案例教學法在材料與化工安全工程教學中的應用探索

王桂香　吉明波　巫瑞智　薛云　馮靜　馬福秋

摘? 要：案例教學是以學生為主體，以實際事件為依據，把理論和實際相結合，以增強學生的創造能力和實踐能力的一種教學方式。專業學位研究生課程材料與化工安全工程采用案例教學的意義：理論教學融入實踐教學、新的案例豐富教學內容、提高學生的實踐創新能力和提高教師的工程實踐能力。通過教學過程中案例教學的實踐，發現真實案例融入課堂有助于課程思政教育、提升課堂互動、促進安全工程知識吸收、促進產教融合和提升專業學位研究生的人才培養質量。

關鍵詞：案例教學法；材料與化工安全工程；教學方法；人才培養；應用效果

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）13-0122-04

Abstract： Case teaching is a teaching method that takes students as the main body， takes actual events as the basis， combines theory with practice， and enhances students' creative ability and practical ability. The significance of case teaching in Material and Chemical Safety Engineering for professional degree postgraduates： the theory teaching is integrated into practice teaching， new cases enrich teaching content， improve students' practical innovation ability， and improve teachers' engineering practice ability. Through the practice of case teaching in the teaching process， it is found that the integration of real cases into the classroom is helpful to ideological and political education， improve classroom interaction， promote the absorption of safety engineering knowledge， promote the integration of industry and education， and improve the quality of talent training for professional degree postgraduates.

Keywords： case teaching method; Material and Chemical Safety Engineering; teaching method; talent training; application effect

教育部、人力資源社會保障部《關于深入推進專業學位研究生培養模式改革的意見》（教研〔2013〕3號）等文件明確提出，圍繞培養目標，優化課程體系框架，優選教學內容[1]，突出課程實用性和綜合性，增強理論與實際的聯系。創新教學方法，加強案例教學、模擬訓練等教學方法的運用。《專業學位研究生教育發展方案（2020—2025）》提出，專業學位研究生教育是以實踐能力培養為重點、以產教融合為途徑的中國特色專業學位培養模式[2]，面對新時代的新要求，還存在一些問題：培養模式仍需創新，培養質量亟待提高[3]。因此要大力提升專業學位研究生教育質量，將教學案例編寫等教學成果納入教師評價、考核體系中。

一? 案例教學法在材料與化工安全工程中應用的意義

（一）? 案例教學法的定義及發展

案例教學是以學生為中心，以真實案例為基礎，通過呈現典型事件情境，引導學生發現、分析、解決問題，從而掌握理論、提高創新能力的一種專業學位研究生重要的教學方式[4]。案例教學法興起于1920年，美國哈佛商學院將商業管理的真實事件作為教學案例，引導學生參與課堂討論，取得了較好的教學效果。案例教學于1990年后引入我國，在專業學位研究生教學改革中，為創新教學模式帶來巨大轉變：加強了課堂上的師生互動，提高了課堂活躍性；豐富了教學方法與手段；增強了理論聯系實際。

教育部《關于加強專業學位研究生案例教學和聯合培養基地建設的意見》（教研〔2015〕1號）指出，重視案例編寫，提高案例質量；積極開展案例教學，創新教學模式；加強師資培訓與交流，開展案例教學研究[5]。加強案例教學是強化專業學位研究生實踐能力培養，促進教學與實踐有機融合的重要途徑。工科專業課有較多的圖片資料，材料與化工安全工程所涉及的部分內容還有大量的視頻與真實情境，采用案例教學對于課堂內容的消化與吸收也是有效的輔助教學手段。

因此，案例教學對于強化專業學位研究生的實踐能力、創新能力培養有非常重要的意義，是專業學位研究生培養模式改革的重要手段。

（二）? 本課程采用案例教學法的意義

材料與化工安全工程課程為材料與化工專業學位研究生的專業必修課。材料與化工安全工程課程的主要內容有毒物學與工業衛生、泄漏源模型、有毒物質泄漏及擴散模型、火災爆炸、防火防爆、泄壓系統、反應熱危險性、納米材料危險特性、金屬材料安全可靠性和輻射防護與核安全文化等。材料與化工生產具有工藝復雜、原材料有毒、產品易燃易爆、反應放熱及核輻射等特點，本課程通過教授材料、化工、核化工生產中的危險因素，事故應急救援與處置等，增強學生的安全意識，培養學生的獨立思維和解決問題的能力，增加研究生的材料及化工安全知識和增強其安全生產意識，為將來從事材料、化工相關行業打下良好的基礎[6]。傳統的教學方法為課堂授課，由于較多的教學內容與理論知識，幾乎采取“滿堂灌”的教學模式，學生聽課效果不好，課堂接受知識程度也較差。本教學團隊分析了材料與化工安全工程課程特點與教學過程中的難點，提出并實踐了案例教學，引入圖片、視頻等多種媒介，使學生的積極性明顯提升，極大地增強了教學效果。

