基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程建設(shè)與實(shí)踐

朱 睿, 劉艷霖, 方建寧

(1. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 交通與環(huán)境學(xué)院, 廣東 深圳 518000; 2. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)字媒體學(xué)院, 廣東 深圳 518000)

化工生產(chǎn)具有較大的危險(xiǎn)性。伴隨著石油工業(yè)的發(fā)展,現(xiàn)代化工生產(chǎn)裝置日益大型化、連續(xù)化和自動(dòng)化,危險(xiǎn)化學(xué)品越發(fā)多樣[1-2]。因此,安全管理在化工生產(chǎn)過(guò)程中非常重要,而是否能安全生產(chǎn)又取決于安全教育是否到位[3-4]。作為培養(yǎng)化工行業(yè)人才的高職院校,化工安全課程必不可少。然而,化工安全課程涉及知識(shí)點(diǎn)多而教學(xué)課時(shí)有限,難以保證教學(xué)效果,十分必要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)手段和教學(xué)方法。

2016年,國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)委員會(huì)辦公室印發(fā)了《標(biāo)本兼治遏制重特大事故工作指南》,提出積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+安全培訓(xùn)建設(shè)”[5]。在這樣的背景下,高職院校應(yīng)創(chuàng)新教學(xué)思路,探索利用信息技術(shù)提高化工安全教育的效果。深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院在化工安全教育實(shí)踐中,基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)手段,結(jié)合教學(xué)方法創(chuàng)新,建設(shè)了一套化工安全教育課程。

1 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程建設(shè)框架

按照化工安全生產(chǎn)流程,以生產(chǎn)崗位職責(zé)為導(dǎo)向,從原料入廠、工藝流程、設(shè)備檢修過(guò)程中的安全管理流程設(shè)計(jì)課程內(nèi)容；以微課導(dǎo)入、理論知識(shí)學(xué)習(xí)、案例情景學(xué)習(xí)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為教學(xué)板塊，采用多媒體、情景動(dòng)畫、3D仿真、VR仿真等信息技術(shù)手段,以理論講授、案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)踐教學(xué)等教學(xué)策略,提高安全教育課堂教學(xué)效果。化工安全課程建設(shè)框架如圖1所示。

圖1 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程建設(shè)框架

2 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程實(shí)踐

2.1 微課導(dǎo)入

建設(shè)“化工安全微課堂”,分為化工安全基礎(chǔ)篇、防火防爆篇、防塵防毒篇、防觸電篇、機(jī)械及容器篇5個(gè)模塊,含56個(gè)教學(xué)內(nèi)容,每個(gè)單元時(shí)長(zhǎng)5～6 min,內(nèi)容少而精,重點(diǎn)突出、內(nèi)容豐富,涵蓋化工安全教學(xué)課程的大部分內(nèi)容,適合用作課前導(dǎo)入和自主學(xué)習(xí)(見表1)。

在學(xué)習(xí)化工安全課程前,教師制訂課前學(xué)習(xí)任務(wù)單并發(fā)給學(xué)生,學(xué)生則通過(guò)手機(jī)客戶端或電腦客戶端進(jìn)行“化工安全微課堂”線上學(xué)習(xí)。“化工安全微課堂”采用視頻、動(dòng)畫等多媒體課件,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。部分單元的教學(xué)內(nèi)容穿插生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景,取得了良好的教學(xué)效果。

表1 “化工安全微課堂”課程內(nèi)容

2.2 理論知識(shí)教學(xué)

化工安全理論知識(shí)學(xué)習(xí)是化工安全教育的基本環(huán)節(jié),分為基礎(chǔ)安全理論和重點(diǎn)安全理論。基礎(chǔ)安全理論教育以基本、必須、適度為原則[6],安排“化工安全基本技能培訓(xùn)”和“職業(yè)危害與防護(hù)培訓(xùn)”兩個(gè)課程模塊。重點(diǎn)安全理論則安排“壓力容器安全生產(chǎn)培訓(xùn)”和“危險(xiǎn)化學(xué)品安全培訓(xùn)”兩個(gè)課程模塊(見表2)。

表2 理論知識(shí)學(xué)習(xí)課程內(nèi)容

理論知識(shí)教學(xué)以教師講授為主,采用文字、動(dòng)畫、視頻、圖片等多媒體教學(xué)手段[7-8]；對(duì)于比較抽象和實(shí)操性較強(qiáng)的課程內(nèi)容則采用案例認(rèn)知的教學(xué)方法。例如職業(yè)危害與防護(hù)事故的課程內(nèi)容,通過(guò)動(dòng)畫形式再現(xiàn)塵肺事故、放射源丟失事故、硫化氫中毒事故、防護(hù)服事故(見圖2)等事故案例；個(gè)人防護(hù)器材及其使用方法方面的教學(xué)內(nèi)容,通過(guò)動(dòng)畫案例嵌入教學(xué)環(huán)境,使學(xué)生能直觀的理解教學(xué)內(nèi)容,提升教學(xué)效果。

