《化工過程安全》課程的案例引導教學法

王蘭云 王燕

摘要：《化工過程安全》是綜合化工生產過程安全技術和安全管理的化工安全方向本科生所需掌握的核心課程之一。在課堂上引入經典化工安全事故案例，為學生提供各種化工生產工藝的素材和與之相關的危險源和事故類型，引導學生思考預防和控制各類生產工藝過程事故的技術和方法，并通過答辯的形式激勵學生自主尋找問題、解決問題和歸納重要知識點。

關鍵詞：化工過程安全；事故；案例；答辯

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）48-0158-02

《化工過程安全》課程面向安全工程專業方向本科生，其目的是讓學生掌握化工生產過程中涉及的易燃易爆、腐蝕、毒性物質危險性和危險程度，以及高溫、高壓、高速等操作條件存在的危險因素，同時對物料輸送、熔融、干燥、篩分等工藝過程以及特殊生產過程易產生的不安全因素有明確的認識，并且能夠靈活運用安全控制理論和方法，保證生產、儲運、加工和使用等環節的安全運作。但是目前學生現場實踐機會較少，對化工過程及其危險并不能完全掌握。案例教學將事故案例中隱含的信息分解到課程各章節知識點，在分步分析案例的過程中，將涉及的知識點基于教材內容具體講解，如此有助于學生結合實際案例來理解課堂知識點，更清晰地認識化工過程中的安全問題及相關安全要求與控制方法。

一、案例教學的內涵

傳統的課堂授課以教師講課為主，學生被動接受知識，連續長時間的課堂學習易出現注意力渙散、反應遲鈍的情況。而案例教學法則是教師通過案例引導學生，提出若干與所需知識點相關的問題，學生在課堂需主動思考分析和討論問題，并與老師進行探討和交流，隨時做好課堂答辯的準備，如此更易激發學生的學習積極性，形成知識和觀點多向流動的以學生為主體的教學模式[1，2]。

《化工過程安全》課程不僅涉及化工過程的相關技術，還涉及《安全系統工程》、《安全學原理》等安全學科核心課程內容來解決化工過程存在的安全問題。一般來說，經典事故發生的直接原因、間接原因和事故發生過程均具有較為完整的參考資料，可使學生較為全面地了解事故所涉及工藝中存在的危險物質及其危險性、可能引發事故的危險因素、危險物質及因素所在環節（生產、使用、包裝、儲存、運輸等）、隸屬工藝過程單元、隸屬化工生產主要設備或設施防范范疇，從而反饋到化工過程的安全功能設計中。

二、案例教學法過程設計

《化工過程安全》課程案例教學法的流程如下所述：

1.知識點梳理。對應每個知識點選取經典化工安全事故案例，該案例應盡可能多地涉及化工安全知識點，盡可能讓學生從該案例歸納出與課程相關的重點結論。

2.案例布置。教師提前布置案例，用多媒體教學方式（事故照片和視頻等）給同學們介紹該事故發生的全過程，提供分析問題的思路供學生參考。要求學生認真解讀事故案例中涉及化工工藝過程、事故發生過程、事故后果等基本情況，從教材中尋找其中相關知識點并做準備。

3.分組討論。課堂上，教師再次講解案例，圍繞理論知識點進行互動，教師引導學生拓寬思維，如指導學生采用某一事故致因理論解釋該事故發生過程，剖析事故發生的直接原因、間接原因，同時要求學生利用合適的方法對系統進行危險等級劃分，并對系統進行安全功能設計。

4.課堂答辯。學生分組討論后，教師隨機抽取其中一組講解該組分析討論結果，其余小組成員對該組組員進行提問，教師根據答辯結果記錄該組過程考核成績。

5.案例全面分析。在討論環節結束后，教師從學生提供的分析要點入手進行總結，深入分析案例中化工工藝操作單元所涉及的安全問題，并分析這些安全問題的實質，同時引入其他相關案例，激發學生發散思維。

6.總結關鍵知識點。學生討論完案例之后，對相應知識點已經有了部分了解和認識，此時教師詳細講解關鍵知識點，提出課程考核要求。

三、案例教學實踐

以《化學反應過程熱危險分析與評價》這一章節內容為例，關鍵知識點為熱失控分析，案例為經典的美國2007年佛羅里達州杰克遜維爾T2實驗室爆炸事故。首先，教師利用前一次課最后半個小時時間，用多媒體教學方式（事故照片和視頻等）給同學們介紹該事故發生的全過程，其中涉及該實驗室簡介及生產危化品種類和危險性、工藝流程、現場安全設施及事故的嚴重后果，提出該事故案例中涉及的與本課程相關的知識點（如化學反應熱效應相關概念、熱風險評價方法和評價程序等）。

