新工科建設(shè)背景下化工安全與環(huán)保課程案例教學(xué)實(shí)踐*

涂軍令，張 剛，何運(yùn)兵，尹輝斌，鐘國玉，劉 鑒，原姣姣

(1 東莞理工學(xué)院化學(xué)工程與能源技術(shù)學(xué)院，廣東 東莞 523808；2 東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院物流工程系，廣東 東莞 523808)

近年來，化工安全事故頻發(fā)，化工廠污染事故層出不窮。從2015年“8·12天津濱海新區(qū)爆炸事故”、2018年“12·26北京交通大學(xué)實(shí)驗室爆炸事故”等，到2019年“鹽城響水3·21爆炸事故”，無不為化工行業(yè)的安全和環(huán)保問題拉響了沉重的警報?；て髽I(yè)因其自身的特殊性，不可避免的生產(chǎn)或者使用危險化學(xué)品，其生產(chǎn)安全和環(huán)境保護(hù)工作顯得尤其的重要。一旦化工企業(yè)發(fā)生安全或者環(huán)境污染事故，不僅使企業(yè)本身蒙受經(jīng)濟(jì)損失、企業(yè)聲譽(yù)受到影響，而且會危及職工和附近居民的健康和生命。因此，化工安全與環(huán)保是化工類企業(yè)發(fā)展的底線和生命線。教育部、國家安全監(jiān)管總局《關(guān)于加強(qiáng)化工安全人才培養(yǎng)工作的指導(dǎo)意見》指出“面向化工安全生產(chǎn)需要，培養(yǎng)安全意識強(qiáng)、具備一定安全生產(chǎn)知識和能力的高素質(zhì)勞動者和各級專業(yè)技術(shù)后備人才”，“使學(xué)生掌握化工安全生產(chǎn)特點(diǎn)、化工廠主要風(fēng)險、化工生產(chǎn)主要安全操作原理與基本技能，具備基本的化工生產(chǎn)風(fēng)險識別能力、事故預(yù)防和處理能力”[1]。2018年發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》將“了解化工生產(chǎn)事故的預(yù)測、預(yù)防和緊急處理預(yù)案等”定為化工與制藥類專業(yè)的人才培養(yǎng)基本要求。《化工安全與環(huán)?！烦蔀榛づc制藥類專業(yè)的一門必修課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的安全環(huán)保意識，使學(xué)生能在實(shí)際的安全生產(chǎn)中具有發(fā)現(xiàn)、分析、預(yù)測、預(yù)防和解決安全環(huán)保問題的能力，同時承擔(dān)安全環(huán)保相關(guān)的社會責(zé)任?；I(yè)的畢業(yè)生將來大部分會進(jìn)入化工行業(yè)從事生產(chǎn)經(jīng)營或者管理工作，為了化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在本科教育過程中，培養(yǎng)學(xué)生的安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)意識，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感已經(jīng)成為一項重要目標(biāo)[2]。本文將結(jié)合我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)《化工安全與環(huán)?！氛n程的教學(xué)實(shí)踐，重點(diǎn)探討案例教學(xué)法的應(yīng)用及其教學(xué)效果。

1 新工科背景下學(xué)生安全環(huán)保素養(yǎng)的培養(yǎng)要求

2017年正式推出“新工科”計劃，新工科教育改革發(fā)展迅速。鐘登華[3]揭示了新工科建設(shè)的內(nèi)涵，給出如何面向國家需求，聚焦工程教育的挑戰(zhàn)，實(shí)施新工科建設(shè)戰(zhàn)略。李培根[4]提出工程人才的培養(yǎng)應(yīng)該注重新素養(yǎng)、空間感、關(guān)聯(lián)力、想象力、宏思維和批評性思維等方面的能力，從專業(yè)、課程和知識體系方面討論新結(jié)構(gòu)，提出新工科的教學(xué)和學(xué)習(xí)方面需要新方法。工程教育的首要目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題”的能力，其次，新工科教育更加注重學(xué)科知識的交叉、知識的前沿性人文素養(yǎng)的提高。《化工安全與環(huán)?！愤@門課程涉及的安全問題和環(huán)境保護(hù)問題都屬于復(fù)雜的工程問題，涉及到化工工藝、工廠設(shè)計、物流、存儲、工程倫理等各個領(lǐng)域的知識，具有知識點(diǎn)多、學(xué)科覆蓋廣、工程性強(qiáng)等特點(diǎn)[5]。新工科背景下，化工專業(yè)學(xué)生的安全環(huán)保素養(yǎng)必須得到更加綜合的提升，才能滿足行業(yè)的需求[6]。從日常的實(shí)驗課程可以觀察到，很多學(xué)生十分缺乏安全環(huán)保素養(yǎng)，認(rèn)為事故離自己很遠(yuǎn)，對實(shí)驗室的安全規(guī)章制度以及儀器操作注意事項沒有引起足夠重視，甚至對日常的安全教育不屑一顧，如果學(xué)生畢業(yè)后成為化工行業(yè)的重要參與者，將存在巨大的安全和環(huán)境污染隱患。此外，由于安全環(huán)保素養(yǎng)的缺乏，化工專業(yè)的學(xué)生對本專業(yè)的認(rèn)同度不高，認(rèn)為化工行業(yè)危險高、污染大，對學(xué)生離校后擇業(yè)以及行業(yè)發(fā)展具有中國要影響。因此，在化工人才培養(yǎng)的關(guān)鍵時期，《化工安全與環(huán)?！氛n程承擔(dān)著重要的安全環(huán)保素養(yǎng)培養(yǎng)任務(wù)，一方面要全面提高學(xué)生的安全意識，另一方面要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、預(yù)測、預(yù)防和解決安全和環(huán)保等復(fù)雜工程問題的綜合能力。

