面向公共安全領(lǐng)域的化學(xué)品安全性分析原理課程教學(xué)改革研究

汪碧波 于松洋 邢偉義 宋磊 胡源

摘? 要：安全科學(xué)與工程是國家重要的工科專業(yè)，隨著國家和社會對廣泛應(yīng)用的化學(xué)品為主的安全性分析原理人才的需要，優(yōu)化和改善公共安全領(lǐng)域的化學(xué)品安全性分析方法教學(xué)體系勢在必行。通過優(yōu)化課程內(nèi)容，拓展學(xué)生的知識面和視野，實際教學(xué)過程中充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，采用啟發(fā)式教學(xué)法，調(diào)動學(xué)生的主動性，“理實交融”的教育理念能夠增加學(xué)生的實踐應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、社會適應(yīng)能力。該文針對理論學(xué)習(xí)、實踐操作等過程的教學(xué)改革提出具有創(chuàng)新性的觀點，有助于實現(xiàn)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，滿足社會發(fā)展需求，具有一定的借鑒價值。

關(guān)鍵詞：化學(xué)品安全性分析原理；安全科學(xué)與工程；公共安全；教學(xué)改革；理實交融

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）35-0138-04

Abstract： Safety science and engineering is an important engineering major in the country. With the need of the country and society for personnel who are mainly concerned with the safety analysis principles of widely used chemicals， it is imperative to optimize and improve the teaching system of chemical safety analysis methods in the field of public safety. By optimizing the content of the course， expanding students' knowledge and vision， making full use of modern multimedia technology in the actual teaching process， adopting heuristic teaching methods， and mobilizing students' initiative， the educational concept of "associating truth with fact" can increase students' practical application ability and innovation ability， and social adaptability. This paper puts forward some innovative views on teaching reform in the process of theoretical learning and practical operation， which is helpful to achieve the goal of professional talent training and meeting social development needs， and has certain reference value.

Keywords： chemical safety analysis principle; safety science and engineering; public safety; teaching reform; associating truth with fact

由于國內(nèi)外社會、經(jīng)濟發(fā)展過程中“環(huán)境”“安全”的復(fù)雜性和綜合性，使安全科學(xué)與工程專業(yè)具有多學(xué)科交叉、多行業(yè)交融的專業(yè)特點。安全科學(xué)與工程屬于應(yīng)用型工科專業(yè)，美國、英國、日本等發(fā)達國家在安全科學(xué)與工程方向的研究生教學(xué)培養(yǎng)方面，課程設(shè)置主要包括安全科學(xué)和技術(shù)、方法論，以及心理學(xué)和醫(yī)學(xué)等。其中通用安全科學(xué)技術(shù)知識內(nèi)容較多，而以廣泛應(yīng)用的化學(xué)品為主的安全性分析原理課程則基本沒有。目前國內(nèi)有部分高校開設(shè)危險化學(xué)品安全管理課程，主要面向安全專業(yè)的學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生掌握危險化學(xué)品科學(xué)的管理方法和危險化學(xué)品的事故安全評價等[1-2]。與目前高校開設(shè)的危險化學(xué)品安全管理課程相比，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點實驗室開設(shè)的面向公共安全領(lǐng)域的化學(xué)品安全性分析原理課程優(yōu)化了課程內(nèi)容，具有一定的深度和廣度。

針對公共安全領(lǐng)域的化學(xué)品安全性分析方法相近，存在教材知識較為陳舊、內(nèi)容不夠系統(tǒng)、深度不足、教學(xué)方法單一和實踐環(huán)節(jié)不足的問題。系統(tǒng)調(diào)研分析化學(xué)品引發(fā)的不同公共安全災(zāi)害事故的特點與發(fā)展趨勢，結(jié)合儀器分析為基礎(chǔ)的新型分析檢測技術(shù)對化學(xué)品的災(zāi)前預(yù)防、災(zāi)中控制、災(zāi)后修復(fù)等的重要指導(dǎo)作用，更新和完善化學(xué)品安全性分析原理課件和教學(xué)大綱，重新撰寫課程教案，建立化學(xué)制品安全操作（生產(chǎn)、儲藏、應(yīng)用和廢棄處理）為主干和特色的教學(xué)大綱、課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容。充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，利用計算機和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以視頻、文字、圖像等多種信息交互的方式，打破傳統(tǒng)板書的教學(xué)方式，使學(xué)生更好地掌握化學(xué)品安全性分析原理教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)質(zhì)量[3]。赴化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)進行實踐，通過理論與實踐的結(jié)合，促進“理實交融”，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決問題的能力，達到教學(xué)相長的效果。

