新工科建設背景下化工安全與環保課程案例教學實踐*

涂軍令，張 剛，何運兵，尹輝斌，鐘國玉，劉 鑒，原姣姣

(1 東莞理工學院化學工程與能源技術學院，廣東 東莞 523808；2 東莞職業技術學院物流工程系，廣東 東莞 523808)

近年來，化工安全事故頻發，化工廠污染事故層出不窮。從2015年“8·12天津濱海新區爆炸事故”、2018年“12·26北京交通大學實驗室爆炸事故”等，到2019年“鹽城響水3·21爆炸事故”，無不為化工行業的安全和環保問題拉響了沉重的警報?；て髽I因其自身的特殊性，不可避免的生產或者使用危險化學品，其生產安全和環境保護工作顯得尤其的重要。一旦化工企業發生安全或者環境污染事故，不僅使企業本身蒙受經濟損失、企業聲譽受到影響，而且會危及職工和附近居民的健康和生命。因此，化工安全與環保是化工類企業發展的底線和生命線。教育部、國家安全監管總局《關于加強化工安全人才培養工作的指導意見》指出“面向化工安全生產需要，培養安全意識強、具備一定安全生產知識和能力的高素質勞動者和各級專業技術后備人才”，“使學生掌握化工安全生產特點、化工廠主要風險、化工生產主要安全操作原理與基本技能，具備基本的化工生產風險識別能力、事故預防和處理能力”[1]。2018年發布的《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》將“了解化工生產事故的預測、預防和緊急處理預案等”定為化工與制藥類專業的人才培養基本要求。《化工安全與環?！烦蔀榛づc制藥類專業的一門必修課程，通過該課程的學習，旨在培養學生的安全環保意識，使學生能在實際的安全生產中具有發現、分析、預測、預防和解決安全環保問題的能力，同時承擔安全環保相關的社會責任?；I的畢業生將來大部分會進入化工行業從事生產經營或者管理工作，為了化工行業的可持續發展，在本科教育過程中，培養學生的安全生產和環境保護意識，增強學生的社會責任感已經成為一項重要目標[2]。本文將結合我?；瘜W工程與工藝專業《化工安全與環保》課程的教學實踐，重點探討案例教學法的應用及其教學效果。

1 新工科背景下學生安全環保素養的培養要求

2017年正式推出“新工科”計劃，新工科教育改革發展迅速。鐘登華[3]揭示了新工科建設的內涵，給出如何面向國家需求，聚焦工程教育的挑戰，實施新工科建設戰略。李培根[4]提出工程人才的培養應該注重新素養、空間感、關聯力、想象力、宏思維和批評性思維等方面的能力，從專業、課程和知識體系方面討論新結構，提出新工科的教學和學習方面需要新方法。工程教育的首要目標就是培養學生“解決復雜工程問題”的能力，其次，新工科教育更加注重學科知識的交叉、知識的前沿性人文素養的提高。《化工安全與環保》這門課程涉及的安全問題和環境保護問題都屬于復雜的工程問題，涉及到化工工藝、工廠設計、物流、存儲、工程倫理等各個領域的知識，具有知識點多、學科覆蓋廣、工程性強等特點[5]。新工科背景下，化工專業學生的安全環保素養必須得到更加綜合的提升，才能滿足行業的需求[6]。從日常的實驗課程可以觀察到，很多學生十分缺乏安全環保素養，認為事故離自己很遠，對實驗室的安全規章制度以及儀器操作注意事項沒有引起足夠重視，甚至對日常的安全教育不屑一顧，如果學生畢業后成為化工行業的重要參與者，將存在巨大的安全和環境污染隱患。此外，由于安全環保素養的缺乏，化工專業的學生對本專業的認同度不高，認為化工行業危險高、污染大，對學生離校后擇業以及行業發展具有中國要影響。因此，在化工人才培養的關鍵時期，《化工安全與環?！氛n程承擔著重要的安全環保素養培養任務，一方面要全面提高學生的安全意識，另一方面要培養學生發現、分析、預測、預防和解決安全和環保等復雜工程問題的綜合能力。

2 傳統教學存在的問題

傳統課程所涉及的教學內容依然依托教材，由于教材更新的滯后性，所教內容難以跟上行業的以及技術的發展速度；傳統的教學內容由碎片化的知識點構成，這與化工安全與環保事故的綜合性和復雜性不相符；傳統的教學方式基本以教師為中心，教師教什么，學生學什么；教師講什么，學生聽什么，沒有充分發揮學生的主觀能動性，學生學習興趣不高。為了實現教學內容的新穎性和時代性，提高學生綜合運用所學知識的能力，培養學生學習興趣、學習主動性，激勵學生自主學習，拓展學生思維，啟發學生求知欲望，本人采用案例教學法，以近年來發生的化工安全和環保事故等案例為中心，對教學內容進行重新組織，提高知識的系統性，同時在案例中融入思政元素，培養學生的安全環保意識以及社會責任感。

