化工類專業安全課程體系建設與實踐

吳艷陽 魏永明 彭陽峰 徐宏勇 費妮娜 袁萍 熊丹柳 修光利 郁建 李濤

摘 ?要：當前化工安全復合型人才短缺，無法滿足化工行業快速發展的迫切需要。為此我校化工專業從2017年起，構建了四年不斷線的安全課程體系，從大一至大四分別設置化工安全導論、化工安全仿真、化工過程安全課程和企業EHS風險管理基礎課程，全過程培養工程倫理觀;在此基礎上，進行了一系列課程教學改革，如：根據國內外工程教育認證要求，構建課程量化評價體系;編寫新教材，融合系列教材;融合信息技術，建設MOOC課程;開展教學研討，學習分享課程建設經驗。由2020屆畢業生能力和在校師生調研結果可知，化工類安全課程體系已初顯成效。

關鍵詞：化工類專業;安全課程體系;化工過程安全;教學改革;慕課

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）33-0081-05

Abstract： The shortage of qualified personnel in chemical safety can't satisfy the needs of fast development of Chemical industry. The systematic courses of safety education in chemical engineering at East China University of Science and Technology（ECUST） have been established since 2017. The courses involve Introduction to Chemical Engineering Safety， Simulation of Chemical Process Safety， Chemical Process Safety， and Fundamental Principles of Environmental， Health and Safety for Companies from freshman to senior， respectively. The engineering ethics can be well educated through the continuous chemical safety education. On this basis， a series of education reform has been carried out at ECUST. They are listed as follows： constructing course assessment record in the supervision of international and civil accreditation; compiling new textbook and integrating a series of professional textbooks; merging information technology into the courses and constructing massive open online courses; conducting education seminar or symposium and studying or sharing experiences of course reform. With a series of reform and practice， the education in chemical safety has shown some effects according to both student outcomes for the graduates in 2020 and survey from the teachers and students at ECUST.

Keywords： chemical engineering program; systematic courses of safety education; chemical process safety; education reform; massive open online course

化工行業是我國國民經濟的能源原材料產業、基礎產業和支柱產業。調查數據顯示，2020年國內化工行業主營業務收入達到13.5萬億元，規模占全球化工行業的三分之一，位居世界第一，并仍在快速增長[1-2]。相比國內化工行業規模的快速增長，行業發展仍存在諸多問題，化工生產具有高溫高壓、易燃易爆、有毒有害等特點，固有危險性大，安全風險高，而且這些危險特性并不會隨著社會進步或經濟發展而改變，各類重大、特大事故也為整個行業的可持續發展帶來了前所未有的挑戰[3-5]。要控制這些相對高的風險必須有高素質的化工人才作為支撐[6]，如何培養一批安全意識強、具備一定安全管理和風險分析能力的高素質復合型化工專業技術人才，是當前高校化工安全教育面臨的重大課題[7-10]。

2016年，習近平在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》中提出：必須牢固樹立和貫徹落實創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念。2020年，習近平在十九屆五中全會上提出：安全是發展的前提，發展是安全的保障。我們必須堅持統籌發展和安全，增強機遇意識和風險意識，樹立底線思維。

為了培養一批既懂化工又懂安全的高素質化工安全人才，促進化工行業安全生產形勢好轉和持續健康發展，2014年8月底，教育部和國家安全監管總局聯合發布了《關于加強化工安全人才培養工作的指導意見》。2015年發布的《工程教育認證補充標準-化工與制藥類專業》和《化工與制藥類及相關專業專業補充標準》中明確將“過程安全”列入工程基礎類課程的教學內容。因此，在化工類相關專業中，根據專業特點構建合適的課程體系勢在必行，是培養合格的符合新工科要求的化工專業人才的重要一環[11]。

本文針對我國當前化工安全人才培養存在的問題與不足，結合我校化工類專業本科教育教學改革，依托學院兩個首批國家級一流本科專業建設的化工類專業（化學工程與工藝和資源循環科學與工程專業），李濤教授在組建完善化工類安全課程教學團隊的基礎上，提出了四年不斷線、循序漸進對化工類專業本科生進行安全教育，構建符合當前化工行業安全生產需求的人才培養機制，培養高素質的化工安全復合型人才。

