验室所采用的实验教材的建设机制缺乏完善性，亟待改善。

2.3 實验室教学课程体系建设不健全

高校虚实结合实验室在课程体系建设方面不够健全，甚至未能开设专门的实验室安全教育课程。即便是某些高校已经开设了相关课程，但依然存在课程体系系统建设不健全情况，其中的教学形式比较单一，多强调理论灌输，却严重缺乏具有针对性的实验教育内容。与此同时，课程体系中的学科交叉内容远远无法满足学生学习要求，在不同学科实验室的安全教育内容方面也相对匮乏，存在教育融合问题不到位情况。

2.4 实验室安全教育教学手段过分单一

高校虚实结合实验室安全教育中确实存在教学手段内容过分单一情况，例如许多高校多采用专题培训、大课宣讲等等形式介绍实验室安全教育内容，一方面，有些高校虽然也开设了实验室安全教育的相关课程，但也是限于上网课、听理论，这导致学生学习过程中产生厌倦甚至逆反心理。从另一方面来讲，教师未能在虚实结合实验室教学过程中充分利用现代信息化技术也成为其教学手段过分单一的又一大原因，对于学生实验室操作过程中可能存在的安全问题考虑不周全，特别是未能设计诸如风险体验、模拟演练等等教学板块。上述问题都导致了实验室中教学效果偏差，而学生对于可能发生的未知安全风险隐患问题毫不知情，学习实验感知与体验效果急转直下。

3 高校虚实结合实验室的安全教育培训的全新模式建设要点探索

目前，高校虚实结合实验室在开展教育教学活动中必须将安全教育工作放在首位，针对大学生展开安全教育培训，形成全新教学模式。在深入探索建设这一全新模式过程中，就需要探索培养大学生良好的创新意识与能力，形成丰富多元的创新教育教学手段。进一步来讲，教师需要在课程体系结构与教学方式、手段上寻求突破，专门围绕“大安全观”指导思想来提出各类教育教学问题，思考组织安全问题内容，保证学生学习科学理论与方法内容。而在“大安全观”指导思想背景下，其教育本质就是追求综合、创新以及实践操作，鼓励学生边学边做，在理论学习与实践应用中潜移默化形成安全意识能力，如此所创建的安全教育管理工作体系更为自然，更能吸引学生参与进来付诸实践，即运用现代信息技术情景化内容与案例化实验教学等等来展开教育教学工作。从某种程度来讲，教师需要在高校虚实结合实验室中构建多学科的、交叉融合的实验室课程体系，加强培养大学生的实验室安全知识技能。

3.1 实验室安全教育培训课程内容体系的构建

高校虚实结合实验室中课程内容体系复杂，构建难度较大，因此在许多高校中，他们完全依托于学科专业内容来建立与安全教育知识之间的融合发展机制，打造通识模块，配合专业模块就形成了高校虚实结合实验室课程内容体系。这一课程内容体系中，通识模块所涵盖的教育内容主要围绕安全意识、基本常识知识、基本技能等等展开，而专业模块则强调专业优化选择课程内容，其核心内容就囊括了各个学科专门类实验室知识内容，主要围绕安全教育基本知识与技能来打造虚实结合实验室，鼓励学生参与进来学习课程知识内容。举例来说，某些高校就建立了“8+8”实验室课程教学模式，两个“8”分别代表了8个小时的通识模块教学内容，8个小时的专业模块教学内容。对于高校不同专业不同学科学生而言，他们可以选择自身专业或学科所对应的专业模块，但通识模块教学内容则基本相同。基于不同专业模块的专业安全标准化专业课程而言，它所创建的安全教育培训课程案例也有所不同，它主要为实验室注入安全标准内容，希望借此契机推动安全技术、标准优化，确保安全教育培训模块甚至其产品都能顺利进入高校校园中，渗透到虚实结合实验室中来引导学生正确操作实验技术内容，学习实验课程知识。如此一来，在虚实结合实验室中大学生就积累了大量的实验实践经验，同时学习了安全教育培训内容，成为了具有安全标准化意识与能力的优秀专业人才。