2 傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)課程所涉及的教學(xué)內(nèi)容依然依托教材，由于教材更新的滯后性，所教內(nèi)容難以跟上行業(yè)的以及技術(shù)的發(fā)展速度；傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容由碎片化的知識點(diǎn)構(gòu)成，這與化工安全與環(huán)保事故的綜合性和復(fù)雜性不相符；傳統(tǒng)的教學(xué)方式基本以教師為中心，教師教什么，學(xué)生學(xué)什么；教師講什么，學(xué)生聽什么，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的新穎性和時代性，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)主動性，激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，拓展學(xué)生思維，啟發(fā)學(xué)生求知欲望，本人采用案例教學(xué)法，以近年來發(fā)生的化工安全和環(huán)保事故等案例為中心，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新組織，提高知識的系統(tǒng)性，同時在案例中融入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的安全環(huán)保意識以及社會責(zé)任感。

3 案例教學(xué)實(shí)踐

3.1 以案例為重構(gòu)知識體系

案例教學(xué)通過篩選典型的事故案例，結(jié)合圖片、視頻、調(diào)查報告等資料，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識對實(shí)際案例進(jìn)行分析和討論，從而實(shí)現(xiàn)一定的教學(xué)目標(biāo)。案例教學(xué)對于安全環(huán)保意識的培養(yǎng)具有重要作用，例如通過引入2018年“12·26北京交通大學(xué)實(shí)驗室爆炸事故”案例，可以讓學(xué)生直觀感受化工實(shí)驗室潛藏的危險就在身邊，增強(qiáng)學(xué)生的安全防范意識，引導(dǎo)學(xué)生在做實(shí)驗時遵守實(shí)驗室安全規(guī)章制度，注重個人衛(wèi)生防護(hù)；通過對事故原因的分析，引入粉塵爆炸相關(guān)知識，不但增強(qiáng)了學(xué)生的安全意識，同時提高了危險源辨識能力。

表1 傳統(tǒng)的知識體系Table 1 Traditional knowledge system

以案例為中心，也可以有效的整合課本碎片化的知識，從而形成來源于實(shí)踐的知識體系，提高學(xué)生的處理復(fù)雜問題的能力。以“火災(zāi)、爆炸及防火防爆技術(shù)”相關(guān)內(nèi)容為例，課本中涉及到的知識比較分散，分散在第4、5兩個章節(jié)，如表1所示。如果按章節(jié)順序教學(xué)，會有部分內(nèi)容重復(fù)，且知識點(diǎn)之間缺乏聯(lián)系，學(xué)習(xí)起來難免會感覺枯燥，學(xué)生注意力不夠集中。如果采用案例教學(xué)的方法，引入“8·12天津濱海新區(qū)爆炸事故”這個案例，可以在介紹案例的同時，將相關(guān)知識點(diǎn)融入其中，按照事故發(fā)生的時間順序，經(jīng)過一定的引申，可以將大部分的知識點(diǎn)概括成一個完整的體系。例如在介紹事故起因(倉庫存儲的硝化棉自燃)時，可以順理成章引入“自燃物質(zhì)”、“自燃”、“自燃點(diǎn)”相關(guān)概念，然后引申出易燃物質(zhì)的性質(zhì)及特征；通過總結(jié)事故發(fā)生到擴(kuò)大過程中所涉及的?；?包括氫氧化鈉、硝酸鉀、硝酸銨、氰化鈉、金屬鎂等多達(dá)129種)，引入相關(guān)的國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，如GB12268-2012《危險貨物品名表》、GHS全球化學(xué)品統(tǒng)一分類和標(biāo)簽制度；在事故案例分析部分，可以采用讓學(xué)生從工廠負(fù)責(zé)人的角度進(jìn)行分組討論，如何避免類似事故的發(fā)生，培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力。

