化工安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

程家驥，王 勇，張 峰

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

“化工安全”是安全工程本科專業(yè)課程體系的重要組成部分，主要以化工工業(yè)中的安全問題為核心，以基礎(chǔ)化學(xué)為理論基礎(chǔ)，綜合在化工生產(chǎn)過程中由于高溫、高壓等不安全因素有可能導(dǎo)致的燃燒、爆炸、泄露、中毒等安全事故問題，最終形成的一門兼顧基礎(chǔ)知識和綜合應(yīng)用的專業(yè)課程[1]。近年來，雖然國家和政府對化工安全更為重視，但是，化工事故仍然層出不窮。因此，“化工安全”課程在實(shí)現(xiàn)安全工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、促進(jìn)化工安全生產(chǎn)等方面中發(fā)揮著重要的作用。其中“化工安全實(shí)驗(yàn)”作為課程學(xué)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié)，能夠使學(xué)生更加直觀的學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，通過實(shí)際操作和觀察更加深刻的理解其中的知識體系和內(nèi)涵，是培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，結(jié)合實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力的重要途徑[2-3]。

1 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課程體系存在的主要問題

青島科技大學(xué)是一所以化工為特色省屬重點(diǎn)學(xué)校，化學(xué)、材料科學(xué)、工程學(xué)等3個學(xué)科進(jìn)入全球ESI學(xué)科排名前1%。我校安全工程專業(yè)成立于2004年，成立之初就確定了以化工安全為重點(diǎn)的建設(shè)思路，至今已為山東省以及附近地區(qū)培養(yǎng)了大批化工安全技術(shù)及管理類專業(yè)人才，對實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)安全生產(chǎn)和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)[4]。“化工安全實(shí)驗(yàn)”作為本校安全工程專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)方案中一門重要的核心課程，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生從事化工生產(chǎn)安全管理、應(yīng)急處置等方面的能力，以解決現(xiàn)有化工生產(chǎn)從業(yè)人員安全專業(yè)知識不足的問題[5]。由于該課程涉及內(nèi)容較廣、知識層次較為復(fù)雜，現(xiàn)階段被拆分成“化工安全基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”和“化工安全綜合實(shí)驗(yàn)”兩門課程分別在第6學(xué)期和第7學(xué)期開設(shè)。其中，“化工安全基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”旨在教授學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)測試獲取燃燒熱、自燃點(diǎn)、熱危害等化學(xué)品安全信息，觀察記錄化工管路氣體泄漏場景、化學(xué)品燃燒過程的行為及油品燃燒沸溢噴濺等現(xiàn)象。“化工安全綜合實(shí)驗(yàn)”知識體系更加復(fù)雜，主要是采用實(shí)驗(yàn)方法研究物料泄漏對工藝參數(shù)的影響，運(yùn)用熱輻射儀、遇水反應(yīng)儀、氨氣檢測儀等設(shè)備驗(yàn)證所學(xué)理論知識。通過兩個階段的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作，培養(yǎng)學(xué)生分析復(fù)雜化工生產(chǎn)問題、設(shè)計(jì)針對多種化工事故解決方案及相關(guān)科學(xué)研究的能力。

隨著教學(xué)方法和設(shè)備的更新，培養(yǎng)思路的進(jìn)步，特別是“工程認(rèn)證”對專業(yè)教學(xué)更高的要求，“化工安全實(shí)驗(yàn)”教學(xué)在課程內(nèi)容、教學(xué)方法、課時安排、考核內(nèi)容等方面存在一系列問題。

(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式不能做到因材施教。本課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置在第6學(xué)期和第7學(xué)期，學(xué)生的大學(xué)生涯過半，已經(jīng)具備了一定的專業(yè)知識和能力。同時，不同學(xué)生之間的知識水平也出現(xiàn)了差距[6]。對于相同的實(shí)驗(yàn)，有些學(xué)生基礎(chǔ)較差，需要通過更多的時間親自動手和觀察去理解和領(lǐng)悟知識點(diǎn)，并且在實(shí)驗(yàn)過程中需要老師重點(diǎn)講解，而有的同學(xué)已經(jīng)通過課堂學(xué)習(xí)和課外實(shí)踐掌握了大部分實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，對實(shí)驗(yàn)儀器的操作和實(shí)驗(yàn)原理較為熟悉，整個實(shí)驗(yàn)過程只需機(jī)械式的動手操作，不能使自己的能力通過實(shí)驗(yàn)課程得到進(jìn)一步提升。

