藥學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)體系的實(shí)踐與思考?

馮琦琦 高 岐 張筱宜 楊一帆 王玉記

(首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,北京 100069)

2019年教育部印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)高校實(shí)驗(yàn)室安全工作的意見》,要求各地各校深入貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院關(guān)于安全工作的系列重要指示和部署,深刻吸取事故教訓(xùn),切實(shí)增強(qiáng)高校實(shí)驗(yàn)室安全管理能力和水平,保障校園安全穩(wěn)定和師生生命安全。因此,安全成為高校教學(xué)中的重中之重,提高學(xué)生和教師的安全意識是當(dāng)務(wù)之急。

1 藥學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全問題

藥學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),其理論是建立在藥學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的,實(shí)驗(yàn)也是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握藥學(xué)知識的重要途徑。藥學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很多化學(xué)實(shí)驗(yàn),其中部分實(shí)驗(yàn)操作具有高危險性和不可逆性,同時所用化學(xué)藥品試劑繁多、性質(zhì)復(fù)雜, 實(shí)驗(yàn)中使用的試劑常具有易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕性和毒性,例如合成實(shí)驗(yàn)常用的乙醚具有低沸點(diǎn)、易燃易爆、麻醉性質(zhì);N,N-二甲基甲酰胺(DMF)是高沸點(diǎn)、易燃、有毒試劑;氰化物是劇毒物質(zhì)等,這些實(shí)驗(yàn)難以對大批量本科學(xué)生進(jìn)行開放教學(xué),從而使學(xué)生對這些未來工作需要的高危實(shí)驗(yàn)缺乏充分的訓(xùn)練和切身體會。同時對于研究生來說,使用具有一定危險性的化學(xué)試劑進(jìn)行時實(shí)驗(yàn)是不可避免的,此外進(jìn)行藥物活性評價時要用到實(shí)驗(yàn)動物和細(xì)胞,會面臨生物安全的挑戰(zhàn),需要提前進(jìn)行安全教育與風(fēng)險評估才能防患于未然。

2 特色實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)體系

實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)要結(jié)合專業(yè)特色和實(shí)驗(yàn)室的具體情況做針對性的培訓(xùn)。為此,首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院建立了“五位一體”的實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)體系,包括線上實(shí)驗(yàn)室安全課程、國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺、全真模擬疏散演練、實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入制度、實(shí)驗(yàn)安全風(fēng)險評估5個方面,提升了學(xué)生安全意識,保護(hù)了每一位師生的生命財產(chǎn)安全,維護(hù)了學(xué)校正常的教學(xué)秩序,提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2.1 特色線上實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)課程

近年來,教育系統(tǒng)樹立安全發(fā)展理念,弘揚(yáng)生命至上、安全第一的思想,高校實(shí)驗(yàn)室安全工作取得了積極成效,安全形勢總體保持穩(wěn)定。但是,高校實(shí)驗(yàn)室安全事故仍然時有發(fā)生,暴露出實(shí)驗(yàn)室安全管理仍存在薄弱環(huán)節(jié),突出體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室安全責(zé)任落實(shí)不到位、管理制度執(zhí)行不嚴(yán)格、宣傳教育不充分、工作保障體系不健全等方面。為了更加全面地讓研究生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室安全知識,首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院王玉記教授錄制了針對藥學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室安全視頻課程并發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)課程平臺及學(xué)堂在線、學(xué)習(xí)強(qiáng)國等平臺,供師生利用平時時間反復(fù)學(xué)習(xí),這種碎片化、現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)方式,受到學(xué)生的廣泛好評。此門課程也是研究生和本科生導(dǎo)師制的學(xué)生的必修課程。

課程共分為9個章節(jié)分別從生物性危險物及潛在性傳染性試劑、HIV職業(yè)暴露與暴露后預(yù)防、實(shí)驗(yàn)室操作與作業(yè)程序、生物安全事故應(yīng)急處理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全的基本培訓(xùn)、化學(xué)相關(guān)專業(yè)安全培訓(xùn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室事故處理的應(yīng)急措施8個方面對實(shí)驗(yàn)室安全進(jìn)行了詳細(xì)的培訓(xùn),并且配套網(wǎng)上期末測試,檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果,強(qiáng)化安全意識。這些內(nèi)容對加強(qiáng)師生安全意識,提高師生安全技能有著重要作用,對保證高校實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行,保護(hù)師生生命財產(chǎn)安全,維護(hù)校園安全做出了貢獻(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)課程在“學(xué)堂在線”和“學(xué)習(xí)強(qiáng)國”等平臺公開對外開放,同時也完善了我們的課程體系和考核認(rèn)證系統(tǒng)。在學(xué)堂在線的網(wǎng)絡(luò)課程總播放量超過83萬次,這正好說明了目前的形勢下,實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)在國內(nèi)外教育教學(xué)和科研相關(guān)工作者中的重要性。利用國家級平臺,可以更大程度地對校外相關(guān)人員開放該課程,擴(kuò)大首都醫(yī)科大學(xué)的影響力。