該事故涉及甲基環戊二烯三羰基錳（MCMT）生產過程，事故發生過程為：金屬鈉手動加入反應器并將反應器密封，然后加熱反應器熔化金屬鈉來引發化學反應，在約148.9℃的溫度下，加熱系統關閉，但是反應放出的熱量導致反應溫度持續升高，而此時冷卻系統出現問題。反應器中溫度壓力急劇升高，泄壓系統無法控制該失控反應，最終導致爆炸事故發生。事故致4名T2員工死亡，另有4名T2員工及28名附近其他工廠的工作人員共計32人受傷。該事故過程涉及到熱反應失控問題，因此要求學生利用教材或者其他權威資料查找熱反應失控的專業解釋，以及與之相關的重要參量，分析影響熱反應失控的主要因素，并掌握熱平衡的計算方法。然后啟發學生思考“對于同類系統應如何預防此類問題”，如此引入第二個關鍵知識點——化學反應熱風險的評價。熱風險評價部分包括熱風險評價準則、方法和評價程序。

該知識點提出后，要求學生課后查找熱風險相關導則文件，了解最新的國家標準，然后在課堂上討論這些準則和方法的適用條件和使用規則。經分組討論后，教師隨機抽取一組學生進行課堂答辯，首先該答辯組學生分別從管理、工廠選址、工藝布置、設備、操作程序、操作工人及維修人員等方面總結了該事故發生的原因，并闡述了本組討論的安全控制技術方法，然后接受其他同學的提問。同學們總結出的事故原因和經驗教訓方面的內容相當豐富，有課堂內擬講授的基本安全理論知識，如加料比例錯誤等，主要原因可歸納為在項目運營投產前未做好危險識別工作；T2沒有意識到他所采用的MCMT生產工藝存在化學反應失控的危害，沒有做好危害識別，同時在設計時針對反應器冷卻系統單點失效未采取冗余的設計，MCMT反應器的泄壓系統針對失控反應不起作用；T2是在冷卻系統部件故障的情況下運行的，并沒有執行預防性維護。另外，T2未進行HAZOP分析，針對冷卻水系統故障的單點失效未采取有效的應急或替代措施，而員工在出現不可控反應時缺乏判斷，依賴管理者，缺乏自我保護意識；反應器的放空泄壓設計未得到有效驗證，這些都在一定程度上導致了事故的發生。

學生分組討論并答辯后，教師根據以上得出的事故原因，逐條對教材上的理論知識展開講解，如化工行業相關安全法規、危險品、易燃物和毒物的性質和分類、職業中毒、特殊工藝安全技術等知識。

四、總結

案例教學法通過影音資料，真實再現化工安全事故，有效彌補了教材上關于安全技術的教育內容等不足，讓學生在有限的課堂授課學時中學到更多的安全專業知識。通過預先布置案例，讓學生有足夠的時間解讀化工安全事故案例中所涉及的化工安全問題，課堂上分組討論解決這些安全問題所涉及的知識點，并進行現場答辯，如此提高了其自主學習和歸納知識的能力。這種教學模式極大地提高了學生主動參與教學過程的積極性，培養了學生的創造能力和解決實際問題的能力。當然，此種案例教學法不僅要求任課教師較為全面地掌握化工安全知識，還要求教師具有較高的臨場應變能力、語言表達能力和發散性思維，因此該方法其實是在師生交流和探討過程中提高雙方的專業知識水平。

參考文獻：

[1]吳高臣.實踐導向：案例教學法研究[J].黑龍江高教研究，2011，（12）：178-181.

[2]董丁穩.《化工過程安全》案例教學方法實踐[J].新西部，2015，（6）：119-121.

Abstract：Chemical process safety is one of the core courses that undergraduate students need to grasp in chemical safety direction combining chemical production process safety technology and safety management. Classic cases related to chemical safety accident are introduced in classroom teaching.It provides students with various chemical production technology materials and related hazards and types of accidents，guiding the students to take the examination to prevent and control all kinds of production process.Besides，through the form of oral defense this case-leading teaching method encourages the students to find，solve problems and summarize important knowledge independently.

Key words：chemical process safety；accident；case-leading teaching method；oral defense