(2)實(shí)驗(yàn)成績考核內(nèi)容主觀性過強(qiáng)。化工安全實(shí)驗(yàn)課程成績由實(shí)驗(yàn)成績和考試成績組成，分別占比70%和30%，其中實(shí)驗(yàn)成績又包括了預(yù)習(xí)報告成績(10%)，實(shí)驗(yàn)操作成績(30%)，實(shí)驗(yàn)報告成績(60%)。比例較大的實(shí)驗(yàn)成績中的報告成績主要依據(jù)學(xué)生提交的預(yù)習(xí)報告和實(shí)驗(yàn)報告進(jìn)行評分，不能客觀的反應(yīng)學(xué)生真實(shí)的預(yù)習(xí)情況和創(chuàng)新能力，而實(shí)驗(yàn)操作成績沒有固定的評定標(biāo)準(zhǔn)，不能真正的做到對每個學(xué)生的公平統(tǒng)一[7]。特別是大分部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以小組為單位進(jìn)行，造成部分學(xué)生沒有真正的參與實(shí)驗(yàn)，教師也無法做到全過程實(shí)時跟蹤，操作成績打分會出現(xiàn)偏差，而且以實(shí)驗(yàn)報告為標(biāo)準(zhǔn)的打分也無法分辨和杜絕學(xué)生抄襲同組其他人員結(jié)果數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。

2 化工安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

根據(jù)化工安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的主要問題，分別從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排、調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、設(shè)立開放型實(shí)驗(yàn)室、建立多種實(shí)驗(yàn)成績考核標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行改革。改革后的化工安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)在滿足教學(xué)大綱、專業(yè)認(rèn)證條件等要求的前提下，根據(jù)學(xué)生自身情況，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化工安全理論知識解決科學(xué)研究以及實(shí)際生產(chǎn)問題的能力，使他們能夠更加深刻的理解化工安全問題預(yù)防策略，系統(tǒng)的培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代化儀器分析、數(shù)據(jù)整理、科學(xué)論文撰寫等一系列能力。

2.1 調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

“因材施教”是自古以來我國重要的教育教學(xué)思想，它從學(xué)生個人能力出發(fā)，根據(jù)不同學(xué)生的實(shí)際情況，分類教學(xué)，使每個學(xué)生都能夠最大程度的獲取知識。為了使每個學(xué)生都能根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行學(xué)習(xí)，也為了使教師能夠有的放矢的進(jìn)行個性化教育，我們將化工安全實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了重新編排，并結(jié)合慕課教育，加入預(yù)習(xí)考核，然后進(jìn)行分類教學(xué)，具體流程如圖1。

圖1 分類教學(xué)流程圖

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容被重新分為兩大部分：觀察操作型實(shí)驗(yàn)部分和科研設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)部分。其中，觀察操作型實(shí)驗(yàn)在第6學(xué)期開設(shè)，主要是為了能夠使學(xué)生了解化工生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的危險，以觀察、模擬為主，不僅可以使學(xué)生初步了解化工工藝過程，還能為其在大四階段擇業(yè)和進(jìn)修選擇提供參考。在實(shí)驗(yàn)開始前，學(xué)生利用慕課對實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行預(yù)習(xí)，然后課程教師通過試題測試的方式進(jìn)行預(yù)習(xí)考核。根據(jù)考核成績會將學(xué)生分成兩部分，預(yù)習(xí)考核成績前30%的學(xué)生可以自由選擇實(shí)驗(yàn)時間，實(shí)驗(yàn)過程中教師進(jìn)行操作輔導(dǎo)，預(yù)習(xí)考核成績后70%的學(xué)生需要按照教師安排的固定時間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作前教師會對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行講解。

科研設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)在第7學(xué)期開設(shè)，主要是為了能夠使學(xué)生了解科研儀器測試原理并且可以正確使用儀器進(jìn)行分析測試，為以后繼續(xù)從事學(xué)科專業(yè)研究的同學(xué)打下基礎(chǔ)。科研設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式與觀察操作型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式大致相同，只是鑒于大四學(xué)生對于所學(xué)專業(yè)有了一定認(rèn)識，并且處于個人選擇的關(guān)鍵時期，特別在教學(xué)過程中增加了學(xué)生自主選擇的權(quán)利，使教學(xué)環(huán)節(jié)更能體現(xiàn)出以學(xué)生為中心的特點(diǎn)。對于選擇科學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，鼓勵其結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目或者畢業(yè)論文進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

