《化工安全技術》教學過程插圖的運用*

丁金城，陳 霞，黃昊飛

(山東理工大學化學化工學院，山東 淄博 255000)

化工類專業開設化工安全課程，并進行安全技術基礎訓練，以提高學生的安全意識，增長學生的安全知識與技能，為他們在將來的工作中實現安全生產打下良好的基礎。在《化工安全技術》課程教學中，常使用實物、模型、掛圖、卡片、視頻、電影以及黑板畫等教學手段進行直觀教學，當學生人數較多，使用實物不便或模型太小，又缺乏某些必要的教具時，教師就應當使用插圖去輔助直觀教學。插圖有時還具有在課堂教學和課程實踐中所不易得到的重點突出、簡單明了、便于理解和便于記憶等獨特作用。視覺材料與課堂、課程實踐相融合，這是強化化工安全基礎理論與教學相結合發展的必然趨勢。視覺材料與課堂教學發展相適應，以相互促進、相互助長。視覺材料插圖的補充，必然使課堂教學更加豐富多彩；插圖材料落后，也必將拖課堂教學的后腿[1-2]。

例如，在授課中，很難將安全的具體含義表述得清晰明了，而是從描述危險的角度講解，來體現安全。即：危險失控，可導致事故；危險受控，能獲得安全。危險為什么失控呢？其中最重要的一點是我們的知識層面未達到能夠辨識、控制危險源。圖1所示為某石化公司順丁橡膠裝置因中間儲罐氧含量過高引發自聚放熱，發生泄漏、火災、爆炸現場。究其原因，順丁橡膠正常生產狀態下，未按規定定期檢測各丁二烯罐的氧含量。工藝技術人員業務能力不足，對精丁二烯系統氧含量高的危害缺乏基本認識，誤認為系統氧含量指標可直接套用商品丁二烯的氧含量國標規定的指標，沒有理解丁二烯中間罐因不含阻聚劑而必須控制更低的氧含量指標，以避免生成過氧化物和自聚物；也沒有對安全閥前的氣相管線進行定期檢查，未及時發現管線自聚物堵塞，導致安全附件和泄放系統不能有效發揮作用。溶劑回收系統內氧含量長期超標，系統中丁二烯自聚物、過氧化物不斷累積，造成儲罐內突然爆聚放熱，導致儲罐超壓、泄漏、燃燒、爆炸。

圖1 某公司順丁橡膠裝置發生火災Fig.1 Outbreak of fire in a butadiene rubber device of a company

那么，如何才能較好地運用黑板插圖呢？

1 制圖規范，科學嚴謹

插圖以科學性為重，不能以美術畫代替插圖，甚至只顧美觀而造成插圖發生科學上的錯誤。漫畫式的插圖在表現事故，強調夸張安全學原理或事實上，可以引人入勝，提高學生學習興趣，使之印象深刻，有利于調動學生學習的積極性，如果使用得當，對于安全學教學的作用也是有其積極的一方面，但要防止在教學用插圖上亂夸張，一概使用漫畫，造成插圖失去嚴密的科學性，并且還使學生養成作圖不工整的壞習慣。

2 插圖適宜，邊畫邊講

課程教學的插圖一定與教學內容相匹配，適宜、清晰、美觀的插圖才能與教學產生協同作用。如插圖結構較復雜，制作費時，可以將圖預先在課前制作完善，但若圖形不過于復雜，采用板書邊講邊畫就顯得更生動些，因為此時學生動手模仿，便于集中學生注意力，有助于思維和提高學習興趣。有時，還可能遇到書中敘述不清，又缺少必要的插圖的情況，這時，補充必要的插圖是有意義的。

例如，我們在學習燃燒過程與燃燒原理時，需要用到燃燒過程的溫度變化(圖2)，圖比較簡明，可以采用邊畫邊講的方式。可燃物質達到著火點，開始燃燒，此時溫度即為初始著火點，為A點；隨著參與燃燒過程可燃物的增多，燃燒體系的溫度緩慢增加，可達到圖中B點；繼續燃燒，達到C點，由于物質持續燃燒，能量積累，引起更多物質燃燒，燃燒進入自加速狀態，放出更多熱量，直至D點；此后，由于可燃物質燃燒損耗，可參與燃燒物質逐漸減少，燃燒體系溫度增速開始呈現下降趨勢，持續至E點[3]。

圖2 物質燃燒過程的溫度變化Fig.2 Temperature variation during the substance combustion process