圖2 職業(yè)危害與防護(hù)事故案例展示

2.3 案例情景教學(xué)

案例情景教學(xué)是化工安全教育的重要環(huán)節(jié),由“危險(xiǎn)作業(yè)安全管理及案例分析”“典型違章行為案例分析”“典型事故案例分析”3個(gè)課程模塊組成(見表3)。3個(gè)課程模塊分別由多個(gè)學(xué)習(xí)情境組成,學(xué)習(xí)情境以動(dòng)畫、錄像、圖片等形式展示危險(xiǎn)化學(xué)品作業(yè)中常見的違章行為和事故生成情景,形成教學(xué)案例(見圖3)。

表3 案例情景學(xué)習(xí)課程內(nèi)容

圖3 案例情景學(xué)習(xí)教學(xué)案例展示

在案例情景教學(xué)中,采用案例教學(xué)+翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)策略,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)能動(dòng)性。教學(xué)中,以化工安全典型案例為引入點(diǎn),按照提出問(wèn)題、分析討論、教師引導(dǎo)和總結(jié)4個(gè)階段開展討論式教學(xué)[9-10]。以“典型事故案例分析”課程模塊為例,首先教師在課堂導(dǎo)入堿液采樣、干燥器切換等各類操作過(guò)程中的違規(guī)行為和事故發(fā)生過(guò)程,以此提出問(wèn)題；然后學(xué)生分小組在微課資源和互聯(lián)網(wǎng)資源中收集資料并討論、歸納違規(guī)和不安全的行為,進(jìn)行小組匯報(bào)；最后教師根據(jù)學(xué)生的匯報(bào)進(jìn)行總結(jié)和補(bǔ)充,提出建議,鞏固和加深學(xué)習(xí)成果。

2.4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是化工安全教育的體驗(yàn)環(huán)節(jié)，由“常見事故應(yīng)急處置”和“典型事故案例分析”兩個(gè)課程模塊構(gòu)成,是課程中最具交互性和吸引力的模塊(見表4)。兩個(gè)課程模塊以國(guó)內(nèi)石化企業(yè)真實(shí)發(fā)生的典型安全事故案例(見圖4)為素材,利用3D技術(shù)、多媒體技術(shù)和影像資料重現(xiàn)事故背景,事故的發(fā)生、發(fā)展和災(zāi)難性后果。事故背景以2D動(dòng)畫形式講解事故發(fā)生原因、過(guò)程、補(bǔ)救措施等知識(shí)；事故經(jīng)過(guò)以3D動(dòng)畫演示事故發(fā)生的全過(guò)程,在3D場(chǎng)景中,通過(guò)場(chǎng)景旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、參數(shù)變化等再現(xiàn)事故的發(fā)生、發(fā)展和嚴(yán)重后果。事故背景及事故場(chǎng)景均有現(xiàn)場(chǎng)聲音、配音和字幕解說(shuō),以強(qiáng)化學(xué)習(xí)記憶效果。

表4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容

圖4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例展示

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程采用案例+實(shí)踐的教學(xué)策略,以3D仿真和VR技術(shù)為教學(xué)手段,展現(xiàn)逼真的三維虛擬場(chǎng)景和事故案例,并以事故案例為基線,構(gòu)建安全事故的試錯(cuò)和糾錯(cuò)學(xué)習(xí)探究空間[11]。

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師需根據(jù)事故的起因設(shè)置教學(xué)任務(wù),提供事故背景；學(xué)生則通過(guò)電腦或VR設(shè)備,以第一人稱的視角體驗(yàn)事故過(guò)程和進(jìn)行應(yīng)急處理,掌握事故的相關(guān)知識(shí)和預(yù)防措施。例如關(guān)于火災(zāi)事故的教學(xué)內(nèi)容,教師首先通過(guò)3D動(dòng)畫演示火災(zāi)的形成過(guò)程和應(yīng)急處理方法,然后安排學(xué)生分別體驗(yàn)工人宿舍、油庫(kù)、配電箱、辦公室等火災(zāi)事故場(chǎng)景,學(xué)習(xí)使用干粉、泡沫滅火器等消防器材滅火。學(xué)生分成若干小組,根據(jù)教師提供的事故背景和所學(xué)的安全知識(shí)進(jìn)行討論、分析和總結(jié),選擇特定場(chǎng)景的滅火器材、制訂火災(zāi)應(yīng)急處理預(yù)案。最后,由小組代表進(jìn)行虛擬滅火操作,其他成員觀看(見圖5)。以上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,再次進(jìn)行討論并完善應(yīng)急預(yù)案[12]。

