《防火防爆》課程課堂演示實驗教學(xué)研究與實踐

■ 左秋玲 李景山

（1. 河南工程學(xué)院安全工程學(xué)院，河南 鄭州 450000；2. 鐵道警察學(xué)院治安系，河南 鄭州 450000）

0 引言

《防火防爆》是安全工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對后期的專業(yè)課學(xué)習(xí)也有著重要的鋪墊作用，對該課程的學(xué)習(xí)要求是學(xué)生要能夠掌握燃燒與爆炸的基本理論、防火與防爆的技術(shù)原理與措施、危險化學(xué)品方面的火災(zāi)與爆炸事故的危險性指標(biāo)與應(yīng)急處置措施、工業(yè)廠房的防火防爆設(shè)計等相關(guān)知識。本文結(jié)合十余年的防火防爆課程教學(xué)實際體會，剖析了針對該課程實施課堂演示實驗的可行性，并借助詳細(xì)的實例探討了引入課堂演示實驗的具體實施步驟與方法，為提高學(xué)生的觀察能力、理解能力、分析思考能力和實踐動手能力，探索了防火防爆課堂教學(xué)改革的新思路。

1 《防火防爆》課堂教學(xué)模式問題分析

傳統(tǒng)的教學(xué)改革模式一直是教師運用多媒體進(jìn)行課堂講授，在某些知識點處引入典型的案例與分析、圖片或視頻。一次課下來，大部分甚至全部都是教師在講臺上講，學(xué)生在講臺下聽。雖然老師也動用了新媒體的一些技術(shù)，比起純板書來說，進(jìn)步不小，但是從教學(xué)效果來看，由于忽略了學(xué)生學(xué)的一方，僅強調(diào)了教師教的一方，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生一節(jié)課能記住的東西寥寥無幾，相反，因為借助了多媒體，使得一些理論性、驗證性的結(jié)論和規(guī)律更容易被學(xué)生忽略。從另一方面來看，本課程的內(nèi)容都是根據(jù)已有的各種理論與學(xué)說、各類國家法規(guī)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而編寫制定的，課程的內(nèi)容大部分屬于文字表述，學(xué)生都能看懂，對高校的學(xué)生來說，老師無非就是在念課本，學(xué)生聽課的主動性、積極性都會大打折扣。其次，智能手機的普及也對學(xué)生上課的注意力起到了轉(zhuǎn)移作用，在單純的教師授課中，大多學(xué)生會拿著手機看小說、打游戲，偶爾抬頭看老師，極大地削弱了課堂教學(xué)的效果。

尤其是隨著2018年公安消防部隊進(jìn)行了大改革，不再列入武警部隊序列，全部退出現(xiàn)役，成建制劃歸到應(yīng)急管理部，依舊承擔(dān)著滅火救援和其他應(yīng)急救援工作，繼續(xù)充分發(fā)揮應(yīng)急救援主力軍和國家隊的作用?？梢灶A(yù)見，滅火指揮員和火調(diào)員會是最受益的，他們熟知消防救援的各種裝備、掌握不同情況下火災(zāi)事故的應(yīng)急處置辦法，具有豐富實戰(zhàn)經(jīng)驗的滅火指揮員將是這支主力軍和國家隊非?？粗氐娜瞬?，未來一定會有良好的職業(yè)前景，同樣，基層消防員的收入也會提高?！斗阑鸱辣氛n程與安全工程專業(yè)的消防安全方向有著密切的聯(lián)系，如果學(xué)生在畢業(yè)后想從事這方面的工作，那么就要學(xué)好該課程，另外，近三年大力宣傳的消防工程師考試的內(nèi)容與該課程的理論知識有很高的相關(guān)度，理論性與應(yīng)用型極強。基于以上原因，本文將課堂演示實驗引入了《防火防爆》課程的課堂教學(xué)改革與實踐中。