在專業學位研究生創新能力培養過程中，本課程采用案例教學法的意義：①改變傳統教學模式，將理論教學通過“啟發式”“引導式”“研討式”融入實踐教學，使學生在課程上獨立思考。由于采用真實的案例，學生的積極性很高，事件的啟示也很深刻。②案例庫可長期使用，每年需補充新的案例，豐富教學內容。③案例教學可提高學生的實踐創新能力，滿足培養高層次創新型、應用型人才的要求。④案例教學可提高教師的教學能力和水平，提升教師的工程實踐背景。

二? 案例教學法在材料與化工安全工程中應用的效果

（一）? 真實案例融入課程思政教育

目前，90%以上的研究生為從未參加工作的大學畢業生，對實驗室安全、生產安全沒有切身體會與深入的認識。在進入實驗室或入企實踐初期，還要進行相關的安全培訓，考核合格才允許從事科研工作。但學生往往將這種培訓當成一次考試，沒有深層次的認識。因此，在案例教學過程中，不僅要教會學生各種安全問題及處理方式，還要使學生從思想上對安全工程有深刻的理解與認知，在實踐工作中做到專業而全面。

在專業教學中充分挖掘思想政治教育的資源，同時強化立德樹人意識在專業課教學中的作用，在課堂理論教學與案例教學的傳授過程中，注重教化教育理念的滲透[7]。本課程采用真實案例，如某大學實驗室的爆炸事件，究其原因不得不令人深思。在案例教學中融入課程思政教育，可補充學生專業知識與武裝學生的頭腦，從而指導實踐工作。

印度博帕爾毒氣泄漏案：位于博帕爾的美國聯合碳化物屬下的聯合碳化物（印度）有限公司的一家農藥廠在1984年12月3日凌晨發生異氰酸甲酯（MIC）泄漏，泄漏量達到驚人的30噸，隨著液體的流動傳播，最終導致2萬多人喪生，20萬人受到波及。如此慘烈的事故讓我們不得不提高警惕，在生產過程中，提高經濟效益不能以降低設備安全防護措施為代價。課上講述該案例時，多數同學對該事故中喪生的人數之多感到驚訝，也深刻認識到安全的重要性。化工行業的生產過程本就存在各種潛在的危險，這就要求企業不僅要有產業發展規劃，更要有安全規劃，對各種可能發生的安全事故做預案準備，并對生產及維修工人進行安全教育，提前備好防毒面具等防護裝備，不能讓工人在遇到危險時手足無措。

同學們表示，要用學到的專業知識減少生產事故的發生，造福社會。

（二）? 案例教學提升課堂互動

本課程理論內容較多，傳統的教學模式多為“填鴨式”，課堂氣氛過于沉悶，學生應付考試之后也不會有太深刻的印象。案例教學實施過程中，老師提前布置作業，讓學生查閱資料后在課堂上進行討論與深入，一次次事件就是一個個活躍課堂的開端。學生積極參與到案例收集、整理與分析的過程中，對案例涉及的理論往往會有深入的認識和理解，不僅學習到了理論，也豐富了實踐技能。

在本課程的教學過程中，以毒物學與工業衛生這部分內容為例，上課前讓學生提前查找劇毒物污染萊茵河事件，在課程上進行分組討論，不僅了解了劇毒物對生物體的影響，還提到每種劇毒物的劑量等，有的同學還延伸到印度博帕爾毒氣泄漏案，為下一章泄漏源模型做好鋪墊。通過學習與交流，學生掌握了已知有毒物毒性知識及管理知識。