一? 化學(xué)品安全性分析原理課程教學(xué)改革意義與目前同類研究工作的現(xiàn)狀

（一）? 教學(xué)改革意義

近年來，隨著科技與合成技術(shù)的進步，化學(xué)制品已廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)生活中的方方面面，同人們的衣、食、住、行聯(lián)系越來越緊密，也為社會各行業(yè)的發(fā)展提供著強有力的支撐。但是化學(xué)制品在生產(chǎn)、儲藏、應(yīng)用和廢棄處理等諸多環(huán)節(jié)，引發(fā)的公共安全災(zāi)害日趨增加。對于高校實驗室來說，危險化學(xué)品的管理與師生的生命健康息息相關(guān)，化學(xué)品的安全性分析原理對高校內(nèi)部化學(xué)品的使用及儲存等方面顯得尤為重要[4]。城市公共安全與我們的生活息息相關(guān)，有必要掌握專業(yè)的化學(xué)品安全性分析方法，盡量減少關(guān)于化學(xué)品引發(fā)的事故災(zāi)難，減輕事故災(zāi)難造成的影響[5]。面向公共安全領(lǐng)域如工廠化學(xué)品引發(fā)的火災(zāi)與爆炸，違規(guī)操作化學(xué)品造成的事故，化學(xué)品泄漏帶來的生態(tài)災(zāi)害，濫用食品添加劑導(dǎo)致的食品安全問題，廢棄化學(xué)品帶來的環(huán)境污染，放射性核素帶來的輻射污染，化學(xué)品藥物的毒副作用等，造成不同級別的事故災(zāi)害，嚴重危害了人類賴以生存居住的環(huán)境和人民生命財產(chǎn)安全?；瘜W(xué)品的安全性問題也受到社會的重視和關(guān)注。各國政府均制定了嚴格的法律規(guī)范，在生產(chǎn)、儲藏、應(yīng)用和廢棄處理的過程中安全處理化學(xué)制品。因此，以儀器分析為基礎(chǔ)的新型分析檢測技術(shù)在化學(xué)品在線檢測、成分鑒定、安全處置與健康修復(fù)技術(shù)中地位凸顯，實現(xiàn)對化學(xué)品的災(zāi)前預(yù)防、災(zāi)中控制、災(zāi)后修復(fù)，化學(xué)品安全性分析技術(shù)得到越來越多的青睞與重視，需要高校培養(yǎng)更多符合社會需求的專業(yè)人才。

化學(xué)品安全性分析原理課程（以下簡稱“本課程”）教學(xué)改革，有必要將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和考察加入到理論學(xué)習(xí)與實踐中去。黨的二十大報告強調(diào)“堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位”“堅持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才”。傳統(tǒng)的家庭觀念和教育模式使當(dāng)代大多數(shù)年輕人缺乏創(chuàng)新能力，這反映現(xiàn)在學(xué)生過于依賴家長和老師[6]，將老師所傳授的內(nèi)容的權(quán)威性放得過高，從而弱化了自己獨立思考的能力。因此，教育改革應(yīng)當(dāng)重視培養(yǎng)學(xué)生的獨立性和自主性，老師與學(xué)生教學(xué)相長，在課堂上敢于提出自己的想法，能夠和老師積極互動?；瘜W(xué)品安全性分析原理課程教學(xué)改革為順應(yīng)國家創(chuàng)新型人才的需求，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，通過改善課堂教學(xué)模式、增添研討課、優(yōu)化期末考試等形式，讓學(xué)生擺脫墨守成規(guī)的思維，在化學(xué)品安全性分析原理的實際應(yīng)用中能夠活學(xué)活用，提出創(chuàng)新性的化學(xué)檢測方法和化學(xué)災(zāi)害的處理措施。