2 課堂演示實驗課堂演示實驗與學(xué)生能力培養(yǎng)探索

課堂演示實驗的特點是演示儀器攜帶方便、演示現(xiàn)象明顯、操作簡單、受益面廣等。課堂是教學(xué)活動的主陣地，在課堂教學(xué)中引入演示實驗，不僅使傳統(tǒng)的理論教學(xué)更加形象生動，而且更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂互動中，培養(yǎng)了學(xué)生觀察、分析和思維能力，提高了教學(xué)質(zhì)量，體現(xiàn)了從學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)實現(xiàn)程度去衡量課堂教學(xué)的效果，避免了過于注重教師的教的指標(biāo)帶來的弊端，把學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果作為評判教學(xué)有效性的核心指標(biāo)。

2.1 燃燒理論方面的課堂演示實驗

燃燒方面可以設(shè)計的課堂演示實驗比較多，主要集中在可燃固體方面，可燃液體和可燃?xì)怏w的火災(zāi)實驗危險性比較大，不建議進(jìn)行課堂演示實驗。作者最初的課堂演示實驗就是在講解可燃固體起火一節(jié)中，內(nèi)容涉及可燃固體的燃燒特點、可燃固體的熱解和氣化兩部分內(nèi)容。其中，可燃固體熱解和氣化的主要內(nèi)容是圍繞木材順紋燃燒和橫紋燃燒實驗的結(jié)果分析和討論的，單純課堂講解會顯得非?？菰锖蜎]有說服力，而且以蔓延速度的變化規(guī)律圖占據(jù)很大篇幅，也給課堂講授帶來很大的挑戰(zhàn)，因此，該部分內(nèi)容決定通過課堂演示實驗進(jìn)行嘗試講解，由于是第一次設(shè)計課堂演示實驗，所以實驗設(shè)計和材料準(zhǔn)備均是自主完成，沒有學(xué)生的參與。材料準(zhǔn)備：提前一天準(zhǔn)備好2套楊木、女貞和桐木3種木材，一套用于實驗，一套備用，直徑分別為2 mm、5 mm和8 mm左右，長度均為40 cm，進(jìn)行烘干，打火機2個。課堂演示實驗流程：第一，選擇3名同學(xué)進(jìn)行演示實驗。其中，1名負(fù)責(zé)點火，點火方式為順著木紋點燃和垂直于木紋點燃；1名負(fù)責(zé)計時（從接觸火焰至起火時間記為T1，從起火至火焰熄滅時間記為T2）；1名負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)記錄，其他同學(xué)觀看實驗現(xiàn)象。第二，點火的同學(xué)將不同種類、不同傾角的木材進(jìn)行點火，觀測其蔓延速度。第三，每組實驗重復(fù)進(jìn)行兩次，保證所測數(shù)據(jù)的正確性，實驗結(jié)束后，由負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)記錄的同學(xué)將數(shù)據(jù)進(jìn)行平均化處理后寫到黑板上。第四，老師根據(jù)實驗過程在黑板上寫出問題，進(jìn)行提問，啟發(fā)學(xué)生學(xué)會觀察實驗和分析實驗數(shù)據(jù)。問題如下：1）從材料來看，順紋燃燒和橫紋燃燒哪種更易起火？2）從直徑來看，順紋燃燒和橫紋燃燒哪種更易起火？3）對于同種材料、同種直徑來說，順紋燃燒和橫紋燃燒的燃燒痕跡有何區(qū)別，為什么？4）對于同種材料，同種直徑來說，順紋燃燒和橫紋燃燒哪種蔓延速度更快？5）不同傾角、同一直徑下不同材料的火蔓延速度比較？給學(xué)生5 min討論后，提問學(xué)生，通過回答問題掌握學(xué)生對這部分內(nèi)容的理解程度、對實驗的觀察程度和對實驗數(shù)據(jù)的分析程度。最終得出課本知識點外的一個結(jié)論，同一傾角、同種材料下，直徑為5 mm的火蔓延速度最快。通過課堂演示實驗，既培養(yǎng)了學(xué)生們的觀察能力、記錄能力、分析數(shù)據(jù)能力和科研能力，又便于選拔科研素質(zhì)高的同學(xué)參加后期的學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。同樣，可燃固體從陰燃到明火轉(zhuǎn)變的特性分析、特殊形狀與特殊可燃固體的起火，可燃固體中的火災(zāi)蔓延均可以通過課堂演示實驗進(jìn)行講解。