以案例為中心的教學(xué)方式，可以通過一個案例，將涉及到的知識點(diǎn)有機(jī)融合在一起，讓學(xué)生對知識點(diǎn)有直觀的概念，有助于相關(guān)知識的理解；其次，將知識點(diǎn)系統(tǒng)的結(jié)合在一起，可以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的思維方式和解決復(fù)雜問題的能力；還有，結(jié)合視頻、多媒體資料，增加小組討論等環(huán)節(jié)等，可以有效增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維能力。

3.2 通過案例進(jìn)行課程思政

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)，要用好課堂教學(xué)這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。課程思政要求高校所有的課程都要成為思想的載體，發(fā)揮思政教育的功能，除了傳授專業(yè)知識，培養(yǎng)專業(yè)能力，還要對大學(xué)生的人生觀、世界觀和價值觀進(jìn)行塑造。而好的思想政治工作應(yīng)該像鹽，最好的方式是將鹽溶解到各種食物中自然而然吸收。這就要求我們將思政元素整合到教學(xué)過程，要與專業(yè)教育的內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，做到潤物細(xì)無聲[7]?！痘ぐ踩c環(huán)保》進(jìn)行課程思政的有效方式就是利用案例。如圖1所示，在案例分析的最后播放事故紀(jì)錄片(《烈焰中的雕像——天津塘沽爆炸救援紀(jì)實(shí)》)，或警示紀(jì)錄片，讓學(xué)生直觀感受化工安全事故對人類的災(zāi)難性影響，讓學(xué)生自發(fā)地思考作為化工專業(yè)的學(xué)生肩負(fù)的安全責(zé)任；通過觀看事故過程中消防員與官兵挺身而出、赴湯蹈火，舍生忘死地“最美逆行”，學(xué)習(xí)他們的奉獻(xiàn)精神，思考生命的意義，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識。

圖1 以案例為中心的知識體系Fig.1 Knowledge system of case teaching

3.3 案例教學(xué)效果評價

課程案例教學(xué)法的評價采用問卷調(diào)查的方式進(jìn)行，本學(xué)期共有104名本科生參與課程學(xué)習(xí)，全部參與問卷調(diào)查，問卷調(diào)查結(jié)果匯總于表2。從表中可以看出，學(xué)生普遍認(rèn)為(超過80%)案例教學(xué)法比傳統(tǒng)的教學(xué)方法效果更好，可以有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，更容易掌握和理解知識，能夠獲取更多的擴(kuò)展知識，提高了發(fā)現(xiàn)問題的能力，學(xué)生的安全意識得到明顯增強(qiáng)。從問卷最后一個問題的分析來看，案例教學(xué)方法還需要進(jìn)一步改進(jìn)。主要問題集中在很多案例介紹，文字部分比較多，希望加入更多的現(xiàn)場視頻資料，因為事故的突發(fā)性，事故過程會有資料缺失，后續(xù)可以采用動畫制作的方式還原現(xiàn)場，同時可以活躍課堂的氣氛。其次，是關(guān)于化學(xué)品泄漏和擴(kuò)散模型章節(jié)，由于理論性較強(qiáng)，涉及到流體力學(xué)，特別是空氣動力學(xué)方面的知識，學(xué)生希望通過建立模型更加直觀的理解擴(kuò)散的過程，該章節(jié)的教學(xué)設(shè)計還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

表2 案例教學(xué)效果評價調(diào)查問卷Table 2 Questionnaire on case teaching effect (%)

4 結(jié) 語

隨著“新工科”教育和課程思政的深入推進(jìn)，《化工安全與環(huán)保》課程采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)難以適應(yīng)化工行業(yè)對安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的新需求。通過以案例教學(xué)為核心的教學(xué)方式，可以最大限度的系統(tǒng)化課程知識體系，有機(jī)融合思政元素。實(shí)踐表明，這些改革有利于學(xué)生系統(tǒng)掌握課程知識，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決復(fù)雜工程問題的能力；同時，學(xué)生的安全環(huán)保意識和社會責(zé)任感的也得到明顯的提升。