通過慕課預(yù)習(xí)、考核分流的這種教學(xué)模式可以給學(xué)生更多的選擇權(quán)，讓學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇學(xué)習(xí)方式，可以更好地做到個性化培養(yǎng)。同時這種方式也分散了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時間，增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，也使學(xué)生有更多的時間親自操作儀器設(shè)備。

2.2 設(shè)立實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)

為了使實(shí)驗(yàn)成績更好地體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)水平，基于現(xiàn)有多模式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式設(shè)立實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)，綜合考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作技能、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)報告等多個環(huán)節(jié)，使最終的課程成績更加公正、客觀。新設(shè)立的實(shí)驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分觀察操作型實(shí)驗(yàn)和科研設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。其中觀察操作型實(shí)驗(yàn)的最終成績由預(yù)習(xí)考核(20%)、實(shí)驗(yàn)操作(自主實(shí)驗(yàn)型20%，常規(guī)操作型30%)、實(shí)驗(yàn)報告(自主實(shí)驗(yàn)型30%，常規(guī)操作型20%)、考試成績(30%)4個部分組成。科研設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)最終成績由預(yù)習(xí)考核(20%)、實(shí)驗(yàn)方案(30%)、報告論文(30%)、考試成績(20%)4個部分組成；常規(guī)操作型實(shí)驗(yàn)最終成績由預(yù)習(xí)考核(20%)、實(shí)驗(yàn)操作(30%)、實(shí)驗(yàn)報告(20%)、考試成績(30%)4個部分組成。

實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)通過試題測試的形式主要考察學(xué)生的自學(xué)效果，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過慕課了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。實(shí)驗(yàn)操作主要考察學(xué)生操作是否規(guī)范、參與實(shí)驗(yàn)是否積極、實(shí)驗(yàn)過程能夠積極思考等。實(shí)驗(yàn)報告主要考察學(xué)生撰寫科研報告的能力，其中主要要求結(jié)構(gòu)完整、思路清晰、數(shù)據(jù)分析合理、作圖規(guī)范等。考試成績主要是以試題的形式考察學(xué)生對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的整體掌握情況，主要包括是否理解實(shí)驗(yàn)原理、能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、對儀器設(shè)備的熟悉程度等。對于進(jìn)行科學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，重點(diǎn)考察其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案以及最后撰寫的科技論文情況。

3 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)課程是學(xué)生理論知識實(shí)踐的重要途徑，對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和創(chuàng)新能力具有重要的意義。只有不斷地改革和探索新的教學(xué)模式，才能更有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。“化工安全實(shí)驗(yàn)”課程是理論課程的重要補(bǔ)充，在培養(yǎng)化工安全人才中發(fā)揮著重要的作用。為了增強(qiáng)本課程教學(xué)質(zhì)量，從教學(xué)方法、課程安排、考核方式等方面問題入手，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行改革。將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)測試儀器進(jìn)行重構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠更好地理解復(fù)雜測試儀器的工作原理及輸出結(jié)果的含義；發(fā)揚(yáng)“因材施教”的思想，結(jié)合慕課教育將工安全實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了重新編排，實(shí)施分類教學(xué)，最大程度地滿足不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，給學(xué)生提供了獨(dú)立思考的空間，同時還提高了實(shí)驗(yàn)室的利用效率；結(jié)合新的教學(xué)模式，改變原有的考核方式，使實(shí)驗(yàn)成績能更好的體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)水平。

青島科技大學(xué)安全工程專業(yè)是面向化工安全生產(chǎn)的具有行業(yè)特色的專業(yè)，化工安全實(shí)驗(yàn)作為本專業(yè)課程體系的重要組成，需要不斷探索、不斷創(chuàng)新，結(jié)合時代和實(shí)際生產(chǎn)情況，從根本上發(fā)現(xiàn)和解決目前實(shí)驗(yàn)課程中潛在的問題，使課程能夠更好地提高學(xué)生的專業(yè)知識和綜合能力，為安全工程特色人才的培養(yǎng)提供堅(jiān)實(shí)的保障。