《化工安全與環(huán)保》的教學(xué)改革研究

＊蘇毅 李艷紅 李國斌 胡亮

（昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院 云南 650500）

化工過程是研究化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所進(jìn)行的物理過程和化學(xué)過程共同規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科?；どa(chǎn)通常以各種天然資源如煤、含有價(jià)元素的礦物、石油、天然氣、林業(yè)資源、水、空氣等為起始生產(chǎn)原料，通過化學(xué)反應(yīng)，改變物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物相狀態(tài)、性質(zhì)和組成等，使之成為具有較高應(yīng)用價(jià)值和多種功能產(chǎn)品的一系列加工處理步驟?；ど婕皣窠?jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、資源開發(fā)和人類衣、食、住、行的各個(gè)方面，對解決人類社會(huì)所面臨的人口、資源、能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重大問題，具有重要的作用，是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。

化工生產(chǎn)過程多數(shù)具有高溫、高壓、高空速、深冷的特點(diǎn)，多數(shù)化學(xué)品具有易燃、易爆、有毒、易腐蝕等特點(diǎn)，化工產(chǎn)品和原材料在生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)的過程中危險(xiǎn)性大，一旦發(fā)生事故和各類環(huán)境污染事件，不僅會(huì)危害企業(yè)職工和周邊居民的生命健康，污染生態(tài)環(huán)境，也會(huì)給企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。所以對于化工企業(yè)，為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障化工過程的安全生產(chǎn)是化工企業(yè)發(fā)展的基石，掌握化工過程及設(shè)備運(yùn)行的安全、環(huán)保技術(shù)和基本知識(shí)具有重要意義。

昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院在化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)開設(shè)《化工安全與環(huán)?！氛n程，其教學(xué)目的是通過教學(xué)使學(xué)生掌握化工生產(chǎn)過程存在的安全、環(huán)保方面的基本常識(shí)，掌握我國安全、環(huán)保方面的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，掌握化工生產(chǎn)工藝流程及裝置危險(xiǎn)有害因素、污染因子及污染源的分析及其原因分析，判斷問題根源，具備化工生產(chǎn)過程的危險(xiǎn)源和污染源識(shí)別能力、化工安全事故和環(huán)境損害的預(yù)防、評(píng)判、控制和處理能力。但從教學(xué)情況來看，很大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在諸如學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確、學(xué)習(xí)興趣較低、重視度不夠、學(xué)習(xí)積極性較差等，造成課程學(xué)習(xí)達(dá)不到預(yù)期效果。

1.《化工安全與環(huán)?！氛n程者簡

《化工安全與環(huán)保》是化工專業(yè)類必修課，是一門課程知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、應(yīng)用性強(qiáng)、涉及多學(xué)科間交叉與融合的課程，課時(shí)32學(xué)時(shí)，無實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)。課程內(nèi)容主要涵蓋化工安全和化工環(huán)境保護(hù)兩大方面，主要涉及我國化工安全、環(huán)保方面的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，化工安全、環(huán)保方面的基礎(chǔ)知識(shí)，化工生產(chǎn)工藝流程及裝置危險(xiǎn)有害因素、污染因子及污染源，職業(yè)性危害與防護(hù)，化工安全管理，化工安全事故基本理論及調(diào)查分析，化工安全評(píng)價(jià)等內(nèi)容，具備預(yù)防、分析、評(píng)價(jià)、控制和處理化工安全、環(huán)保事故的理論和實(shí)踐知識(shí)，要求化工過程盡可能實(shí)現(xiàn)源頭治理、防患為主的清潔生產(chǎn)理念[2]。

2.《化工安全與環(huán)?！氛n程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

2014年8月教育部等兩部門印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)化工安全人才培養(yǎng)工作的指導(dǎo)意見》明確指出：“化工安全相關(guān)專業(yè)要落實(shí)化工安全人才標(biāo)準(zhǔn)，將安全知識(shí)教育細(xì)化到具體的課程和教學(xué)環(huán)節(jié)，將安全意識(shí)培養(yǎng)融入教學(xué)全過程，使學(xué)生了解化工安全技術(shù)進(jìn)展，強(qiáng)化化工是高危行業(yè)的認(rèn)識(shí)，樹立安全是化工生產(chǎn)前提的理念。要確保學(xué)生到化工企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的時(shí)間，探索完善化工廠跟班實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）相結(jié)合的模式，使學(xué)生掌握化工安全生產(chǎn)特點(diǎn)、化工廠主要風(fēng)險(xiǎn)、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(xiǎn)識(shí)別能力、事故預(yù)防和處理能力?！盵3]