3.2 实验室安全教育培训方式方法的改革完善

在虚实结合实验室中，高校大学生需要参与到安全教育培训活动中，而教师也要通过最为直观、综合性与创造性较强的实验教学来做到理论与实践一体化结合，同时渗透大量安全教育培训内容，形成完善的教学方式方法，这是对实验室安全教育培训模块的有机改革过程。这一改革过程中，教师也遵循基础性改良，同时引入开放性教学内容，鼓励学生自主学习，进而提高他们的专业综合素养，培养他们在工业工程实践中不但掌握大量科研技术内容，也能掌握最基本的安全保护知识。如此看来，安全教育培训方式的改革完善是颇有必要的。

现如今，某些高校也尝试在安全教育培训模块中融入现代信息化技术手段，例如虚拟现实（virtual reality，VR）技术等前沿教学方式和手段，实验室安全教育课程中采取“虚实结合”的情景化和案例化的教学模式，将理论知识和实践实训教育相结合，且其教育资源内容结合得相当巧妙。比如说在通识模块课程教学体系中，它专门与实验室专业模块课程融为一体，二者都采用了情景式、案例式教学、实验室现场教学模式，专门针对典型、易發生事故问题建立案例数据库。同时，在结合现代信息技术建立虚拟现实VR教学体系过程中，安全教育培训模块知识内容也通过虚拟、增强现实形式渗透到教学环境中。当然，在高校虚实结合实验室中也强调结合现场教学等特殊教学方式，专门解决某些特殊安全教育问题。例如针对突发安全事故所构建的安全事故案例数据库就采用到了大数据技术内容，配合虚实结合中的云数据资源，通过虚拟现实技术来完全呈现数据内容。由教师指导学生进行增强现实AR技术操作，立体分析其中的安全教育培训技能内容，并成功熟练掌握这些技能内容。

3.3 实验室安全教育培训考核方法的改革优化

在高校虚实结合实验室中，安全教育培训考核方法需要追求改革优化，在实验室中专门加入安全准入制度，为不同专业的不同实验室构建具有针对性的安全教育培训考核方法测试系统。通常情况下，实验室安全教育课程是会正常纳入到常规教学体系中的，且也要在考试考核范围内建立安全知识测试系统，保证通识类安全课程内容与知识技能都能传递给学生，体现安全教育培训专业性。在这一安全教育培训考核方法改革优化进程中，学生就能通过模块系统学习理解安全知识，参与安全教育考核活动。在测试系统中，学生要首先经过安全知识测试系统考核，等待测试合格后才能正常进入实验室参加实验活动。当然，安全知识系统考试同时也划定了红线标准，希望借此契机满足针对学生的考核要求，专门考查某些不具备安全素养与操作技能的学生，展开反复的安全培训与安全考核过程，直到学生考核达标，才能正常进入实验室。

4 高校虚实结合实验室的安全教育培训全新模式案例简析

在某高校虚实结合实验室中，其核心教学知识内容主要围绕液压机实验展开，教师专门采用虚实结合教法，希望为专业学生构建多学科之间交叉融合的课程体系。在这一课程体系中，教师需要围绕液压机知识内容再为学生展开安全教育培训，形成全新教学模式，其主要内容就包括了液压机电气系统的相关知识，并建立安全防护装置。

具体来讲，液压机实验室安全教育培训课程内容主要包含了三大部分：第一部分就是教师通过现场展开教学，帮助学生了解并掌握液压机实验室的具体安全知识；第二部分进行虚拟现实风险体验与模拟操作演练；第三部分进行实际操作与液压机实验室安全知识考核，如果实际操作与考试系统知识考核都合格，学生方可进入实验室进行独立操作实验。

在虚拟环境下，教师运用DVS的3D虚拟现实软件来建立实验室与外部的交互机制，确保外部交互设备中的3D效果的LED大屏幕以及高精度光学位置追踪系统被有效运用。在虚实结合实验室安全培训模块中，学生是能够通过3D虛拟场景中结合外部交互设备进行沉浸式虚拟环境学习的，其环境中就包括了自主漫游、危险识别、风险体验、虚拟作业等操作内容。而在学习液压机安全操作知识内容过程中，教师指导学生专门利用液压传动技术对坯件施加强大压力加工成零件，对与之接触的人体可能产生挤压、剪切、冲击和碰撞等严重伤害的风险，液压机实验室安全教学课程涉及的安全标准主要包括危险识别、安全标识、安全距离、安全防护装置以及安全继电器等。