8·12天津濱海新區爆炸事故的照片展示及視頻播放，給學生留下很深的印象并造成較大沖擊，事故的起因是違規大量儲存的硝化棉在搬運過程中因員工的粗暴操作，使得硝化棉在裝箱時出現了包裝破損及硝化棉散落的現象。高溫導致硝化棉燃燒，引燃鄰近的硝酸銨發生第一次爆炸，距離此爆炸點的其他氧化性物質等發生了二次爆炸。雖然后續進行了事故處置與追責，但是這次事故造成的巨大傷害引人深思與警醒。學生課上都發表了自己對本次事件的看法及與課堂知識的關系。通過對安全事故的了解與學習，學生更加深刻地認識到強化自身安全意識及責任的重要性。意識決定行動，細節決定成敗，事故的背后勢必隱藏著數次的生產安全隱患。這就要求相關從業人員及政府有關部門強化自身的安全防范意識，將制度落實到實處，重視生產過程中出現的每一個問題，在細節處做好預防工作以減少隱患的發生。

案例教學過程中，課堂氛圍十分活躍，有的學生對某些事件記憶猶新、印象深刻，結合理論學習，對企業安全工程知識有深入的認知與重視，極大地避免未來事故的發生。

（三）? 案例教學促進安全工程知識吸收

安全工程的知識對于從事材料與化工行業的專業學位研究生非常重要，因此，本課程的教學目的是要求學生掌握多數章節的內容。如何做到將知識吸收而不是為了完成一門課程的學習呢？活躍的、有序的、有設計的課堂教學是非常有必要的。

在本課程的教學過程中，引入11·22青島輸油管道爆炸事件，分析該事件的成因，主要是因為海水倒灌導致管道腐蝕變薄，管道破裂導致原油泄漏。在原油泄漏之后，現場處理人員又利用液壓破碎錘對地下管道蓋板進行鉆孔，碰撞產生火花，引起油氣的爆炸。通過案例分析與討論，學生掌握了金屬腐蝕概念、腐蝕的特征、腐蝕的危害、腐蝕的控制、材料腐蝕程度的表示方法、腐蝕的檢測及金屬材料安全可靠性等知識。通過案例引入腐蝕管理的內涵、理念與重要性。侯保榮院士提到，腐蝕管理需要全員參與，這樣才有可能將事故的危害降到最低。

火災爆炸章節中，引入2·18清華大學一實驗室爆炸事故，事故的原因是使用氫氣過程中造成氫氣燃燒并發生爆炸。通過案例分析與課堂討論，學生掌握了燃燒三角形及燃燒四面體、燃燒條件及機理、爆燃與爆轟等知識，同學們還提到粉塵爆炸及10·24南京航天航天大學實驗室爆燃事故的原因。通過案例引入實驗室安全的重要性、火災及爆炸原因的預防措施等，大大提升了學生們的安全意識。課堂上播放了邦斯菲爾德油庫爆炸的視頻，是蒸氣云爆炸的典型案例，由于油罐液位計失靈，管網持續送料，導致在儲罐圍堰區域形成爆炸性汽油蒸氣云，操作人員沒有及時發現液位計的損壞，導致蒸氣云不斷擴大而沒有急救措施，最終發生多次爆炸，造成巨大人員傷亡和財產損失。該事故的發生過程警示了學生，從安全角度出發，防止蒸氣云爆炸最好的方法是阻止物質的釋放，同時也要安裝自動隔斷閥以便泄漏初期能及時關閉系統，對操作人員進行安全培訓，讓安全二字時刻懸掛心間。課堂學習過程中，學生們都增強了安全意識，將安全知識與化工生產過程聯系了起來。課程結束后，針對案例教學設計了不記名調查問卷，參與人數為150人，設計了如下6個題目：A.案例教學對本課程目標達成度；B.案例教學加深了對本課程知識點的記憶；C.應用本課程的知識分析工程問題；D.您在課堂上專注于學習的時間比例是多少；E.本課程的案例對您的警示深入程度；F.這門課對您今后選擇本專業發展的影響程度？圖1為案例教學調查問卷結果。從圖1中可看出，通過案例教學，學生認為案例較生動形象，課程目標達成度為95%；案例教學鞏固加深了本課程知識點的記憶，平均值為90%；通過對具體案例的分析，應用本課程的知識分析工程問題達到98%，這對于專業學位研究生的分析工程問題能力有較好的提升作用；案例教學過程中，學生課堂關注度比純理論授課高，達到88%；本課程的個別案例采用視頻的方式，直觀地看到事故造成的后果與損失，對學生警示深刻，達到96%，多數學生表示以后工作中一定從多方面注意安全問題，減少不必要的損失與事故；最后一個問題“這門課對您今后選擇本專業發展的影響程度？”，僅有26%的同學認為，材料與化工過程涉及到的安全問題教多，會對其就業方向有影響，大多數同學表示愿意從事本專業，提升自己專業知識，重視安全問題。