化學(xué)工業(yè)由于其本身具有的特殊性，屬高危險(xiǎn)性行業(yè)，危險(xiǎn)因素、有害因素和污染因子多且復(fù)雜，事故多發(fā)、頻發(fā)，易造成重大安全事故及環(huán)境污染。而絕大多數(shù)化工安全事故、環(huán)境污染問題等均源自操作人員安全生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)意識(shí)淡薄，專業(yè)知識(shí)、安全知識(shí)缺乏等。因此，要提高化工生產(chǎn)的安全性減少環(huán)境污染及生態(tài)破壞，必須依靠具有安全、環(huán)保知識(shí)的高素質(zhì)專業(yè)人才或操作人員作為支撐。

《化工安全與環(huán)?！肥且婚T針對化工行業(yè)特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)化工安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)，將安全科學(xué)、安全技術(shù)、安全管理及環(huán)保技術(shù)運(yùn)用到化工生產(chǎn)過程中，研究各種化工安全事故、職業(yè)性傷害及環(huán)境污染發(fā)生的原因及規(guī)律，預(yù)防化工安全事故、職業(yè)損害及其環(huán)境污染、保護(hù)生態(tài)的一門課程。目前，我?；I(yè)開設(shè)了《化工安全與環(huán)保》課程，課程教學(xué)主要以傳統(tǒng)課堂講授為主，與實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)結(jié)合較弱，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)效果不夠理想；學(xué)生被動(dòng)聽講，缺乏主動(dòng)性，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)不足，學(xué)生對化工安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)普遍不強(qiáng)，對知識(shí)的理解、掌握和運(yùn)用不夠。

3.《化工安全與環(huán)?！氛n程教學(xué)改革探討

(1)提升教師專業(yè)素質(zhì)和充分發(fā)揮學(xué)生的主體性

化工行業(yè)是一種特殊性、具有較高危險(xiǎn)性的行業(yè)，對從業(yè)工作人員的素質(zhì)有著非常高的要求。學(xué)校教師在開展《化工安全與環(huán)保》的教學(xué)工作過程中，應(yīng)首先從自身做起，努力提升自身的理論水平、專業(yè)素質(zhì)和教學(xué)水平，教師只有具備實(shí)施工程教育的素質(zhì)，才能從工程實(shí)施的角度去開展課堂教學(xué)，才能培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，提升學(xué)生的安全意識(shí)，為化工行業(yè)培養(yǎng)出合格的人才。

化工安全和環(huán)保貫穿于化工企業(yè)規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、建廠、試車、投產(chǎn)的全過程?；すに嚶肪€、廠址的選擇和布局、設(shè)備材料、結(jié)構(gòu)和配置、操作過程等對化工安全和環(huán)保過程均有重大影響，這就要求高校教師對整個(gè)化工過程具有全面認(rèn)識(shí)，熟悉化工工藝、化工設(shè)備，熟悉我國安全、環(huán)保的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，掌握化工安全、環(huán)保的基礎(chǔ)知識(shí)，清楚安全生產(chǎn)規(guī)則及三廢治理等。同時(shí)教師在教學(xué)過程中應(yīng)積極尋找與企業(yè)科研合作的機(jī)會(huì)，應(yīng)與化工企業(yè)進(jìn)行廣泛的交流，積極參與企業(yè)現(xiàn)場技術(shù)咨詢及生產(chǎn)實(shí)踐互動(dòng)，以提高教師的實(shí)踐能力。教師自身具備較強(qiáng)的專業(yè)素養(yǎng)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能夠在化工安全、環(huán)保教育過程中開展高質(zhì)量的教學(xué)，幫助學(xué)生樹立明確的化工安全環(huán)保意識(shí)，提高學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)出具有高素質(zhì)的專業(yè)型人才。

目前，我校《化工安全與環(huán)?！氛n程的教學(xué)方式主要是以傳統(tǒng)的“填鴨式”為主，這種教學(xué)方式不利于學(xué)生獨(dú)立思考，難以滿足學(xué)生自主、主動(dòng)學(xué)習(xí)和個(gè)性發(fā)展的特點(diǎn)，課堂教學(xué)中應(yīng)積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，導(dǎo)引學(xué)生獨(dú)立提出問題、思考問題、解決問題，應(yīng)充分地發(fā)揮學(xué)生的主體性，讓學(xué)生了解教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容，通過課堂討論等方法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，尊重學(xué)生的主體地位，建立良好的師生互動(dòng)關(guān)系。

