实验室安全是高校教育事业健康发展和高水平创新型人才培养的基本保障。近年来，全国高校不断夯实安全发展的理念，牢固树立“以人为本、生命至上、安全第一”的发展思想，实验室安全工作取得了积极成效，安全形势总体稳定。但是，高校实验室安全事故仍然时有发生。据统计，在过去二十年里我国高校发生了110余起实验室安全事故，造成上百人受伤，数十人死亡。实验室安全事故的发生暴露出实验室安全管理仍存在薄弱环节，主要体现在实验室安全责任落实不到位、管理制度执行不严格、宣传教育培训不充分、工作保障体系不健全等方面。

高校实验室安全具有隐患分布广、危险源繁杂、人员流动频次高及安全风险累加效应强等因素。化学作为一门基础自然科学深度交叉到诸多领域，实验属性是其基本学科特征。化学实验室中各类化学品种类繁杂、性质各异，涉及较多易燃、易爆、有毒有害、易腐蚀等危险化学品，实验需用到高温、高速、高压、真空等多类型特种设备，对实验操作规范和专业知识储备要求较高，人的不可控行为及物的多样性状态使得化学实验室持续处于高风险中，因此加强实验室安全教育和技能实训非常重要且必要。

图1.实验室安全体系构建示意

2019年，教育部印发《关于加强高校实验室安全工作的意见》，文件要求各地各校要深入贯彻落实党中央、国务院关于安全工作的系列重要指示和部署，深刻吸取事故教训，切实增强高校实验室安全管理能力和水平，保障校园安全稳定和师生生命安全。并指出要通过持续开展安全教育、加强知识能力培训、持之以恒强抓安全教育实训。2023年，教育部印发《高等学校实验室安全规范》，在原有基础上，对实验室安全责任体系、安全管理制度、安全宣传教育培训、实验室教学科研活动安全准入制度、实验室安全条件保障、实验室危险化学品安全管理等方面作出详细规定。

高校实验室体量大、种类多，涉及众多危险源，虚拟仿真技术能够真实还原实验室安全事故场景，做到低成本、安全可控，形象直观，易对学生形成极强的视觉冲击和印象，通过学习牢固树立实验室安全意识，掌握实验室安全技能，养成良好的安全习惯。

图2.实验室安全管理体系构架

为贯彻落实实验室安全，规范学校实验室安全管理，切实提高师生实验安全意识、增强实验室安全技能，由化学实验学科课程负责人李剑利教授牵头，开展深入院系调研，学习相关实验室安全文件及规章制度，整理汇编高等学校实验室安全工作法律、法规、规章和国家强制性标准151个，形成6分册共计3761页实验室安全制度体例。自2020年起，践行实验室安全实践实训组织多场实验室安全主题活动，积极参与实验室安全技术技能培训，先后制定出台《西北大学实验室安全管理办法》《西北大学实验室安全管理责任细则》《西北大学实验室安全准入制度》《西北大学实验室安全分级分类管理办法》等14个有关实验室安全的制度文件，为建立健全实验室安全准入技能教育培训提供了有力保障机制。针对当前国内高校实验室安全教育培训不足，实验人员安全意识淡薄、安全技术技能薄弱等问题，编写教材开展多层面、多形式的实验室安全教育，形成有感知、有趣味、有引导、有意义的实验室安全防护。

图3.实验室安全体例汇编

图4.实验室安全规章制度

图5.实验室安全培训教材《高等学校实验室安全基础》（高等教育出版社，2023）

根据国家有关文件精神及学校相关规章制度，建立实验室安全准入制度。实验室准入制度是实验室安全操作的基本要求，是每个实验人员必须了解和遵守的基本规范，只有通过准入培训考核与技能实训演练后，方可进入实验室进行操作。实验室人员要牢固树立安全意识，实验室安全关系到每个人的生命安全，在准入制度中培育学生良好的安全意识，对预防实验室安全事故发生具有重要意义。学校建立实验室安全试题库，包括实验室安全通识模块与专业知识板块，让学生在进入实验室前更好的学习到相关安全知识。(参见题库链接 https://lab.nwu.edu.cn/info/1146/1444.htm) 