一、化工類專業安全課程體系建設

為滿足培養具有責任關懷的應用型人才，基于化工領域的特殊性，我校化工專業自2017年起，由李濤教授牽頭組建了完善化工類安全課程教學團隊，并梳理安全類課程體系，將環境、健康、安全（EHS）為主體的職業倫理教育貫穿于人才培養全過程。實施安全教育四年不斷線，四年分別開設化工安全導論（大一）、化工安全仿真（大二）、化工過程安全（大三）、企業EHS風險管理基礎（大四）四門必修課程，涵蓋理論與實踐課程，課程循序漸進地培養學生的工程倫理觀，如圖1所示。與此同時，結合實驗、企業實習以及工廠實訓，注重安全意識和理念培養，強化學生工程倫理意識與職業道德，塑造職業倫理和生態價值觀，培養以造福人類和可持續發展為理念的現代工程師。

（一）化工安全導論

我校化工專業課程安全技術導論原名為化工安全概論，著重講授化工安全基礎知識和實驗室安全知識，課程內容涵蓋安全、風險的基本概念，事故的預防，化工過程安全管理，危險化學品基礎知識以及防火防爆基礎知識和實驗室安全基礎知識。

由于課程內容較為基礎，屬于進入化學化工類實驗室之前的必備基礎知識。因此，經過在校師生、畢業生的問卷調研，以及專業教學指導委員會討論，梳理化工類安全課程體系，確定在2017級培養方案中，將該課程由原來的大三前移至大一第一學期，并將課程名稱更改為化工安全導論（16學時）。作為大學一年級化工類專業學生開設的第一門化工安全課程，該課程旨在樹立安全第一、預防為主的理念，確立正確的安全觀。

（二）化工安全仿真

為了解決化工安全實踐環節存在的難重復、不可得、成本高難承受等難題，2017級化工專業培養方案中，在大二第二學期新增化工安全仿真課程（16學時）。該課程在化工安全導論課程的理論基礎上，采用現代信息技術，開展危險化學品安全、實驗室安全、典型事故案例的仿真教學，是采用課堂授課和學生上機練習相結合的實踐課程。

課程依托國家級化學化工虛擬仿真實驗平臺，將化工、安全與計算機仿真技術、信息技術、三維圖形圖像技術相結合，讓學生對于可能出現在實驗室或者生產過程中的安全事故進行模擬訓練，逼真地進行化工安全教育，增強學生的安全意識及安全事故應對能力，最大限度降低化工類實驗室和化工企業的安全事故。課程按照危險化學品安全、實驗室安全、典型事故案例三個模塊展開，配以化工安全微課堂作為輔助。通過化工安全仿真實踐課程，重點培養學生在安全意識、實驗室安全應急處置、安全事故分析和解決問題的能力。

（三）化工過程安全

化工安全指的是化學反應、化學工程、化工生產過程中的安全問題[7]。化工過程安全是通過對化工工藝危害和風險的識別、分析、評價和處理，從而避免與化工工藝相關的傷害和事故。過程安全關注的是從過程設計開始的化工過程自身的安全。通過對化工過程整個生命周期中各個環節的管理，從根本上減少或消除事故隱患，從而降低發生重大事故的風險。

在2017級的培養方案中，在大三第二學期新增化工過程安全課程（16學時），以化工專業課程如化工原理、物理化學、反應工程等為先修課程，系統了解化工過程安全的基本理論和方法，在壓力容器、化學反應過程、單元操作、工藝過程等方面具備較強的風險分析、辨識能力，課程內容涵蓋風險識別、分析與評價、壓力容器、化學反應過程熱風險、化工單元操作安全防范、化工工藝過程安全等內容。通過該課程的學習可以加深對專業知識的理解，并加強對化工過程中風險的識別、分析與評價能力，為進一步學習化工安全相關知識和從事化工安全相關工作打下理論基礎。

（四）企業EHS風險管理基礎

為了讓學生更全面地了解企業EHS管理體系，能識別、量化分析和客觀評價新產品、新工藝、新技術的開發和應用對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響，并理解應承擔的責任，我校每年聘請10余名實驗室安全領域專家（華東理工大學EHS校友會）形成授課團隊，在大四第二學期專門設置企業EHS風險管理基礎課程（16學時），為畢業后從事化工專業相關工作奠定基礎。

該課程重在推行EHS的理念和意識，幫助學生樹立正確的倫理價值觀。圍繞企業生產經營活動中存在的環境、健康與安全的風險，闡述了風險識別、風險評估和風險控制的基本理念和方法，從產品安全、職業健康、工藝安全、環境保護、公共安全、事故與應急、物流安全等七個方面，介紹相關的法律法規標準以及最新的企業實踐，并結合實際案例，對企業的環境、健康與安全風險防范等提出了意見和建議。同時，針對高校以及科研單位，從操作層面介紹了實驗室的危害識別、個人防護、應急救援等內容。通過課程學習，培養學生EHS責任意識;初步掌握EHS基礎知識，能夠主動查閱相關文獻資料進行基本風險識別和評估，具備保護環境、保障社會和個人安全的能力。

