化工安全實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)計(jì)

程家驥 ， 李超杰

(青島科技大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院 ， 山東 青島 266042)

青島科技大學(xué)是一所以化工為特色的省屬重點(diǎn)高校，“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程以化工生產(chǎn)過程中的安全問題為基礎(chǔ)，結(jié)合基礎(chǔ)化學(xué)和物理相關(guān)理論知識，綜合“燃燒與爆炸”“化工安全工藝”“危險(xiǎn)化學(xué)品分類與管理”等專業(yè)課知識，使學(xué)生親自動手、觀察和解決化工生產(chǎn)過程中由于高溫、高壓等不安全因素導(dǎo)致的安全事故問題，最終更加貼近現(xiàn)實(shí)狀況和深刻的理解化工安全問題。

1 傳統(tǒng)化工安全實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置及主要問題

傳統(tǒng)“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程設(shè)置在第6學(xué)期，課程為64學(xué)時(shí)，具有13個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中包括“石化產(chǎn)品飽和蒸氣壓測定實(shí)驗(yàn)”“化工管路氣體泄漏檢測及模擬分析實(shí)驗(yàn)”“危化品擴(kuò)散模擬實(shí)驗(yàn)”“化學(xué)品遇水反應(yīng)安全實(shí)驗(yàn)”“典型化工生產(chǎn)過程安全實(shí)驗(yàn)”“毒性氣體吸收實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)自燃點(diǎn)的測定實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)熱重分析測試實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)熱危害分析實(shí)驗(yàn)”“化學(xué)品燃燒行為分析實(shí)驗(yàn)”“油罐燃燒沸溢噴濺現(xiàn)象模擬實(shí)驗(yàn)”“石化產(chǎn)品燃燒熱危害后果分析實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過對歷年實(shí)驗(yàn)成績的分析，結(jié)合學(xué)生問卷調(diào)查情況，傳統(tǒng)“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)過程主要存在以下問題。

1.1 課程體系設(shè)計(jì)不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)

本課程的全部13個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全部為預(yù)先設(shè)定的，缺乏探索性，學(xué)生沒有自主運(yùn)用所學(xué)知識的機(jī)會，不利于學(xué)生將所學(xué)知識融會貫通和綜合性利用，難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。學(xué)生在第6學(xué)期基本完成了專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，但是針對書本上的抽象知識，雖然化工安全實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以使知識更加具象化，但是大部分同學(xué)并不能完全理解其真正的應(yīng)用領(lǐng)域。

化工安全評估中的重要一個(gè)環(huán)節(jié)是化學(xué)物質(zhì)的熱危險(xiǎn)性，其評價(jià)方法主要可以分為理論模擬評價(jià)和實(shí)驗(yàn)?zāi)M評價(jià)。本課程中涉及相關(guān)知識點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括：“物質(zhì)熱危害分析實(shí)驗(yàn)”(主要目的是表征反應(yīng)放熱起始溫度、反應(yīng)熱、表觀反應(yīng)活化能、不可逆溫度等參數(shù))、“物質(zhì)燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)”(主要目的是使用氧彈量熱儀測定物質(zhì)的燃燒熱)、“物質(zhì)自燃點(diǎn)的測定實(shí)驗(yàn)”(主要目的是測定可燃液體的自燃點(diǎn))、“物質(zhì)熱重分析測試實(shí)驗(yàn)”(主要目的是測定起始失重溫度、結(jié)束失重溫度、失重速率等參數(shù))等。但現(xiàn)有的課程體系設(shè)計(jì)只是使學(xué)生熟悉了每個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的和知識點(diǎn)，并沒有與實(shí)際生產(chǎn)需求相結(jié)合。因此，按照原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無法充分發(fā)揮其作用，削弱了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果。

1.2 課程體系設(shè)計(jì)缺乏遞進(jìn)關(guān)系

傳統(tǒng)“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程中設(shè)置的13個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然所涉及知識點(diǎn)相對獨(dú)立，但是部分課程存在內(nèi)在關(guān)聯(lián)。比如：物質(zhì)的熱危害分析實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是物質(zhì)的燃燒熱、自燃點(diǎn)等參數(shù)所決定的。但是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中“物質(zhì)燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)自燃點(diǎn)的測定實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)熱重分析測試實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)熱危害分析實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)多為單獨(dú)設(shè)置，對于各實(shí)驗(yàn)中所涉及的反應(yīng)熱、燃燒熱、失重速率等知識點(diǎn)之間的關(guān)系和影響并沒有進(jìn)行講解，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都處于同等層次、同等地位，并沒有前后之分，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法理解各知識點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系。

此外，“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程中所設(shè)置的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要分為演示型實(shí)驗(yàn)和觀察型實(shí)驗(yàn)，雖然每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主要內(nèi)容各有不同，但是其實(shí)施過程基本一致。演示型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程為：學(xué)生課前預(yù)習(xí)、教師課堂講解、教師操作儀器、學(xué)生觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、學(xué)生撰寫報(bào)告；觀察型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程為：學(xué)生課前預(yù)習(xí)、教師課堂講解、學(xué)生操作儀器、學(xué)生觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、學(xué)生撰寫報(bào)告。二者過程基本相似，僅有的區(qū)別在于儀器的操作者不同。對于第6學(xué)期的學(xué)生而言，此類實(shí)驗(yàn)核心過于相似，只是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有所不同，難以滿足培養(yǎng)學(xué)生能力的需求。根據(jù)對最近三年學(xué)生關(guān)于每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時(shí)間的調(diào)研，90%的學(xué)生在所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目花費(fèi)的預(yù)習(xí)時(shí)間相似，均在1～2學(xué)時(shí)。這說明，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置過于類似，沒有體現(xiàn)出差異性和階梯化。