這種案例+實(shí)踐的教學(xué)策略有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、安全意識(shí)和安全事故應(yīng)急處置能力。

圖5 滅火的操作VR體驗(yàn)展示

3 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程建設(shè)成效

“互聯(lián)網(wǎng)+”化工安全課程在深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的環(huán)境工程、室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)兩個(gè)專業(yè)開設(shè)。通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效果進(jìn)行調(diào)查回訪,收集了多位聽課教師的意見,形成了對(duì)課程建設(shè)成效的評(píng)價(jià):學(xué)生課堂出勤率達(dá)到96%以上,期末考核平均及格率達(dá)到92%以上,教學(xué)方法生動(dòng)、互動(dòng)性強(qiáng),學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到培養(yǎng)。教師認(rèn)為課程學(xué)習(xí)資源豐富、學(xué)習(xí)手段新穎,能加深學(xué)生對(duì)化工安全知識(shí)的理解。

3.1 利用“互聯(lián)網(wǎng)+”加強(qiáng)化工安全教學(xué)資源建設(shè)

化工安全課程內(nèi)容豐富,有多達(dá)171個(gè)教學(xué)單元。為此,建設(shè)了包括3D場(chǎng)景、微課、課件、文本材料、音頻、視頻等化工安全學(xué)習(xí)資源庫(kù),構(gòu)建了化工安全課程體系。學(xué)生可根據(jù)安全課程學(xué)習(xí)進(jìn)度,選擇合適的資源進(jìn)行線上和線下學(xué)習(xí),達(dá)到預(yù)習(xí)、資料檢索、仿真實(shí)驗(yàn)等自主學(xué)習(xí)的目的,提高了學(xué)習(xí)能動(dòng)性。

3.2 注重學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)體驗(yàn)感,保障學(xué)習(xí)安全

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程開發(fā)了一系列有關(guān)化工安全的基本知識(shí)和安全技術(shù)的多媒體培訓(xùn)課件。這些課件具有豐富的表現(xiàn)力和良好的交互性,將抽象的安全知識(shí)與技術(shù)形象化、具體化,有效地增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高了學(xué)習(xí)效果。課程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K將3D虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軟件與VR硬件設(shè)備相結(jié)合,大大提高了學(xué)生身臨其境的感覺(jué)。此外,模擬危險(xiǎn)性操作的演示實(shí)驗(yàn),能切實(shí)體會(huì)因操作不當(dāng)而出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況。

3.3 教學(xué)組織有策略,教學(xué)效果有保障

翻轉(zhuǎn)課堂、案例教學(xué)等教學(xué)策略在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)成績(jī)和提升教師工作滿意度等方面起到很好的作用。基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程教學(xué)摒棄了灌輸式教學(xué)方法[13],代之以案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)踐教學(xué)等教學(xué)新方法,建立起學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。案例教學(xué)為構(gòu)建課程學(xué)習(xí)背景提供了豐富而生動(dòng)的教學(xué)素材；翻轉(zhuǎn)課堂則拆解知識(shí)傳授的單向流程,轉(zhuǎn)變成學(xué)生與教師互動(dòng)的能動(dòng)性學(xué)習(xí)場(chǎng)景；實(shí)踐教學(xué)將安全理論知識(shí)、操作實(shí)踐具象化,給學(xué)習(xí)帶來(lái)體驗(yàn)感,使知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能。

4 結(jié)語(yǔ)

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高了化工類專業(yè)學(xué)生安全知識(shí)學(xué)習(xí)和安全技能培訓(xùn)的教學(xué)效果。當(dāng)然,化工安全課程不僅是一個(gè)課程,更是培養(yǎng)學(xué)生樹立安全價(jià)值觀、提高安全素養(yǎng)、營(yíng)造校園安全文化等系統(tǒng)工程的重要組成部分。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的來(lái)臨,化工行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)必將革新?lián)Q代,新的化工安全問(wèn)題也隨之出現(xiàn)。因此，化工安全教育課程要不斷更新教學(xué)理念、豐富教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)手段,積極探索教學(xué)新模式。