（二）? 目前同類研究工作的現(xiàn)狀

我國火災(zāi)科學(xué)國家重點實驗室在20世紀(jì)末期開始了危險化學(xué)品研究生課程的教學(xué)。隨后，針對應(yīng)用更為廣泛的化學(xué)制品，率先開展了化學(xué)品安全性分析原理研究生課程的教學(xué)?；瘜W(xué)品安全性分析原理是一門內(nèi)容豐富，理論性、社會應(yīng)用性都很強的課程。本課程主要內(nèi)容包括化學(xué)品的理化性質(zhì)及危險特性、化學(xué)品安全性分析原理、分析方法等諸多基礎(chǔ)理論和實踐知識。本課程契合專業(yè)人才培養(yǎng)要求，通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握化學(xué)品安全性分析的理論知識和檢測技術(shù)。在項目組成員多年的教學(xué)實踐中，相關(guān)化學(xué)品安全性分析原理課程與教材鮮有報道，且隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，分析方法、分析技術(shù)、分析儀器的不斷創(chuàng)新，現(xiàn)有的相近教材知識較為陳舊、內(nèi)容不夠系統(tǒng)、深度不足，且對化學(xué)品相關(guān)的國家政策、法律法規(guī)反映不足，具有滯后性。教學(xué)方法單一，傳統(tǒng)教學(xué)多為單純的講授法[7]，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，長此以往，不僅課堂氛圍不活躍，而且容易讓學(xué)生形成依賴性思維，不利于創(chuàng)新思維及能力的培養(yǎng)。實踐環(huán)節(jié)不足，不能讓學(xué)習(xí)的理論知識更好地聯(lián)系、應(yīng)用于實際，缺乏對學(xué)生實踐能力和解決問題能力的培養(yǎng)。為了滿足社會對專業(yè)人才的需求，在注重理論知識教學(xué)和實踐操作能力的同時，進一步培養(yǎng)和提升研究生的創(chuàng)新能力，對化學(xué)品安全性分析原理課程進行教學(xué)改革，勢在必行。

二? 化學(xué)品安全性分析原理課程改革創(chuàng)新點

（一）? 優(yōu)化課程內(nèi)容

化學(xué)品安全性分析原理課程注重理論與實踐相結(jié)合，課程內(nèi)容大體分為三部分：理論學(xué)習(xí)（如圖1所示）、實踐操作、研討課專題報告和期末考試。教學(xué)資源主要包括課件和教材兩部分。

通過系統(tǒng)調(diào)研國內(nèi)外公共安全領(lǐng)域化學(xué)品災(zāi)前預(yù)防、災(zāi)中控制、災(zāi)后修復(fù)最新研究進展，對化學(xué)品安全操作課程知識體系進行系統(tǒng)的更新和補充，結(jié)合新型分析檢測技術(shù)等相關(guān)知識，編寫新的教學(xué)案例，完善教學(xué)內(nèi)容；引入化學(xué)品安全操作（生產(chǎn)、儲藏、應(yīng)用和廢棄處理）的前沿科研成果，講解化學(xué)品安全操作的前沿科學(xué)問題，優(yōu)化課程內(nèi)容，拓展學(xué)生知識面和視野。

（二）? 調(diào)整教學(xué)方法

現(xiàn)代多媒體技術(shù)使教學(xué)內(nèi)容能夠更加生動形象地展示在學(xué)生面前，讓學(xué)習(xí)內(nèi)容不再受傳統(tǒng)板書的限制，能夠?qū)⒏嗟膬?nèi)容靈活地展示出來[3]。綜合運用多媒體技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將PPT課件、圖片、Flash動畫和視頻等應(yīng)用于教學(xué)過程中，豐富授課內(nèi)容，吸引學(xué)生注意力、活躍課堂氣氛、增加學(xué)習(xí)興趣。采用靈活多樣的教學(xué)方法，如任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法[8]、啟發(fā)式教學(xué)法[9]、案例教學(xué)法[10]等多種教學(xué)方法聯(lián)合應(yīng)用，來引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵學(xué)生開展課堂討論。提高學(xué)生的課堂參與度。布置作業(yè)引導(dǎo)課后查閱文獻和書籍，同時利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，與學(xué)生課后互動與交流，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)思維能力、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題能力、溝通能力及團隊協(xié)作等綜合能力。