2.2 搭建國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于環(huán)境和場地的要求較高,基本都需要在專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室或者專業(yè)機(jī)房中進(jìn)行,受到時間和空間條件的限制較多。這也就意味著在課堂教學(xué)的時間之外學(xué)生們難以再接觸到課程內(nèi)容,無法進(jìn)行系統(tǒng)的回顧整理,達(dá)到“溫故而知新”的效果。與此同時,學(xué)生作為教學(xué)活動中的獨(dú)立個體,對于教學(xué)內(nèi)容的需求和掌握程度是有著顯著差異的。每位學(xué)生都希望能夠針對自己在知識掌握上的漏洞和短處進(jìn)行針對性的二次學(xué)習(xí),這一點(diǎn)顯然也是統(tǒng)一的課堂教學(xué)無法達(dá)到的。

首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院在 2017 年申請,并獲得首批國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項目。以首都醫(yī)科大學(xué)為專利權(quán)人,采用國際先進(jìn)的Unity3D引擎為技術(shù)開發(fā)平臺,結(jié)合3D建模、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、動畫模擬、人機(jī)交互等手段,以二維和三維結(jié)合的方式,形象、生動、有趣地展示教學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及到的實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果檢測等內(nèi)容,體驗(yàn)感和交互性強(qiáng),可以身臨其境地以互動方式了實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),同時以三維實(shí)體模型動畫給出形象的操作演示,并且不受時間和空間的限制,能夠反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選取當(dāng)今社會發(fā)展對創(chuàng)新性和創(chuàng)業(yè)型藥學(xué)人才培養(yǎng)需求的高危、不可逆操作。低沸點(diǎn)、易燃易爆試劑乙醚的常壓蒸餾。例如:①長久放置的乙醚含有過氧化物,容易發(fā)生強(qiáng)烈爆炸,甚至引起火災(zāi);②高壓鋼瓶的標(biāo)識,顏色的含義,操作的SOP和錯誤操作引起的后果和事故,緊急狀況下的應(yīng)急處理等;③實(shí)驗(yàn)發(fā)生火情或者事故以后,逃生的演習(xí),消防設(shè)備的使用,特別是4種常用滅火器的操作要點(diǎn)等。以上均為實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)課程中的基本知識,通過本課程和培訓(xùn)體系增加相關(guān)人員的安全意識和安全操作,切實(shí)貫徹了教育部關(guān)于安全試驗(yàn)的政策和規(guī)范,完善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,保障了廣大師生的教學(xué)和科研安全。課程模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)中用到的器材和設(shè)備,提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。例如:學(xué)生登陸網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)入DMF的減壓蒸餾三維仿真實(shí)驗(yàn)練習(xí)系統(tǒng),軟件初始場景為通風(fēng)廚的實(shí)驗(yàn)室,實(shí)驗(yàn)室環(huán)境設(shè)備 (蒸餾燒瓶、Y型管、溫度計、毛細(xì)管、冷凝管、真空接液管、收集瓶、量筒、加熱套、真空泵以及DMF樣品)齊全完整;學(xué)生控制三維虛擬人物,以第一人稱視角在場景中漫游和互動,通過鍵盤預(yù)留的控制鍵或者是軟件界面的相機(jī)切換按鈕,可在第一人稱和第三人稱視角間進(jìn)行切換。 學(xué)生通過鍵盤“W”、 “A”、 “S”、 “D”鍵,控制3D虛擬人物移動。

課程分為預(yù)習(xí)、操作、考核、評價4個模塊,更加全面地考核學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室安全知識和相關(guān)技巧的掌握程度。尤其是真實(shí)實(shí)驗(yàn)中難以掌控的過程性評價,虛擬仿真和手機(jī)APP的便捷操作使得自動考核系統(tǒng)很便捷地得到了實(shí)現(xiàn)。截至目前為止,已開發(fā)了氰化物的檢測虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、乙醚蒸餾純化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等90個項目,均獲得軟件著作權(quán)。課程和項目還對國內(nèi)外高校,例如對河北醫(yī)科大學(xué)等進(jìn)行開放,獲得了用戶的高度好評。

