化工安全實驗教學改革探索

程家驥，王 勇，張 峰

(青島科技大學 環境與安全工程學院，山東 青島 266042)

“化工安全”是安全工程本科專業課程體系的重要組成部分，主要以化工工業中的安全問題為核心，以基礎化學為理論基礎，綜合在化工生產過程中由于高溫、高壓等不安全因素有可能導致的燃燒、爆炸、泄露、中毒等安全事故問題，最終形成的一門兼顧基礎知識和綜合應用的專業課程[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”課程在實現安全工程專業人才培養目標、促進化工安全生產等方面中發揮著重要的作用。其中“化工安全實驗”作為課程學習的一個重要環節，能夠使學生更加直觀的學習相關內容，通過實際操作和觀察更加深刻的理解其中的知識體系和內涵，是培養學生根據所學知識，結合實際情況，發現問題、解決問題能力的重要途徑[2-3]。

1 現有實驗課程體系存在的主要問題

青島科技大學是一所以化工為特色省屬重點學校，化學、材料科學、工程學等3個學科進入全球ESI學科排名前1%。我校安全工程專業成立于2004年，成立之初就確定了以化工安全為重點的建設思路，至今已為山東省以及附近地區培養了大批化工安全技術及管理類專業人才，對實現化工企業安全生產和地方經濟建設做出了重要貢獻[4]。“化工安全實驗”作為本校安全工程專業實踐環節培養方案中一門重要的核心課程，主要是為了培養學生從事化工生產安全管理、應急處置等方面的能力，以解決現有化工生產從業人員安全專業知識不足的問題[5]。由于該課程涉及內容較廣、知識層次較為復雜，現階段被拆分成“化工安全基礎實驗”和“化工安全綜合實驗”兩門課程分別在第6學期和第7學期開設。其中，“化工安全基礎實驗”旨在教授學生通過實驗測試獲取燃燒熱、自燃點、熱危害等化學品安全信息，觀察記錄化工管路氣體泄漏場景、化學品燃燒過程的行為及油品燃燒沸溢噴濺等現象。“化工安全綜合實驗”知識體系更加復雜，主要是采用實驗方法研究物料泄漏對工藝參數的影響，運用熱輻射儀、遇水反應儀、氨氣檢測儀等設備驗證所學理論知識。通過兩個階段的實驗項目操作，培養學生分析復雜化工生產問題、設計針對多種化工事故解決方案及相關科學研究的能力。

隨著教學方法和設備的更新，培養思路的進步，特別是“工程認證”對專業教學更高的要求，“化工安全實驗”教學在課程內容、教學方法、課時安排、考核內容等方面存在一系列問題。

(1)實驗教學方式不能做到因材施教。本課程實驗設置在第6學期和第7學期，學生的大學生涯過半，已經具備了一定的專業知識和能力。同時，不同學生之間的知識水平也出現了差距[6]。對于相同的實驗，有些學生基礎較差，需要通過更多的時間親自動手和觀察去理解和領悟知識點，并且在實驗過程中需要老師重點講解，而有的同學已經通過課堂學習和課外實踐掌握了大部分實驗的內容，對實驗儀器的操作和實驗原理較為熟悉，整個實驗過程只需機械式的動手操作，不能使自己的能力通過實驗課程得到進一步提升。

(2)實驗成績考核內容主觀性過強。化工安全實驗課程成績由實驗成績和考試成績組成，分別占比70%和30%，其中實驗成績又包括了預習報告成績(10%)，實驗操作成績(30%)，實驗報告成績(60%)。比例較大的實驗成績中的報告成績主要依據學生提交的預習報告和實驗報告進行評分，不能客觀的反應學生真實的預習情況和創新能力，而實驗操作成績沒有固定的評定標準，不能真正的做到對每個學生的公平統一[7]。特別是大分部實驗項目以小組為單位進行，造成部分學生沒有真正的參與實驗，教師也無法做到全過程實時跟蹤，操作成績打分會出現偏差，而且以實驗報告為標準的打分也無法分辨和杜絕學生抄襲同組其他人員結果數據的現象。

2 化工安全實驗教學改革

根據化工安全實驗教學過程中存在的主要問題，分別從優化實驗內容安排、調整實驗教學方式、設立開放型實驗室、建立多種實驗成績考核標準等方面進行改革。改革后的化工安全實驗教學在滿足教學大綱、專業認證條件等要求的前提下，根據學生自身情況，培養學生運用化工安全理論知識解決科學研究以及實際生產問題的能力，使他們能夠更加深刻的理解化工安全問題預防策略，系統的培養他們發現問題、查閱文獻、設計實驗、現代化儀器分析、數據整理、科學論文撰寫等一系列能力。