（四）? 促進產教融合，提升應用型人才培養質量

專業學位碩士研究生的培養途徑為產教融合，培養重點是實踐創新能力[8]。哈爾濱工程大學煙臺研究院材料與化工專業碩士學位研究生的培養模式為一年級在校內上理論課，二年級進入企業進行課題研究，三年級在企業與學校雙向流動，完成畢業論文，進行答辯。培養目標是為企業輸送專業型、復合型、創新型的人才。為了進一步深化產教融合，煙臺研究院材料與化工專業與萬華化學集團股份有限公司、煙臺東誠藥業集團股份有限公司、泰和新材集團股份有限公司分別設立三個“專班”：“萬華集團卓越工程師”“東誠藥業卓越工程師”“泰和新材卓越工程師”。企業參與研究生招生、課程大綱制定，“專班”的學生研二時要去相應的企業進行科研課題研究，因此，企業很重視學生的實踐能力與創新能力的培養。企業派出專家到高校為研究生授課甚至參與校企聯合課程（企業專家授課超過50%），參與一年級理論學習過程。后期的教學大綱修訂中，本課程針對不同“專班”有不同的內容，比如“萬華集團卓越工程師”，以化工方向的安全工程為主；“東誠藥業卓越工程師”增加了核安全方面的內容；“泰和新材卓越工程師”增加了材料類的安全內容，采用“訂單式”的培養模式，以滿足不同“專班”的需求，做到與入企實踐的有機銜接。學校組織教師學生去當地企業參觀學習，能更直觀地了解到企業安全的重要性，不僅提升了學校教師的實踐能力，也極大地拓寬了學生的視野。企業中有較多的關于安全工程的實際案例，企業專家參與課堂豐富了案例教學，可提升應用型人才的培養質量，深化產教融合。

三? 結束語

本文將案例教學法應用于材料與化工安全工程課程，將真實事件案例融入到課堂理論教學中，提升專業學位研究生的創新能力與實踐能力。與傳統的課堂教學方式相比，案例教學法可以有效地激發學生的學習積極性，提高課堂的互動能力，促進理論知識的吸收，并在案例教學中融入課程思政教育，提升學生的安全工程意識與思維能力。案例教學模式可促進產教融合，有助于專業學位研究生人才培養質量的提高。在今后的教學過程中，繼續收集典型案例，完善案例庫，使案例教學真正成為提升專業學位研究生創新能力和實踐能力的一種行之有效的教學方法。

參考文獻：

[1] 仰和芝，張德乾.服務項目教學模式在社會工作碩士專業學位研究生培養中的運用——基于井岡山大學的實踐[J].學位與研究生教育，2018（1）：12-17.

[2] 中華人民共和國教育部.國務院學位委員會教育部關于印發《專業學位研究生教育發展方案（2020—2025）》的通知[EB/OL].（2020-09-25）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/moe_826/202009/t20200930_492590.html.

[3] 熊先青，周卓蓉.“雙一流”背景下工程碩士專業學位課程案例庫建設探討[J].家具，2020，41（3）：104-109.

[4] 李延勛，李聰聰，高曉強，等.《化工安全工程》課程案例教學實踐[J].廣州化工，2021，49（12）：208-209.

[5] 中華人民共和國教育部.教育部關于加強專業學位研究生案例教學和聯合培養基地建設的意見（教研〔2015〕1號）[EB/OL].（2015-05-11）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/moe_826/201505/t20150511_189480.html.

[6] 朱麗霞，吳棒.高校課程思政教學案例庫建設研究[J].黃岡師范學院學報，2021，41（5）：92-96.

[7] 李雪琴，張海洋，賈鑫，等.《高等分離過程》課程案例庫建設探討[J].教育教學論壇，2016，39：185-186.

[8] 李紅麗，趙正燕，李卉卉，等.案例教學與傳統教學有機結合的工科教學模式探索——以《儀器分析》為例[J].教育現代化，2022，9（22）：155-158.

基金項目：黑龍江省高等教育教學改革項目“‘多元協同、四位一體研究生學術競賽創新創業實踐能力培養探索”（SJGY20210222）、“‘雙創競賽背景下的‘創新+產業+商業三維一體化學生培養模式的研究與實踐”（SJGY20220103）；哈爾濱工程大學教學改革研究項目“新工科數字化人才培養的多維協同模式探究”（JG2022B0604）

第一作者簡介：王桂香（1978-），女，漢族，山西臨汾人，博士，副教授。研究方向為材料表面改性。