整体而言，教师在实验室教学过程中都采用了“虚实结合”的教学方法。现场教学主要包括了解安全标识、学习安全防护信息。安全标识包括当心挤压、佩戴护目镜等。安全防护装置包括急停按钮、双手操纵装置等。学生通过虚拟现实技术在虚拟环境进行危险识别、风险体验和安全防护装置设计，提升安全意识。即围绕液压机实验室安全教学的现实场景和虚拟场景来设计教学内容，确保学生的安全教育培训到位。

5 高校虚实结合实验室的安全教育培训模式的优势研究

综上所述，本文认为高校虚实结合实验室的安全教育培训模式具有较多优势，下文简单分析五点：

第一，建设共同研发模式，这一模式中学生自主学习能动性得到提升，模式项目中的服务对象是学生、教师，而项目研发主体则是企业。在高校虚实结合实验室中，安全教育培训模式不但包括了情景再现模式，也包括了脚本撰写、案例库建设等工作内容，这些均由学生主体完成。这一研发模式的优势之处就在于大幅度提高了学生的学习主动性，对教学内驱动力优化也有极大好处。

第二，高校虚实结合实验室在设计形式上呈现出多样化发展态势，其教学手段是相当丰富的，在结合真情实景再现某些虚拟操作、游戏闯关环节中知识点依托载体形式呈现出多样化变化，在学习途径方面也得以拓展。本文认为，学生的学习兴趣在这一过程中被有效激发，学习效率大幅度提高。而教师方面，教学方式与手段也逐渐丰富化。

第三，高校虚实结合实验室的考评体系呈现多元化发展态势，在全面灵活测评考评体系过程中，某些虚拟操作考核评分手段被丰富。例如教师在实验室中就加入了安全小助手、试题库等等，结合项目线上操作与线下讨论教学模式，确保学生在虚拟操作中逐渐熟练，无论是考评方式与知识点都被大幅度丰富化。在对学生学习过程展开分析评价过程中，形成性成绩与最终成绩相互结合，所呈现的学习效果更为理想。它充分体现了学生学习主观能动性，更做到了对于学生学习情况的全面评价。

第四，高校虚实结合实验室在虚拟化方面弥补了传统教学安全教育实践教学中的某些短板，因为虚拟仿真技术对于实验室中事故场景的模拟非常到位。在教学活动中，教师主要从案例库切入展开教学，吸引学生主动思考。在虚拟场景中，学生能够学习更多安全知识，确保学生在学习过程中能够直面“危险”，并寻找消除事故发生的正确方法，锻炼安全技能。就这一点来讲，传统中以教师为主、学生为辅的传统“填鸭式”教学模式，采用以学生自主学习为主、教师引导为辅的开放式教学模式，充分发挥学生学习内在驱动力。

第五，高校虚实结合实验室真正突破了时域、空域、地域限制，使安全教育与管理更为开放的网络、电脑等设备联系起来。在实验室中，学生可以随时、随地根据需要进行学习，反复演练、巩固，循序渐进地掌握实验室安全知识。教师可以在线分析学生学情，及时调整教学内容及教学模式，多角度、多层次地开展教学。同时，实验室管理应用智能化技术，管理人可以打破时空限制，实现线上智能化管理与培训，简化管理的同时提高管理质量与效率。

客观讲，虚实结合实验室中的安全教育培训模式真正做到了虚实相互结合，确保线下教学与线上教学有效结合起来，体现教学开放式优势，形成更多混合教学模式体系。在这一过程中，它也最大限度激发了学生的学习好奇心以及探究兴趣。所以说，虚实结合实验室是目前高校安全教育培训模块中的核心点，它所呈现的教育指导辅助作用非常巨大。

6 总结

当前，高校校企共建、虚实结合实验室中安全教育培训模块建立颇为必要，应当成为实验室教育教学活动开展的主要课题。为此，教师应该基于“大安全观”思想指导，充分运用数字化和信息化手段，引导学生参与到实验安全标准制订规划中，由教师为学生构建具有学科交叉融合属性的实验室安全教育培训课程体系，真正实现“虚实结合”情景化、案例化教学模式。即在“虚拟实践”安全教学过程中不断增强各专业各学科学生的实验室安全意识，并在此基础上能够具备更强的专业知识理论与技能，增强学生实践操作能力，从而成为各专业和各学科的优秀人才。

本文系教育部产学合作协同育人项目2022年第一批立项项目《基于VR技术的高校实验室安全基地建设研究》，项目编号：220606090102535。

（作者单位：宁夏大学）