2.1 調整實驗教學方式

“因材施教”是自古以來我國重要的教育教學思想，它從學生個人能力出發，根據不同學生的實際情況，分類教學，使每個學生都能夠最大程度的獲取知識。為了使每個學生都能根據自己的實際情況進行學習，也為了使教師能夠有的放矢的進行個性化教育，我們將化工安全實驗內容進行了重新編排，并結合慕課教育，加入預習考核，然后進行分類教學，具體流程如圖1。

圖1 分類教學流程圖

現有實驗內容被重新分為兩大部分：觀察操作型實驗部分和科研設計型實驗部分。其中，觀察操作型實驗在第6學期開設，主要是為了能夠使學生了解化工生產過程中可能產生的危險，以觀察、模擬為主，不僅可以使學生初步了解化工工藝過程，還能為其在大四階段擇業和進修選擇提供參考。在實驗開始前，學生利用慕課對實驗課程進行預習，然后課程教師通過試題測試的方式進行預習考核。根據考核成績會將學生分成兩部分，預習考核成績前30%的學生可以自由選擇實驗時間，實驗過程中教師進行操作輔導，預習考核成績后70%的學生需要按照教師安排的固定時間進行實驗，操作前教師會對實驗內容進行講解。

科研設計型實驗在第7學期開設，主要是為了能夠使學生了解科研儀器測試原理并且可以正確使用儀器進行分析測試，為以后繼續從事學科專業研究的同學打下基礎。科研設計型實驗的教學模式與觀察操作型實驗的教學模式大致相同，只是鑒于大四學生對于所學專業有了一定認識，并且處于個人選擇的關鍵時期，特別在教學過程中增加了學生自主選擇的權利，使教學環節更能體現出以學生為中心的特點。對于選擇科學研究型實驗的學生，鼓勵其結合大學生創新訓練計劃項目或者畢業論文進行實驗設計。

通過慕課預習、考核分流的這種教學模式可以給學生更多的選擇權，讓學生根據自己的實際情況選擇學習方式，可以更好地做到個性化培養。同時這種方式也分散了學生做實驗的時間，增加了實驗設備的利用率，也使學生有更多的時間親自操作儀器設備。

2.2 設立實驗考核標準

為了使實驗成績更好地體現學生的真實水平，基于現有多模式實驗教學方式設立實驗考核標準，綜合考查學生實驗前的預習、實驗設計及操作技能、實驗數據分析、實驗報告等多個環節，使最終的課程成績更加公正、客觀。新設立的實驗考核標準區分觀察操作型實驗和科研設計型實驗。其中觀察操作型實驗的最終成績由預習考核(20%)、實驗操作(自主實驗型20%，常規操作型30%)、實驗報告(自主實驗型30%，常規操作型20%)、考試成績(30%)4個部分組成。科研設計型實驗中的科學研究型實驗最終成績由預習考核(20%)、實驗方案(30%)、報告論文(30%)、考試成績(20%)4個部分組成；常規操作型實驗最終成績由預習考核(20%)、實驗操作(30%)、實驗報告(20%)、考試成績(30%)4個部分組成。

實驗預習通過試題測試的形式主要考察學生的自學效果，使學生在實驗前通過慕課了解實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗注意事項等。實驗操作主要考察學生操作是否規范、參與實驗是否積極、實驗過程能夠積極思考等。實驗報告主要考察學生撰寫科研報告的能力，其中主要要求結構完整、思路清晰、數據分析合理、作圖規范等。考試成績主要是以試題的形式考察學生對實驗項目的整體掌握情況，主要包括是否理解實驗原理、能否設計實驗、對儀器設備的熟悉程度等。對于進行科學研究型實驗的同學，重點考察其實驗設計方案以及最后撰寫的科技論文情況。

3 結束語

實驗課程是學生理論知識實踐的重要途徑，對于培養學生的動手能力、發現問題、解決問題和創新能力具有重要的意義。只有不斷地改革和探索新的教學模式，才能更有效地提高實驗教學效果。“化工安全實驗”課程是理論課程的重要補充，在培養化工安全人才中發揮著重要的作用。為了增強本課程教學質量，從教學方法、課程安排、考核方式等方面問題入手，對實驗教學體系進行改革。將現有實驗測試儀器進行重構設計，使學生能夠更好地理解復雜測試儀器的工作原理及輸出結果的含義；發揚“因材施教”的思想，結合慕課教育將工安全實驗內容進行了重新編排，實施分類教學，最大程度地滿足不同層次學生學習的需要，給學生提供了獨立思考的空間，同時還提高了實驗室的利用效率；結合新的教學模式，改變原有的考核方式，使實驗成績能更好的體現學生的真實水平。

青島科技大學安全工程專業是面向化工安全生產的具有行業特色的專業，化工安全實驗作為本專業課程體系的重要組成，需要不斷探索、不斷創新，結合時代和實際生產情況，從根本上發現和解決目前實驗課程中潛在的問題，使課程能夠更好地提高學生的專業知識和綜合能力，為安全工程特色人才的培養提供堅實的保障。