(2)案例教學(xué)法的應(yīng)用

案例教學(xué)是一種以在實(shí)際化工生產(chǎn)和人類生活中發(fā)生的安全和環(huán)保事故為教學(xué)背景和材料，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容的需要，系統(tǒng)組織學(xué)生進(jìn)行化工安全、環(huán)境保護(hù)知識(shí)學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力的一種教學(xué)方法[4]。在《化工安全與環(huán)保》課程教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目的，整理精選有特色及恰當(dāng)?shù)陌咐?，通過案例的展示，以案例為基礎(chǔ)，學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生通過對案例中蘊(yùn)含的化工安全和環(huán)保知識(shí)問題進(jìn)行系統(tǒng)分析和討論，通過剖析化工工藝、化工設(shè)備、操作過程及環(huán)境影響因素等方面存在的危險(xiǎn)有害因素、污染因子及污染源，從安全和環(huán)保的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及工藝、設(shè)備安全設(shè)計(jì)、操作等方面，展開多方位的課堂討倫，系統(tǒng)學(xué)習(xí)化工安全、環(huán)境損害和保護(hù)的知識(shí)內(nèi)容，通過存在問題的研判、分析和評(píng)價(jià)，系統(tǒng)歸納教學(xué)案例中映射出的安全、環(huán)境損害等問題和包含的安全環(huán)保知識(shí)點(diǎn)，形成知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)匯聚的理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)過程。

案例教學(xué)法通過圖片、視頻等資料，讓學(xué)生深刻意識(shí)和體會(huì)到化工安全問題離自己并不遙遠(yuǎn)，事故隨時(shí)有可能發(fā)生在自己身邊，從而對化工安全事故產(chǎn)生畏懼，深刻意識(shí)到化工安全知識(shí)的重要性。案例教學(xué)法體現(xiàn)出了學(xué)生的積極、主動(dòng)參與和老師的引導(dǎo)與指導(dǎo)的作用，教學(xué)過程以案例為媒介，通過實(shí)際事故發(fā)生過程的展示和引導(dǎo)，讓同學(xué)之間、師生之間通過多向交流和探討，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和分析問題的能力。通過案例教學(xué)可將涉及到的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地融合在一起，讓學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)有直觀的概念，有助于相關(guān)知識(shí)的理解，可培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)性和解決復(fù)雜的化工安全、環(huán)保問題的能力，有效提高學(xué)生獲取知識(shí)的效率。案例教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生成為知識(shí)的獨(dú)立探究者，能夠從多方位、多層次探察和研究安全環(huán)保問題，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、預(yù)防和處理化工生產(chǎn)中可能發(fā)生的復(fù)雜安全環(huán)保隱患和事故，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立思考與解決問題的能力。同時(shí)，案例教學(xué)的課堂組織形式，需對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新組織，提高知識(shí)的系統(tǒng)性，對授課教師的理論和專業(yè)知識(shí)、課堂教學(xué)的組織、教學(xué)布局和教學(xué)模式等方面都提出了更新、更多的要求。

(3)化工安全仿真技術(shù)的應(yīng)用

化工仿真技術(shù)是以軟件為平臺(tái)，以真實(shí)的裝置和化工過程為背景，以仿真機(jī)為工具，用實(shí)時(shí)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型模擬真實(shí)的帶有控制點(diǎn)的設(shè)備和工藝過程的實(shí)際操作，為教學(xué)和科研服務(wù)的技術(shù)?；し抡娼Y(jié)合了多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，架起了理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐技能之間的橋梁，可實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)裝置和工藝流程模擬控制及流程的真實(shí)再現(xiàn)[5]。

化工生產(chǎn)過程中多涉及易燃、易爆、有毒、強(qiáng)腐蝕性物料，高溫、高壓、高真空、深冷等極端環(huán)境，存在大量危險(xiǎn)源和有害因素，易發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒等安全及環(huán)保事故?；ぐ踩c環(huán)保課程知識(shí)點(diǎn)多,包括化工設(shè)計(jì)與安全、重點(diǎn)操作過程與檢修作業(yè)安全、壓力容器安全、中毒事故與通風(fēng)及除塵技術(shù)、火災(zāi)與爆炸事故的預(yù)防、職業(yè)性危害與防護(hù)、環(huán)境與生態(tài)保護(hù)等，其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握化工安全生產(chǎn)與化工安全事故的特點(diǎn)及各類安全事故的本質(zhì)，掌握化工生產(chǎn)過程、生產(chǎn)裝置、生產(chǎn)操作及設(shè)備檢修、化學(xué)品儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)却嬖诘陌踩R(shí)，樹立化工安全與環(huán)境保護(hù)的理念，增強(qiáng)學(xué)生對化工安全、環(huán)保事故的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，事故預(yù)測、預(yù)防、評(píng)判和解決能力。通常學(xué)生在化工生產(chǎn)企業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)，往往“走馬觀花，只能看，不能操作”，實(shí)習(xí)效果不佳，對化工安全和環(huán)境存在的危險(xiǎn)源和有害因素難以有深層次的了解。