疫情期間,實(shí)驗(yàn)室安全課程和培訓(xùn)正好發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)線上教學(xué)的優(yōu)勢,學(xué)院匹配本課程相關(guān)章節(jié)和安全培訓(xùn)相關(guān)考核體系,對接到中心共開設(shè)全部各實(shí)驗(yàn)課程:基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(一)～(四)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)一,以及獲批國家一流課程的“藥物的波譜解析實(shí)驗(yàn)課”等課程,并面向全體本科生、研究生新生等,涉及多軌道20多個專業(yè),8 000余人次使用。打破時間和空間的限制,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室對外開放。

此外安全培訓(xùn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項目除了電腦端,還開發(fā)了手機(jī)和平板端的APP,并且能配合VR進(jìn)行使用,使得本課程和培訓(xùn)考核體系可通過網(wǎng)絡(luò)智能化地學(xué)習(xí),可實(shí)時培訓(xùn),避免人力財力的消耗,學(xué)生可自由地在任何地方時時刻刻體驗(yàn),不受時間和空間的限制;相關(guān)的安全知識和安全實(shí)驗(yàn)操作考核平臺也在學(xué)堂在線等平臺上線,其強(qiáng)大的分析統(tǒng)計功能更準(zhǔn)確地提供每位學(xué)員對于安全知識和安全操作的掌握程度,知識盲點(diǎn)和熟練程度。

2.3 組織全真模擬疏散演練

對于首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)區(qū)在第二教學(xué)樓10層11層,研究生所處位置在科研南樓13層、14層,均處在高樓層,遇到險情高效、快速的疏散至關(guān)重要,所以藥學(xué)院針對性地組織全真模擬逃生演習(xí),未雨綢繆。

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)結(jié)束后,會進(jìn)行首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院每年一次的全真模擬逃生演習(xí)。全真模擬逃生演習(xí)在藥學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)班子的指導(dǎo)下,學(xué)院辦公室統(tǒng)籌協(xié)調(diào),教師們細(xì)致分工,有的教師提前對步行梯環(huán)境進(jìn)行踩點(diǎn),有的教師在實(shí)驗(yàn)室門口疏解,還有的教師在電梯口勸阻學(xué)生搭乘電梯、在樓層拐彎引導(dǎo)正確逃生路線、糾正逃生姿態(tài)等,每個環(huán)節(jié)都責(zé)任到人。

演習(xí)過程氣氛緊張,同學(xué)們都身臨其境,但卻保持著極高的秩序性。同時新入職的教師也與同學(xué)們一起參加了逃生演習(xí)。每次演習(xí)過后,學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)都會總結(jié)演習(xí)過程中遺漏的問題,并且重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)演習(xí)過程中的要點(diǎn)、重點(diǎn),反復(fù)加強(qiáng)學(xué)生的安全意識,時刻警醒每一位新進(jìn)研究生將安全放在第一位。

2.4 建立實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入制度

首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入制度主要包括兩個方面,即:本科生準(zhǔn)入制度和研究生準(zhǔn)入制度。

每年首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院都會組織開展“新生實(shí)驗(yàn)第一課”——安全培訓(xùn)。學(xué)院將學(xué)生將來在科研和學(xué)習(xí)過程中可能遇到的各類安全問題、具體實(shí)驗(yàn)項目操作規(guī)范、各種常用實(shí)驗(yàn)方法、常用危險試劑性質(zhì)和處理方法等進(jìn)行針對性的培訓(xùn),并將相關(guān)信息予以匯總成“實(shí)驗(yàn)室安全題庫”,且開發(fā)與“實(shí)驗(yàn)室安全題庫”相配套的安全準(zhǔn)入考試系統(tǒng),學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上完成考試。最后根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)項目安全防護(hù)要求,穿戴整齊,經(jīng)檢查符合標(biāo)準(zhǔn)后,方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課堂。

為加強(qiáng)研究生安全意識,首先由學(xué)院老師對各位新入學(xué)的研究生進(jìn)行有針對性的實(shí)驗(yàn)室安全基礎(chǔ)培訓(xùn),然后帶領(lǐng)新生了解危險化學(xué)試劑的危害、使用注意事項及妥善保存的位置和方法;熟悉實(shí)驗(yàn)室滅火器擺放位置掌握滅火器使用方法;熟悉實(shí)驗(yàn)室洗眼器、應(yīng)急沖淋裝置等緊急情況處置器材的使用及所在位置。增強(qiáng)研究生的安全防護(hù)意識,提升應(yīng)急情況處理能力,經(jīng)過考核后方可進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)。

