化學安全的教育視角

 

李賢哲

國立屏東大學應用化學系

sjlee@mail.nptu.edu.tw

 

先敬祝各位讀者新年快樂，這期的化學新知部分，或許是個人的偏好，較多於化學安全相關之文章，第一篇是當代無人機在精密農業上的應用，第二、三篇則聚焦於化學教育最需強調的安全訓練領域，謹提供大家參考與指正。

一、無人機使用於農業用途之回顧與展望

由於個人對於無人機(UAV)的喜愛，這一期化學新知部分，首先與各位先進介紹無人機於精密農業(precision agriculture)之應用。這篇2018年回顧之論文作者來自開發中國家印度，目前印度仍有70%人口依賴著農田耕種生活，但農業使用之土地卻面臨空前的危機，尤其是害蟲與昆蟲造成的農業土地病變，降低農作物的生產效率。爰此，殺蟲劑(pesticides)與肥料(fertilizers)的使用，以提高農作物之產率，更加重農民與環境的負擔。這些被農業使用之化學藥品，如果能藉由無人機噴灑系統(drone spraying systems)的使用，搭配多光譜相機(multi-spectral camera，440-510 nm 藍色、520-590 nm綠色等)系統進行農地植被自動偵測與判別，期能減少以人工噴灑殺蟲、除草藥劑，相對造成的人員健康危害；並達到更有效的使用噴灑藥劑以降低藥劑對於土地負擔衝擊與造成的環境污染。

個人對於此文獻內容，認為科技的發展始於人性，如圖一說明無人機之發展自傳統固定翼(fixed wing)(a)、單旋翼(single rotor)垂直起降( helicopter) (b)持續發展至多旋翼(multi rotors drone)之形貌(e)，也正好為這多元的無人載具，提供用途持續開創的空間(例如載貨與人員使用)。然無人機機體結構的成本、操作的費用(例如電池)和操作人員的訓練與政府相關法規的制定等，對於無人機的普及具有相對重要之影響，讓大家樂觀以待。

圖一:無人載具依其時程的進程與發展樣貌，e為最貼近當前之樣貌 (取自 Mogili, 2018)。

參考文獻：Mogili, UM R. & Deepak, B. (2018). Review on Application of Drone Systems in Precision Agriculture. Procedia Computer Science, 133, 205-509. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877050918310081。

 

二、二十一世紀的化學安全教育 – 培養化學家的安全資訊能力

在教育過程中，每位學子試著在其選擇職業類別中，努力取得成功所必需要的各別技能或能力組合。例如，申請成為一位合格之實驗化學家(bench chemist)所須具備的資格可能標準要件如下:1. 具有化學學士學位（知識領域）；2. 熟悉日常的實驗室操作（技能領域）；3. 能貢獻與成就團隊的成員（態度領域）。有鑑於此，課程設計者和教育工作者最重要的使命，乃為學生提供成功所需的能力(competence)。對於化學課程規劃而言，更應該包括如何在化學研究實驗室安全工作所需具備的能力。關於化學知識領域部分，或可藉由符合標準螺旋式編列之化學專業課程如圖二所示，來實現並獲得。然而，我們仍舊不宜假設已取得化學學士學位的學生，就已獲得進行風險評估(risk assessment)或閱讀安全數據表（Safety Data Sheet, SDS）所需的能力。操作技能取向的實驗室研究活動是具有的重要價值，因為此技能可以轉移到下一個專門的任務，雖然知識和態度有助於未來轉移到非特定的學習，對於專業技能轉移之教學活動而言，則須以發想(ideas)和原則(principles)來進行。這篇研究論文主要的工作即著眼於從歷史角度評估要成為一位化學家所需具備的能力，並建議使用融入式安全作業規範，運用風險評估和SDS來擴大和深化安全知識，將化學安全資訊納入二十一世紀化學課程如圖三所示，以培養符合時代需求之化學人才。

圖二:符合化學專業螺旋式課程設計之學習進程(取自Sigmann, 2018)。

圖三:較符合21世紀跨科際整合之化學專業課程關連(取自Sigmann,2018)。

參考文獻：Sigmann, S. (2018). Chemical safety education for the 21st century — Fostering safety information competency in chemists. Journal of Chemical Health and Safety, 25(3), 17-29. https://doi.org/10.1016/j.jchas.2017.11.002.

 

三、安全科學於中國高等教育之發展

這是一篇回顧性論文，摘要揭櫫安全科學(safety science)是目前學術界較為獨特且多學科的活動，且具有豐富的科學意涵(connotation)。文中敘述依定義而言，安全科學指特定科學學科的訓練與方法(Stoop,2017)，對於科學研究的歷程能預防人員的傷害(personal injury)，財產的損失(property loss)與對環境的破壞(environmental damage；Fu, 2015)。過去20年中國高等教育於安全科學領域的發展迅速，然其發展過程由於受到國家法律政策、經濟發展和行政體制等因素的影響，也使得其對專業安全訓練(safety discipline)具有獨特的工業特徵。

本文回顧了各國安全科學的發展歷程和重大事件。其次，分析了高等教育機構安全學科的教育條件，主要包括教育機構，研究領域，課程設置，就業情資，職業情境和學術交流。然後討論這些因素如何影響安全學科的發展。結果發現，1999年可做為中國安全科學發展過程的分界點，至2016年已有183所高等教育機構建立了不同研究領域的安全學科。安全專業人才培養的重點已逐步從技術擴展能力到綜合能力與質量的提升。受經濟發展影響，建立安全學科的大學數量，從東南沿海向逐漸下降往中部地區再至西部地區，其研究領域與當地大力發展的重點產業基本一致，出現為解決單一產業研究主要面臨問題的安全學科領域。作者對此現象疾呼中國高等教育機構，應提出新的研究方向，提高學科內容，提高多元安全科學環境建構，以更進一步試著淡化安全學科的產業效應。

圖四：評估科學學科發展之理論架構（取自Zhang, 2018）。

n   參考文獻

1.          Fu, G. (2015). Studies on the Structure of Safety Science.Safety Science Publishing Pty.

2.          Stoop, John (2017). Safety science, a founding fathers’ retrospection. Safety Science.94, 103–115.

3.          Zhang, J.et al. (2018). Development of safety science in Chinese higher education.Safety Science,106, 92-103. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2018.02.034