图6.西北大学实验室安全技术技能虚拟仿真网站

图7.西北大学实验室安全准入考试平台

本实验教学团队依托化学学科及其交叉领域的基础与综合实验课程群，对标实验室安全内容开展实验室安全准入课程普及，运用信息化技术深度融入实验安全技术技能实训，从专业课实验安全培训提升/泛化为学校实验室安全素质通识教育，由点到面、交叉融合，使实验室安全教育融入学生技能培训与终生意识养成。本课程是陕西省校园安全标准化建设的重要培训内容，经过多年实践探索，成效显著。从2018年9月开始，依托课程教学开展实验室安全教育，目前已有近千余人通过课程考核，有效提升了师生在实验室科研探索与实践实训过程中的安全意识。

基于本课程团队在实验室安全领域潜心研究与多年探索，课程负责人李剑利教授应教育部高等教育司邀请，在2023年全国高校教学实验室安全与管理培训班作题为“高校实验室安全探索与思考—以西北大学实验室安全为例”的专题讲座。（视频链接：https://lab.nwu.edu.cn/info/1146/2107.htm）

图8.实验室安全专题培训

根据不同类型的高校实验室安全教育和技能培训的实操需求，加大对实验室人员教育信息资源的采集整合与开发力度，按照“条理清晰、内容全面、通识易懂、专项突出”的原则，从高校实验室安全、制度体例、安全准入、技术安全、应急处置等方面，系统介绍高校实验室安全通识与专业知识，内容丰富全面，有较强的针对性和实用性。3D操作画面具有很强的环境感染力、实践体验感、操作灵活性和行为自主性，为学生提供一个动态实践实训技能训练虚拟仿真学习平台。

图9.实验室安全应急处置实训

传统实验室安全教育通常采用文字、图片或视频的方式，学生通常处于被动接受的状态，很难调动学生的学习积极性，尤其是安全演练等形式由于时间成本、材料成本、存在风险性等原因，无法让每个学生亲身体验整个实训过程。

本课程构建了基于虚拟现实（Virtual Reality, VR）系统的教学平台，通过虚拟仿真的方式开展个人防护、实验室安全常识、停电停水事故、特殊泄露事故、化学品应急处理、火灾、试剂存取处置规范等方面的安全体验和教学培训。虚拟仿真实验环境依据实验室实际布局搭建模型，按实际实验过程完成交互，完整再现了实验室安全突发事故及应急处理过程，系统场景真实感强、交互接口丰富、物理现象仿真效果好。虚拟现实的沉浸感和自主交互特性为师生提供了一个表现形式多样，趣味性强的实验室安全学习平台，特别有利于唤醒学生的安全意识，调动学生学习思考的积极性，提高异常事故处理技能，培养学生良好的实验室安全行为习惯，为学生技术技能安全规范和终身安全意识养成奠定坚实的基础。

1）应用三维扫描和虚拟现实构建场景和设备模型库，场景真实、使用率高

系统开发中使用大场景三维扫描和手持式扫描等方式对实验室场景和常用设备、材料进行采集测量，构建测量数据库，并以此为基础对实验室场景和相关设备进行1：1建模，赋予物理属性构建场景和设备模型库，支撑高真实感场景的快速构建；应用目前主流的Unity3D平台为基础构建可交互的虚拟现实场景，对硬件设备要求低、交互性强。

2）实验内容设计全面，覆盖高校实验室常见风险场景，推广价值高

实验系统包括7大模块，涵盖所有常规实验室安全事故。通过步骤指引和规范的操作流程，让学生在练习模式中学习个人防护知识、实验室安全常识、安全事故应急处置等，在每个实验步骤中对学生进行考核、打分，最后检验其学习成果，实现学、练、考一体化。通过模拟操作让学生熟悉各类事故的应对措施和流程，降低实验室安全风险，全方位提升学生对安全事故的应急处理能力；非特异性的实验设计和在线实验模式，让该系统具有很高的推广价值，可以方便应用于各类高校实验室安全培训或相关课程教学中。