無論是本科生還是研究生,均要學(xué)習(xí)前面提到的“實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)”網(wǎng)絡(luò)課程和虛擬仿真安全實(shí)驗(yàn)項目并經(jīng)過考核,以及逃生演習(xí)合格后方能參加實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)入培訓(xùn)。所有考核合格后,才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)。

2.5 建立危險樣品管理制度和實(shí)驗(yàn)安全風(fēng)險評估制度

藥學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很多化學(xué)實(shí)驗(yàn),很多實(shí)驗(yàn)操作具有高危險性和不可逆性,同時所用化學(xué)藥品試劑繁多、性質(zhì)復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)中使用的試劑常具有易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕性和毒性,實(shí)驗(yàn)室要求藥品分類存放,容器上應(yīng)貼標(biāo)簽,注明名稱、濃度或純度。危險藥品嚴(yán)格執(zhí)行危險品管理制度。措施到位責(zé)任到人,貯放在危險品柜內(nèi),分門別類,定期檢查。對于易燃、易爆、劇毒、易制毒物品、民用爆炸物品及放射源等危險品,嚴(yán)格遵守雙人保管、雙人使用、雙人雙鎖的制度,嚴(yán)格履行領(lǐng)用手續(xù)有可靠的安全防范措施,精確計量和詳細(xì)記錄,防止被盜、丟失、誤領(lǐng)、誤用[5-10]。

在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前要對實(shí)驗(yàn)過程中所用到的化學(xué)試劑的性質(zhì)有充分的認(rèn)識,在動物實(shí)驗(yàn)之前要進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)安全考核,合格并考取證書之后才能進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)。為了保證研究生實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬踩倪M(jìn)行,首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院特制了《安全分析報告》,要求師生在做化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)之前都要前提前寫出實(shí)驗(yàn)可能存在的危險源,并提出防護(hù)措施及突發(fā)情況處理方案,防患于未然,提前做好備案,一旦出現(xiàn)險情能冷靜、正確、快速處理,將風(fēng)險損失降到最低。

3 結(jié) 語

線上慕課、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、疏散演練、準(zhǔn)入制度和危險品管理及風(fēng)險評估制度組成了我們特色的“五位一體”安全培訓(xùn)體系(圖1)。經(jīng)過17年的實(shí)踐,我院建立的“五位一體”的安全培訓(xùn)體系亦趨成熟,保證藥學(xué)院17年零安全事故。該安全培訓(xùn)體系受到師生的廣泛好評。經(jīng)過培訓(xùn)的新生表示一系列的安全培訓(xùn)給自己留下了深刻印象,提高了安全意識,為以后的工作和學(xué)習(xí)能順利進(jìn)行保駕護(hù)航。畢業(yè)的研究生也表示到工作單位后,自己對未來工作安全因素的高度重視和預(yù)判的習(xí)慣,受到了用人單位領(lǐng)導(dǎo)的好評,也把我們學(xué)院的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)帶到工作中。

圖1 “五位一體”安全教育體系

高校實(shí)驗(yàn)室安全教育是實(shí)驗(yàn)室安全工作中的重中之重,是高等學(xué)校教學(xué)體系中的重要組成部分。首都醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院結(jié)合自身專業(yè)特色和因地制宜建立了獨(dú)具特色的“五位一體”實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)體系,讓同學(xué)們不僅學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室安全理論知識,還能通過全真模擬逃生演習(xí)和虛擬仿真營造的環(huán)境中切身體會遇到險情該正確快速的處置;不僅在課堂中學(xué)習(xí)安全知識,還能通過學(xué)習(xí)強(qiáng)國和學(xué)堂在線的網(wǎng)上學(xué)習(xí)平臺進(jìn)一步深入了解實(shí)驗(yàn)室安全相關(guān)知識;對于實(shí)驗(yàn)室安全教育體系,我們未來仍需要大膽探索,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)教育方法的優(yōu)化,探索更加適合藥學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)模式。

利益沖突所有作者均不存在利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明馮琦琦、高岐、張筱宜、楊一帆論文撰寫;王玉記:總體把關(guān)、審訂論文