理論學(xué)習(xí)方面，實行創(chuàng)新性的六步理論學(xué)習(xí)的循環(huán)教學(xué)模式，如圖1所示。在課前采用啟發(fā)式教學(xué)方法，在課后確定與下節(jié)課主題相關(guān)的內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)面臨的問題查找書籍和相關(guān)文獻，這種以完成任務(wù)為主的教學(xué)模式可以調(diào)動學(xué)生的積極性，學(xué)生往往會帶著未解決的問題上課，并在老師授課期間自主尋找答案，引起學(xué)生對課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的興趣。面向公共安全領(lǐng)域的化學(xué)品安全性分析原理課程涉及兩部分，第一部分系統(tǒng)地闡述化學(xué)品通用的組成和結(jié)構(gòu)表征的化學(xué)分析和儀器分析的原理和方法，例如化學(xué)分析法中的滴定分析法、重量分析法等內(nèi)容，儀器分析法中的光學(xué)分析法、電化學(xué)分析法、色譜分析法等內(nèi)容。第二部分主要從化學(xué)品事故的災(zāi)害要素和承載載體出發(fā)，系統(tǒng)闡述不同化學(xué)品的安全性分析原理和方法，其中包括火災(zāi)爆炸、化工安全、輻射、食品和環(huán)境安全性分析原理與方法等前沿科學(xué)問題，可以有效地拓展學(xué)生的視野。在課堂中教師采用啟發(fā)性的教學(xué)方法，以學(xué)生為中心，從實際出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生提出問題。教師還會采用案例教學(xué)法，鼓勵學(xué)生積極討論與思考，讓學(xué)生在充滿問題的環(huán)境中能夠積極利用課堂上學(xué)習(xí)的化學(xué)品安全性分析原理的知識解決實際問題。在課后，老師將會根據(jù)課上學(xué)生提出的問題及討論產(chǎn)生的問題進行歸納和總結(jié)，幫助學(xué)生厘清思路。老師會進行隨堂測試，加深學(xué)生對知識的理解。

在課后，老師還會利用網(wǎng)絡(luò)平臺與學(xué)生互動與交流，這種交流是一種直接反饋，幫助老師了解學(xué)生掌握知識的程度。每次課程結(jié)束之前老師會引出新的問題，需要學(xué)生在課下通過豐富的網(wǎng)絡(luò)資源尋找答案，為下節(jié)課的內(nèi)容做鋪墊，也是激發(fā)學(xué)生在下節(jié)課學(xué)習(xí)的興趣。六步理論學(xué)習(xí)的循環(huán)教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，不斷地拓寬學(xué)生的知識面，形成了不斷提升學(xué)生思考能力的良性循環(huán)。

（三）? 加強“理實交融”

理論與實踐結(jié)合賦予了教學(xué)研究的價值，從而能夠更好地將化學(xué)品安全性分析理念應(yīng)用于日常實踐[11]。實踐操作方面秉持“理實交融”的教學(xué)理念。在化學(xué)品安全性分析原理課程上，突出了先進的教學(xué)理念，堅持基礎(chǔ)知識為核心的宗旨，貫徹理論與實踐相結(jié)合、基礎(chǔ)知識與行業(yè)法律法規(guī)等背景相結(jié)合的理念，結(jié)合化學(xué)品安全操作（生產(chǎn)、儲藏、應(yīng)用和廢棄處理）課程知識的教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生赴化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)進行實踐。在赴化學(xué)工廠實際參觀前進行全面的理論教學(xué)，讓學(xué)生在實踐時能夠心中有數(shù)，充分地將理論應(yīng)用于實踐操作。在學(xué)生實踐操作的過程中難免會有知識盲區(qū)，因此，在實踐操作的過程中也要啟發(fā)性地鼓勵學(xué)生討論和思考，針對實踐過程中出現(xiàn)的問題教師會及時解答，并記錄匯總，在理論學(xué)習(xí)的過程中進行知識補充。面向公共安全領(lǐng)域的化學(xué)品安全性分析原理課程教學(xué)理論學(xué)習(xí)和實踐操作結(jié)合的設(shè)計理念、優(yōu)化了教學(xué)體系，在提升學(xué)生思考能力的同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。理論與實踐相結(jié)合有利于引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識在實踐中解決問題，同時讓學(xué)生有機會體驗專業(yè)價值及成就感、社會認同感，增加學(xué)生的實踐應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、社會適應(yīng)能力。