2 “化工安全實(shí)驗(yàn)”新課程體系設(shè)計(jì)

針對“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程體系的問題，分別從“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程體系的結(jié)構(gòu)和“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程體系的課程設(shè)置等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)后的“化工安全實(shí)驗(yàn)”在滿足教學(xué)大綱、專業(yè)認(rèn)證等要求的前提下，突出化工安全生產(chǎn)理念、知識、技術(shù)及能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)既懂化工工藝，又懂安全工程的復(fù)合型高端化工安全人才隊(duì)伍。

2.1 “化工安全實(shí)驗(yàn)”課程體系的重構(gòu)

將“化工安全實(shí)驗(yàn)”(80學(xué)時(shí))分解成為“化工安全基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”(32學(xué)時(shí))和“化工安全綜合實(shí)驗(yàn)”(48學(xué)時(shí))兩個(gè)課程，由第6學(xué)期開設(shè)變?yōu)椤盎ぐ踩A(chǔ)實(shí)驗(yàn)”設(shè)置在第6學(xué)期和“化工安全綜合實(shí)驗(yàn)”設(shè)置在第7學(xué)期?！盎ぐ踩A(chǔ)實(shí)驗(yàn)”主要側(cè)重基礎(chǔ)參數(shù)的測定和儀器的使用，“化工安全綜合實(shí)驗(yàn)”側(cè)重結(jié)合實(shí)際工藝，綜合利用各項(xiàng)參數(shù)評價(jià)樣品的危險(xiǎn)性。

2.2 “化工安全實(shí)驗(yàn)”課程體系實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置

“化工安全基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包含“石化產(chǎn)品飽和蒸氣壓測定實(shí)驗(yàn)”“化工管路氣體泄漏檢測及模擬分析實(shí)驗(yàn)”“化學(xué)品遇水反應(yīng)安全實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)自燃點(diǎn)的測定實(shí)驗(yàn)”“物質(zhì)熱重分析測試實(shí)驗(yàn)”“油罐燃燒沸溢噴濺現(xiàn)象模擬實(shí)驗(yàn)”“化學(xué)品燃燒行為分析實(shí)驗(yàn)”等8項(xiàng)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均為4學(xué)時(shí)，主要目的為使學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)知識。比如：物質(zhì)燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中所涉及的燃燒熱為專業(yè)課程“燃燒與爆炸”中所涉及的知識點(diǎn)，但在課堂教學(xué)中并未對燃燒熱的測量方法和儀器進(jìn)行深入探討。本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目首先介紹了氧彈量熱計(jì)的原理，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了展示，使學(xué)生更加深刻地理解了能量守恒定律在這個(gè)過程中的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，對這個(gè)過程中所設(shè)計(jì)的熱量平衡公式進(jìn)行了講解，加深了學(xué)生對課堂知識的理解。最終，學(xué)生通過親自測試樣品的燃燒熱和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理更加全面地了解了樣品的性能參數(shù)在測試過程中的表現(xiàn)形式。

“化工安全綜合實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包含“典型化工生產(chǎn)過程安全實(shí)驗(yàn)”和“物質(zhì)熱危害分析實(shí)驗(yàn)”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模塊。每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K約24學(xué)時(shí)，每個(gè)模塊中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)儀器由學(xué)生自由選擇。比如“典型化工生產(chǎn)過程安全實(shí)驗(yàn)”模塊，主要目的是模擬在真實(shí)化工生產(chǎn)過程中不同特征原料的事故判斷、定性和處理等過程。學(xué)生可以通過“石化產(chǎn)品飽和蒸氣壓測定實(shí)驗(yàn)”“化工管路氣體泄漏檢測及模擬分析實(shí)驗(yàn)”“化學(xué)品遇水反應(yīng)安全實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目了解實(shí)驗(yàn)原料的性質(zhì)，從而判斷在整個(gè)化工生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的事故，并根據(jù)其特性進(jìn)行安全處理。

3 結(jié)束語

化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，與國計(jì)民生有著極為密切的關(guān)系。抓好化工行業(yè)安全生產(chǎn)，專業(yè)性人才培養(yǎng)是核心。只有注重化工安全人才的培養(yǎng)，才能提升化工安全從業(yè)人員的整體素質(zhì)，從而有效預(yù)防和遏制化工事故的發(fā)生。通過對“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程體系的設(shè)計(jì)，將原有的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行重構(gòu)，結(jié)合學(xué)生專業(yè)知識學(xué)習(xí)情況，提高其化工安全專業(yè)知識的應(yīng)用能力，為安全工程特色人才的培養(yǎng)提供堅(jiān)實(shí)的保障。