化工仿真技術(shù)借助仿真軟件，通過DCS控制系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)界面構(gòu)建與生產(chǎn)實(shí)際高度相似的仿真模型，搭建仿真工藝和設(shè)備模型，完全模擬工廠的操控模型，設(shè)置教學(xué)場景，對化工高危生產(chǎn)工藝和設(shè)備進(jìn)行操作，具有情境性強(qiáng)、內(nèi)容豐富等優(yōu)勢。如合成氨全工段仿真，包括原料造氣工段、原料氣凈化工段、氨合成工段等，生產(chǎn)過程包含CO、H2S、H2、NH3等易燃、易爆、有毒有害氣體，高溫、高壓等極端操作條件，通過工藝和設(shè)備的仿真操作，可使學(xué)生對裝置的工藝流程，設(shè)備布置，工況的工藝參數(shù)變化，控制及關(guān)鍵操作點(diǎn)的作用以及裝置開車、裝置正常停工、緊急停車、事故處理、現(xiàn)場巡查等得到詳細(xì)的了解，掌握化工生產(chǎn)過程的特點(diǎn)、可能存在的危險(xiǎn)源、有害因素及開車、停車、運(yùn)行過程中可能存在的安全和環(huán)保事故的預(yù)防、處理、評(píng)價(jià)等知識(shí)。

虛擬仿真教學(xué)利用全數(shù)字化動(dòng)態(tài)模型及3D虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，把課堂理論知識(shí)與實(shí)際化工生產(chǎn)相結(jié)合，能深層次地揭示化工安全與環(huán)保課程的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供安全、經(jīng)濟(jì)的學(xué)習(xí)條件，同時(shí)使學(xué)生在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中如臨其境，有利于提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)學(xué)生對化工設(shè)備及生產(chǎn)過程的理解不足和傳統(tǒng)課堂教學(xué)的局限性，使培養(yǎng)學(xué)生的方式豐富化，達(dá)到最佳的安全、環(huán)保教育成效，提高學(xué)生的安全、環(huán)保意識(shí)和分析、解決復(fù)雜化工安全、環(huán)保問題的能力。

(4)融入思政元素

高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個(gè)根本問題。要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[6]。

《化工安全與環(huán)?！纷鳛榛I(yè)的必修課，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握化工生產(chǎn)過程存在的安全、環(huán)保方面的基本常識(shí)，掌握我國安全、環(huán)保方面的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生化工安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的理念和責(zé)任感，同時(shí)，該課程還蘊(yùn)含著豐富的思政要素，在教學(xué)過程中，應(yīng)注意深度挖掘案例理論教學(xué)中蘊(yùn)含的思政教育要素與所承載的育人功能，使專業(yè)課程與思想政治理論課形成協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)學(xué)生把學(xué)習(xí)安全與環(huán)保的基礎(chǔ)知識(shí)和愛國主義教育結(jié)合起來，讓學(xué)生樹立化工安全生產(chǎn)的社會(huì)責(zé)任，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)全程、協(xié)同育人的教書育人功能。

在《化工安全與環(huán)保》教學(xué)過程中，通過中毒事故與通風(fēng)及除塵技術(shù)、火災(zāi)與爆炸事故的預(yù)防、重點(diǎn)操作過程與檢修作業(yè)安全、職業(yè)性危害與防護(hù)等方面的基本理論及方法的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生理解“以人為本、生命重于泰山”“絕不能以犧牲人民生命和財(cái)產(chǎn)安全為代價(jià)創(chuàng)收經(jīng)濟(jì)效益”的思政理念，培養(yǎng)化工專業(yè)類學(xué)生的安全生產(chǎn)素養(yǎng)，樹立高度的化工過程安全責(zé)任意識(shí)。在生態(tài)與環(huán)境保護(hù)、化工三廢處理技術(shù)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，通過學(xué)習(xí)和理解“綠水青山就是金山銀山”、生態(tài)文明建設(shè)的生態(tài)環(huán)保思想，培養(yǎng)學(xué)生了解和掌握“水污染防治計(jì)劃”“藍(lán)天白云保衛(wèi)戰(zhàn)”“生態(tài)興則文明興”和“清廢行動(dòng)”等思政元素，促進(jìn)學(xué)生理解環(huán)境保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵和意義，實(shí)現(xiàn)化工過程的可持續(xù)發(fā)展和立德樹人的教學(xué)目標(biāo)。

4.結(jié)論

化工安全與環(huán)保是化工工程與技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生化工安全、環(huán)保知識(shí)和素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、預(yù)防、處理和評(píng)價(jià)化工安全、環(huán)保等復(fù)雜工程問題綜合能力的重要任務(wù)，具有知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容覆蓋廣、工程性強(qiáng)等特點(diǎn)。在《化工安全與環(huán)?！方虒W(xué)過程中，應(yīng)該不斷更新教育理念，采用多元化的教學(xué)模式，讓學(xué)生成為教學(xué)的主體，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生樹立良好的安全、環(huán)保意識(shí)，具備識(shí)別和處理化工安全、環(huán)保等復(fù)雜工程問題的能力。