2.2 爆炸理論方面的課堂演示實驗

爆炸方面危險性比較大，主要有沖擊波和碎片飛出的隱患，所以課堂演示實驗設(shè)計的比較少，主要集中在講解粉塵云的點火一節(jié)中，內(nèi)容涉及火花放電點火、火花放電時間對粉塵云最小點火能量的影響、影響粉塵云點火的因素。其中，影響粉塵云點火的因素可以通過課堂演示實驗進(jìn)行講解，本著節(jié)省資金和鍛煉學(xué)生實驗設(shè)計能力的原則，課堂演示實驗的設(shè)計和材料均是作者和學(xué)生共同商討后準(zhǔn)備的。材料準(zhǔn)備：舊的大油桶一個，從開口剪掉8 cm，使開口和桶身一樣大，蠟燭1支，小紙杯一個，塑料軟管1根，吸耳球1個，打火機1個，面粉3小湯匙，紅外測溫儀，水杯，巖粉。課堂演示實驗流程：首先，選擇5名同學(xué)進(jìn)行演示實驗。其中，1名負(fù)責(zé)把蠟燭點著；1名負(fù)責(zé)放1大湯匙面粉到小紙杯里，緊挨蠟燭放置，然后把大油桶罩在蠟燭和放面粉的紙杯上；1名負(fù)責(zé)把塑料軟管一端放到紙杯里，另一端拉到大油桶外部，連上吸耳球，然后，通過擠壓吸耳球?qū)⒚娣鄞灯鹦纬煞蹓m云，遇到燃燒的蠟燭明火形成爆燃；1名負(fù)責(zé)測溫；1名負(fù)責(zé)記錄。其次，試驗水分對粉塵云爆燃的影響。在上述步驟不變的情況下，往面粉里加入少許水，通過觀察爆燃情況和比較第一次爆燃后的溫度，分析水分對粉塵云爆燃的影響。第三，試驗惰性物質(zhì)對粉塵云爆燃的影響。在上述步驟不變的情況下，往面粉里加入巖粉，通過觀察爆燃情況和比較第一次爆燃后的溫度，分析巖粉對粉塵云爆燃的影響。第四，老師在黑板上寫出問題，進(jìn)行提問。問題如下：1）哪些粉塵能夠發(fā)生爆炸？2）水分對粉塵云爆炸的影響？3）惰性物質(zhì)對粉塵云爆炸的影響？給學(xué)生5 min討論后，提問學(xué)生，通過回答問題掌握學(xué)生對這部分內(nèi)容的理解程度、對實驗的觀察程度和對實驗數(shù)據(jù)的分析程度。由于該演示實驗系統(tǒng)是通過組織學(xué)生討論而自行設(shè)計的演示實驗系統(tǒng)，不僅解決了資金問題，更重要的意義是通過自行研制與開發(fā)培養(yǎng)了學(xué)生的動手實踐能力。

3 結(jié)論

在《防火防爆》課程的教學(xué)中設(shè)計并實踐課堂演示實驗，既豐富了課堂教學(xué)手段，又提高了課堂教學(xué)的質(zhì)量和學(xué)生的動手能力，增強了學(xué)生課堂聽講的興趣和課堂討論的熱點，既體現(xiàn)出教師的教，又重視了學(xué)生的學(xué)。從實際教學(xué)效果來看，很好地梳理了學(xué)生對課堂重點知識的掌握程度，達(dá)到了安全工程專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。在后續(xù)的教學(xué)工作中，本人將進(jìn)一步實踐課堂演示實驗的開發(fā)，探索和總結(jié)課堂演示實驗教學(xué)改革的經(jīng)驗，形成與課堂講授優(yōu)勢互補的多元化教學(xué)模式，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和科研素質(zhì)、提高防火防爆的課堂教學(xué)質(zhì)量作出積極努力。