（四）? 研討課專題報告和期末考試

在學(xué)期結(jié)束之前，學(xué)生需要利用化學(xué)品安全性分析原理課上所學(xué)內(nèi)容進行個人匯報，主題包括火災(zāi)爆炸、核輻射事故、化工事故、環(huán)境生態(tài)災(zāi)難和食物中毒等不同公共安全災(zāi)害事故，對不同化學(xué)品的安全性分析原理、檢測方法、事故防范對策建議等進行細致分析和討論。研討課強調(diào)對化學(xué)知識的運用、通過對化學(xué)品進行分析與檢測的方法，實現(xiàn)災(zāi)前預(yù)防、災(zāi)中控制、災(zāi)后修復(fù)。研討課報告培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維，讓學(xué)生成為課堂上的中心，幫助老師獲得教學(xué)反饋，從而進一步完善課程內(nèi)容[12]。報告的內(nèi)容并不局限于課程內(nèi)容，學(xué)生可以利用課程中掌握的化學(xué)品安全性分析方法探究感興趣的主題。目前，高校在專業(yè)能力教學(xué)的過程中缺乏對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，偏向于理論教育[13]，不利于培養(yǎng)創(chuàng)新型和實踐型人才。研討課主要考察學(xué)生對理論知識的運用，面臨實際問題的分析解決能力，體現(xiàn)了本課程“理實交融”的核心理念。

化學(xué)品安全性分析原理課程的考核方式以課程論文的方式進行評分，學(xué)生可以在化學(xué)品安全性分析原理研究領(lǐng)域自由選題，論文內(nèi)容需要學(xué)生體現(xiàn)化學(xué)品安全性分析原理研究領(lǐng)域的研究背景、急需解決的重要安全問題、國內(nèi)外的研究進展等，充分考察了學(xué)生的創(chuàng)新能力，習(xí)近平總書記在黨的二十大報告中強調(diào)，“必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢”?；瘜W(xué)品安全性分析原理課程的課程論文需要看到學(xué)生的創(chuàng)新性論述思路，更好培養(yǎng)滿足社會發(fā)展需求的高質(zhì)量專業(yè)人才。

三? 化學(xué)品安全性分析原理課程改革特色

通過系統(tǒng)的文獻調(diào)查，引入國內(nèi)外化學(xué)品安全操作（生產(chǎn)、儲藏、應(yīng)用和廢棄處理）最新研究進展，結(jié)合新型分析檢測技術(shù)等相關(guān)知識，更新化學(xué)品安全性分析原理教材、教案和課件。著立于廣度、深度、系統(tǒng)和現(xiàn)代等多角度，提煉和編寫課堂授課內(nèi)容、討論主題和教學(xué)案例。優(yōu)化化學(xué)品安全操作課程知識內(nèi)容，突出現(xiàn)代化學(xué)品安全操作的特色。課堂教學(xué)采用多種教學(xué)方法。順應(yīng)新教育理念，將理論應(yīng)用于實際[14]，指導(dǎo)學(xué)生赴化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)進行實踐教學(xué)，加強理論和實踐相結(jié)合，使學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識的同時，融入實踐。

著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，加入獨具特色的研討課專題報告為學(xué)生提供自由的交流平臺，增加知識的多樣性。研討課為學(xué)生激發(fā)創(chuàng)新思維創(chuàng)造了有利條件，豐富了學(xué)生的創(chuàng)新實踐活動[15]。報告后學(xué)生之間自由提出問題和回答問題的過程中，能夠讓其變換思維思考問題，從而開拓學(xué)生的視野。通過課程改革研究，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、積極性、主動性，培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力，注重學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，更好地培養(yǎng)滿足社會發(fā)展需求的高質(zhì)量專業(yè)人才。

四? 結(jié)束語

本文系統(tǒng)地闡述了化學(xué)品安全性分析原理課程的創(chuàng)新性改革方法。通過優(yōu)化課程內(nèi)容，引入化學(xué)品安全性分析原理領(lǐng)域的前沿科技，開拓學(xué)生的視野，充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢讓課堂變得更加靈活生動，課程始終堅持“理實交融”的理念。在課程設(shè)計上，提出了六步理論學(xué)習(xí)的循環(huán)教學(xué)模式，更好提升學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和課堂的參與度。在實踐操作方面，能夠培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實際的能力，也能在實踐操作的過程中反映理論學(xué)習(xí)的遺漏，及時補充知識面。化學(xué)品安全性分析原理課程調(diào)整了課程結(jié)構(gòu)，加入課程研討模塊及優(yōu)化課程考核方式，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新與實踐能力。本課程采用特色的“理實交融”、理論聯(lián)系實際相結(jié)合的工科教學(xué)模式。面向公共安全領(lǐng)域的化學(xué)品安全性分析原理課程教學(xué)改革研究，有望更好地培養(yǎng)滿足社會發(fā)展需求的高質(zhì)量專業(yè)人才。

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