3 案例教學實踐

3.1 以案例為重構知識體系

案例教學通過篩選典型的事故案例，結合圖片、視頻、調查報告等資料，引導學生運用所學知識對實際案例進行分析和討論，從而實現一定的教學目標。案例教學對于安全環保意識的培養具有重要作用，例如通過引入2018年“12·26北京交通大學實驗室爆炸事故”案例，可以讓學生直觀感受化工實驗室潛藏的危險就在身邊，增強學生的安全防范意識，引導學生在做實驗時遵守實驗室安全規章制度，注重個人衛生防護；通過對事故原因的分析，引入粉塵爆炸相關知識，不但增強了學生的安全意識，同時提高了危險源辨識能力。

表1 傳統的知識體系Table 1 Traditional knowledge system

以案例為中心，也可以有效的整合課本碎片化的知識，從而形成來源于實踐的知識體系，提高學生的處理復雜問題的能力。以“火災、爆炸及防火防爆技術”相關內容為例，課本中涉及到的知識比較分散，分散在第4、5兩個章節，如表1所示。如果按章節順序教學，會有部分內容重復，且知識點之間缺乏聯系，學習起來難免會感覺枯燥，學生注意力不夠集中。如果采用案例教學的方法，引入“8·12天津濱海新區爆炸事故”這個案例，可以在介紹案例的同時，將相關知識點融入其中，按照事故發生的時間順序，經過一定的引申，可以將大部分的知識點概括成一個完整的體系。例如在介紹事故起因(倉庫存儲的硝化棉自燃)時，可以順理成章引入“自燃物質”、“自燃”、“自燃點”相關概念，然后引申出易燃物質的性質及特征；通過總結事故發生到擴大過程中所涉及的危化品(包括氫氧化鈉、硝酸鉀、硝酸銨、氰化鈉、金屬鎂等多達129種)，引入相關的國際國內標準，如GB12268-2012《危險貨物品名表》、GHS全球化學品統一分類和標簽制度；在事故案例分析部分，可以采用讓學生從工廠負責人的角度進行分組討論，如何避免類似事故的發生，培養學生分析解決實際問題的能力。

以案例為中心的教學方式，可以通過一個案例，將涉及到的知識點有機融合在一起，讓學生對知識點有直觀的概念，有助于相關知識的理解；其次，將知識點系統的結合在一起，可以培養學生系統的思維方式和解決復雜問題的能力；還有，結合視頻、多媒體資料，增加小組討論等環節等，可以有效增加學生學習的興趣，培養自主學習和創新思維能力。

3.2 通過案例進行課程思政

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要用好課堂教學這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。課程思政要求高校所有的課程都要成為思想的載體，發揮思政教育的功能，除了傳授專業知識，培養專業能力，還要對大學生的人生觀、世界觀和價值觀進行塑造。而好的思想政治工作應該像鹽，最好的方式是將鹽溶解到各種食物中自然而然吸收。這就要求我們將思政元素整合到教學過程，要與專業教育的內容有機結合起來，做到潤物細無聲[7]?！痘ぐ踩c環?！愤M行課程思政的有效方式就是利用案例。如圖1所示，在案例分析的最后播放事故紀錄片(《烈焰中的雕像——天津塘沽爆炸救援紀實》)，或警示紀錄片，讓學生直觀感受化工安全事故對人類的災難性影響，讓學生自發地思考作為化工專業的學生肩負的安全責任；通過觀看事故過程中消防員與官兵挺身而出、赴湯蹈火，舍生忘死地“最美逆行”，學習他們的奉獻精神，思考生命的意義，增強學生的安全意識。

圖1 以案例為中心的知識體系Fig.1 Knowledge system of case teaching

3.3 案例教學效果評價

課程案例教學法的評價采用問卷調查的方式進行，本學期共有104名本科生參與課程學習，全部參與問卷調查，問卷調查結果匯總于表2。從表中可以看出，學生普遍認為(超過80%)案例教學法比傳統的教學方法效果更好，可以有效激發學習興趣，更容易掌握和理解知識，能夠獲取更多的擴展知識，提高了發現問題的能力，學生的安全意識得到明顯增強。從問卷最后一個問題的分析來看，案例教學方法還需要進一步改進。主要問題集中在很多案例介紹，文字部分比較多，希望加入更多的現場視頻資料，因為事故的突發性，事故過程會有資料缺失，后續可以采用動畫制作的方式還原現場，同時可以活躍課堂的氣氛。其次，是關于化學品泄漏和擴散模型章節，由于理論性較強，涉及到流體力學，特別是空氣動力學方面的知識，學生希望通過建立模型更加直觀的理解擴散的過程，該章節的教學設計還需要進一步加強。

表2 案例教學效果評價調查問卷Table 2 Questionnaire on case teaching effect (%)

4 結 語

隨著“新工科”教育和課程思政的深入推進，《化工安全與環?！氛n程采用傳統的教學方法已經難以適應化工行業對安全生產和環境保護的新需求。通過以案例教學為核心的教學方式，可以最大限度的系統化課程知識體系，有機融合思政元素。實踐表明，這些改革有利于學生系統掌握課程知識，提高學生發現問題、分析問題和解決復雜工程問題的能力；同時，學生的安全環保意識和社會責任感的也得到明顯的提升。