二、課程教學改革與實踐

（一）基于國內國際認證要求，構建課程量化評價體系

我校化學工程與工藝專業2014年通過了美國工程與技術認證委員會（ABET）專業認證，并獲得此項認證所能給予的9年最長有效期[12]，成為中國大陸高校中首個通過 ABET認證的專業，為國內高校探索了一條工程教育國際化的新路徑[13-15]。2008年和2014年，化學工程與工藝專業分別通過了國內工程教育專業認證和復認證。

根據ABET認證標準和國內工程教育專業認證標準[16]，將化工安全導論、化工安全仿真、化工過程安全和企業EHS風險管理課程作為專業必修課程，在課程國際化和標準化進程中，依據“以學生為中心、產出導向和持續改進”的教學理念，修訂完善課程教學大綱，構建課程量化評價體系，主要包括：（1）確定課程總的教學目標;（2）細化課程教學目標以匹配學生能力的培養;（3）構建課程目標和畢業要求的支撐強度矩陣;（4）梳理課程內容，歸納總結課程所有的知識點，制作課程知識體系圖譜，去掉課程中“水”的部分，為金課建設奠定基礎;（5）設計先修后修課程的支撐案例，明確課程體系內必修課程的先修后修關系，構建化工類安全課程體系地圖;（6）確定課程教學內容、安排及教學方法;（7）構建可量化的學生能力評價體系，采用明確具體的評價手段和數據結果顯示課程達成目標的程度，涉及支撐指標點的課程目標考核方式及其權值分配、支撐指標點的課程目標考核方式的權值分解說明及達成標準;（8）構建課程的持續改進機制，通過數據反饋不斷改進教學，使專業培養目標在本課程中完美體現。

（二）編寫新教材，融合系列教材

教材作為教學內容的載體，是影響教學效果的重要因素。我校化工專業安全類課程教學團隊，根據課程知識結構特點，分別編寫了《大學生安全技術導論》（王評、袁萍、何美琴，華東理工大學出版社，2011）和《企業環境健康安全風險管理》（修光利、李濤等，化學工業出版社，2017年）兩本教材，如圖2所示。

與此同時，調研發現國內同類院校化工類專業出版的化工過程安全類課程相關教材，其內容和適用性相差較大，有些理論性較強，有些偏工藝安全，有些適于大一大二。據此，在華東理工大學EHS校友會指導下，化工安全課程教學團隊編寫了適于化工過程安全課程的教材，覆蓋了化工安全導論和化工過程安全課程內容。化工安全導論課程部分，教材內容在原有課程教材《大學生安全技術導論》的基礎上，強化了危險化學品基礎知識和化工實驗室安全教育的內容，刪除原有大學生活安全中交通安全、防止網絡詐騙等內容，突出化工安全管理、防火防爆安全技術等實用性強的專業知識;化工過程安全課程部分，結合其他教材的優點和實際生產的需要、突出了Hazop分析、壓力容器安全、化學反應熱分析、化工單元操作安全防范、化工工藝過程安全的內容，基本滿足了在今后工作中遇到的安全相關知識的需要。該教材作為國際認證系列教材之一，擬于2021在化學工業出版社出版。

（三）融合信息技術，建設MOOC課程

針對化工安全系列課程，教學團隊深度融合信息技術與專業課程，錄制化工安全MOOC課程，并在中國大學MOOC公開（如圖3所示）發布，覆蓋了化工安全導論和化工過程安全內容;錄制企業EHS風險管理基礎MOOC課程，并在智慧樹網站公開（如圖4所示）。方便校內外、課堂內外、網絡線上線下的拓展學習，并向全國所有學生開放。MOOC課程中知識點的凝練，方便學生課后復習，鞏固教學成果。

（四）開展教學研討，學習分享課程建設經驗

化工專業非常重視教學研討以促進課程教學質量的不斷提升。2017年起，通過梳理課程體系，逐漸組建并完善了安全類課程師資隊伍和教學內容。在此基礎上，教學團隊積極參加各類教學研討，與同行探討教學經驗，促進化工安全類課程體系的持續改進。