3 插圖適量，解決難點

插圖可以加強直觀，啟發思維，突出重點，化繁為簡，有利于理解，利于記憶，一定要用的恰到好處，且圖形簡明、數量適中，否則圖形繁雜、插圖過多就會走向反面。例如，講到燃燒就用燃燒的插圖，講到反應釜就用反應釜的插圖等等，甚至將安全課變成了美術課，學生學了美術忘了安全，還可能畫蛇添足，笑話百出，反而降低了插圖的積極意義。

4 圖文兼顧，語言輔助

插圖的同時，要標出必要的文字，口頭加以解釋，相互配合，才能共同起到加強直觀的作用，不要以為有了圖不標出字來講講就行了，或者有了圖標上字就不必講了，兩者都會大大降低插圖在教學中所起的積極的作用。如圖3活化能示意圖所示，物質須吸取足夠能量后，跨過活化能，才能夠進行化學反應。反應系統未添加催化劑，需從外界獲取數值為E1能量；反應系統如添加催化劑，則需從外界獲取能量降低為數值E2；兩者的差值為ΔH；催化劑的加入，只是改變反應體系中化學反應的活化能，而不影響該體系的化學平衡[4]。

圖3 活化能示意圖Fig.3 Activation energy diagram

5 使用方框，突出重點

在教科書的敘述中，若不給學生指出安全學上的重點所在，有時，學生很可能會主次不分，甚至以次為主，例如，工廠布局就是確定工廠內部各單元之間相對位置，其基本任務是結合廠區的內外條件確定生產過程中各種機器設備的空間位置，獲得最合理的物料和人員的流動路線。化工廠布局普遍采用留有一定間距的區塊化的方式。化工廠廠區一般可劃分為以下六個區塊：(1)工藝裝置區；(2)罐區；(3)公用設施區；(4)運輸裝卸區；(5)輔助生產區；(6)管理區；如圖3化工廠廠區區塊劃分所示。

圖4 化工廠廠區區塊劃分Fig.4 Block zoning of chemical plant area

6 力求立體，增強直觀

化工設備，尤其是壓力容器，在化工安全事故占得比例比較高，然而，學生只是在化工見習(實習)見到過實物，即使看到壓力容器等設備圖形等這一類圖，對于尚未見過實物的學生而言，仍難以想象出列管式換熱器是怎樣的一類設備，薄膜蒸發器又是怎樣的一類設備。再加之有的出題人還要用這樣的圖去考學生，這就必然導致學生不求甚解而去死記這些圖所標的各部分名稱，這就提醒我們，對于學生平時不常見的物體內部結構要盡量畫的有點立體感，以利于學生形成立體印象。比如，我們在學習壓力容器的時候，提到薄膜蒸發器，但是同學們沒有見過，因此我們用圖片展示(如圖5所示)，進而我們列舉其在生產工藝中的具體用途(如圖6所示)。

圖5 薄膜蒸發器外觀圖Fig.5 External view of film evaporator

圖6 薄膜蒸發器工藝流程簡圖Fig.6 Flow chart of film evaporator process

7 引入聯想，啟發思維

突出重點是對的，但不能只掌握重點不去學習一些細節過程的內容。例如，不能只要求學生掌握HAZOP分析步驟的幾個階段就算滿足了，應該引導學生進行聯想，叫他們考慮這幾個階段各在何處發生？具體過程怎樣？于是在HAZOP的學習過程中，我們可以指導學生在圖7 HAZOP節點偏差分析框圖的基礎上補充更多的節內容，由簡化繁。在由簡化繁實踐中，既可將HAZOP知識整理成線，同時可在知識面開闊學生思路[5]。

圖7 HAZOP節點偏差分析框圖Fig.7 Node block chart of deflection analysis

8 形式多變，刪繁就簡

僅靠現行教材中的插圖是不能滿足教學上的需要的，從各種相關安全參考書中可以找到不少化工安全教學的有關插圖，但這些插圖未必恰好滿足學生使用，若對其稍加刪繁就簡處理，就可使這些插圖在教學中起到積極的輔助作用。

9 結 語

插圖是重要的視覺輔助材料，但是畢竟與實物有本質區別，不能簡單的以插圖替代實物。另外，再好的方法若久而不變，則會如久食蜂蜜不覺其甜一樣，學生對于插圖的興趣會慢慢降低，所以，教學方式方法一定要注意多變，要采用多種多樣的實驗方式。制作模型，觀察實物，課堂上板書要有系統性等等都是相互促進，相互影響的。在課堂教學與課程實踐中，采用豐富多彩的教學手段，與安全相關的知識、技能，學生才能較清楚、熟練掌握。