比如，2019年7月，在全國高校一流化工專業及一流課程建設研討會上，彭陽峰副教授針對華東理工大學化工安全課程建設做了分會場報告，并與來自不同學校的老師交流教學經驗，為課程建設建言獻策;2019年11月，在第一屆全國高校化工類專業安全教學研討會上，我校化工安全類課程負責人李濤教授作了《全過程全覆蓋化工安全教育體系及實踐》大會報告，介紹分享了我校化工專業安全課程教育體系建設實踐的相關經驗，并與同行進行交流;2020年12月，在第二屆全國高校化工類專業安全教學研討會上，李濤教授作了《高校化工安全體系建設——以華東理工大學為例》大會報告，介紹分享了我校化工專業安全課程體系建設和實驗室安全管理的相關經驗，如圖5所示。

三、結束語

化學工業是國民經濟建設的支柱產業之一，化工行業涉及化學品生產尤其是危險化學品的生產，具有易燃、易爆、有毒、有害等固有危險性。這些危險特性并不會隨著社會進步或經濟發展而改變，要控制這些相對高的風險必須有高素質的化工人才作支撐。作為化工類本科生，必須在本科學習階段學習和掌握化工安全生產基礎知識，成為既懂化工又懂安全的復合型人才，以適應現代化工企業對人才的需求。

我校化工專業根據化工安全復合型人才所需的知識體系和能力要求，2017年起重點梳理安全類課程體系，通過實施安全教育四年不斷線，四年分別開設化工安全導論（大一）、化工安全仿真（大二）、化工過程安全（大三）、企業EHS風險管理課程（大四）四門必修課程，全過程培養工程倫理觀。在此基礎上，進行教學改革，包括構建課程量化評價體系，根據知識體系特點編寫新教材，構建MOOC課程，開展教學研討學習分享交流課程建設經驗。通過幾年的教學實踐，2020屆化工專業畢業生在工程認證標準中與安全相關能力，包括工程與社會、環境與可持續發展和職業規范，分別達到0.852、0.871和0.887;在化工設計、化工原理實驗和化工專業等教學環節，在校師生都反映在環境-健康-安全分析、實驗操作的規范性和危險化學品使用等方面的安全意識明顯提高。因此，從定量和定性方面都說明化工專業安全類課程體系建設已初見成效。本文所提出的化工類安全課程體系建設對其他課程體系的教學也具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]李陽.2020中國石油和化工企業500強揭曉[J].中國農資，2020（40）：1.

[2]中國石油和化學工業聯合會信息與市場部.2019年中國石油和化學工業經濟運行報告[J].中國石油和化工，2020（3）：66-73.

[3]HeskethR P， GreggM H， SlaterC S. Green Engineering Education[J]. Sustainability Science and Engineering： Defining principles， 2006：47-87.

[4]LozanoR， Diffusion of sustainable developmentin universities'curricula： an empirical example from Cardiff University[J]. J. Clean. Prod.， 2010，18（7）：637-644.

[5]OlsenS I， FantkeP， LaurentA， et al， Sustainability and LCA in engineering education-A course curriculum[J]. Procedia CIRP， 2018（69）：627-632.

[6]LozanoF J， LozanoR， FreireP， et al， New perspectives for green and sustainable chemistry and engineering： Approaches from sustainable resource and energy use， management， and transformation[J]. Journal of Cleaner Production， 2018（172）：227-232.

[7]杜奕，陳定江，林章凜，等.化工安全教育體系的建設與實踐[J].實驗技術與管理，2015，32（11）：231-236.

[8]董宏光，鄒雄，許爽，等.高校化工與制藥類專業化工安全教學體系建設與實踐[J].化工高等教育，2016（6）：44-48.

[9]陳國華，張心語，李一川.新工科背景下化工過程安全人才培養模式探索[J].化工高等教育，2020（1）：32-39.

[10]PerrinL， LaurentA. Current situation and future implementation of safety curricula for chemical engineering education in France[J].Education for Chemical Engineers， 2008，3（2）：84-91.

[11]趙東風，路念明，陸旭，等.中國化工安全復合型人才培養模式探討[C]//CPSS，中國過程安全會議，2015.

[12]ABET-Accredited Programs[EB/OL].http：//main.abet.org/aps/Accreditedprogramsearch.aspx.

[13]辛忠，司忠業，赫崇衡，等.從ABET認證看中國化工高等教育[J].化工高等教育，2015（1）：6-10.

[14]辛忠，郭旭紅，司忠業，等.ABET認證與中國化工高等工程教育未來發展[J].高等工程教育研究，2016（3）：85-89.

[15]辛忠，吳艷陽，徐心茹.美國ABET認證與工程師注冊制度對其工程教育的作用機制[J].學位與研究生教育，2016（4）：74-77.

[16]ABET Accreditation Criteria & Supporting Documents[EB/OL]. https：//www.abet.org/accreditation/accreditation-criteria/.