新工科建设背景下化工安全与环保课程案例教学实践*

涂军令，张 刚，何运兵，尹辉斌，钟国玉，刘 鉴，原姣姣

(1 东莞理工学院化学工程与能源技术学院，广东 东莞 523808；2 东莞职业技术学院物流工程系，广东 东莞 523808)

近年来，化工安全事故频发，化工厂污染事故层出不穷。从2015年“8·12天津滨海新区爆炸事故”、2018年“12·26北京交通大学实验室爆炸事故”等，到2019年“盐城响水3·21爆炸事故”，无不为化工行业的安全和环保问题拉响了沉重的警报。化工企业因其自身的特殊性，不可避免的生产或者使用危险化学品，其生产安全和环境保护工作显得尤其的重要。一旦化工企业发生安全或者环境污染事故，不仅使企业本身蒙受经济损失、企业声誉受到影响，而且会危及职工和附近居民的健康和生命。因此，化工安全与环保是化工类企业发展的底线和生命线。教育部、国家安全监管总局《关于加强化工安全人才培养工作的指导意见》指出“面向化工安全生产需要，培养安全意识强、具备一定安全生产知识和能力的高素质劳动者和各级专业技术后备人才”，“使学生掌握化工安全生产特点、化工厂主要风险、化工生产主要安全操作原理与基本技能，具备基本的化工生产风险识别能力、事故预防和处理能力”[1]。2018年发布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》将“了解化工生产事故的预测、预防和紧急处理预案等”定为化工与制药类专业的人才培养基本要求。《化工安全与环保》成为化工与制药类专业的一门必修课程，通过该课程的学习，旨在培养学生的安全环保意识，使学生能在实际的安全生产中具有发现、分析、预测、预防和解决安全环保问题的能力，同时承担安全环保相关的社会责任。化工专业的毕业生将来大部分会进入化工行业从事生产经营或者管理工作，为了化工行业的可持续发展，在本科教育过程中，培养学生的安全生产和环境保护意识，增强学生的社会责任感已经成为一项重要目标[2]。本文将结合我校化学工程与工艺专业《化工安全与环保》课程的教学实践，重点探讨案例教学法的应用及其教学效果。

1 新工科背景下学生安全环保素养的培养要求

2017年正式推出“新工科”计划，新工科教育改革发展迅速。钟登华[3]揭示了新工科建设的内涵，给出如何面向国家需求，聚焦工程教育的挑战，实施新工科建设战略。李培根[4]提出工程人才的培养应该注重新素养、空间感、关联力、想象力、宏思维和批评性思维等方面的能力，从专业、课程和知识体系方面讨论新结构，提出新工科的教学和学习方面需要新方法。工程教育的首要目标就是培养学生“解决复杂工程问题”的能力，其次，新工科教育更加注重学科知识的交叉、知识的前沿性人文素养的提高。《化工安全与环保》这门课程涉及的安全问题和环境保护问题都属于复杂的工程问题，涉及到化工工艺、工厂设计、物流、存储、工程伦理等各个领域的知识，具有知识点多、学科覆盖广、工程性强等特点[5]。新工科背景下，化工专业学生的安全环保素养必须得到更加综合的提升，才能满足行业的需求[6]。从日常的实验课程可以观察到，很多学生十分缺乏安全环保素养，认为事故离自己很远，对实验室的安全规章制度以及仪器操作注意事项没有引起足够重视，甚至对日常的安全教育不屑一顾，如果学生毕业后成为化工行业的重要参与者，将存在巨大的安全和环境污染隐患。此外，由于安全环保素养的缺乏，化工专业的学生对本专业的认同度不高，认为化工行业危险高、污染大，对学生离校后择业以及行业发展具有中国要影响。因此，在化工人才培养的关键时期，《化工安全与环保》课程承担着重要的安全环保素养培养任务，一方面要全面提高学生的安全意识，另一方面要培养学生发现、分析、预测、预防和解决安全和环保等复杂工程问题的综合能力。

2 传统教学存在的问题

传统课程所涉及的教学内容依然依托教材，由于教材更新的滞后性，所教内容难以跟上行业的以及技术的发展速度；传统的教学内容由碎片化的知识点构成，这与化工安全与环保事故的综合性和复杂性不相符；传统的教学方式基本以教师为中心，教师教什么，学生学什么；教师讲什么，学生听什么，没有充分发挥学生的主观能动性，学生学习兴趣不高。为了实现教学内容的新颖性和时代性，提高学生综合运用所学知识的能力，培养学生学习兴趣、学习主动性，激励学生自主学习，拓展学生思维，启发学生求知欲望，本人采用案例教学法，以近年来发生的化工安全和环保事故等案例为中心，对教学内容进行重新组织，提高知识的系统性，同时在案例中融入思政元素，培养学生的安全环保意识以及社会责任感。

3 案例教学实践

3.1 以案例为重构知识体系

案例教学通过筛选典型的事故案例，结合图片、视频、调查报告等资料，引导学生运用所学知识对实际案例进行分析和讨论，从而实现一定的教学目标。案例教学对于安全环保意识的培养具有重要作用，例如通过引入2018年“12·26北京交通大学实验室爆炸事故”案例，可以让学生直观感受化工实验室潜藏的危险就在身边，增强学生的安全防范意识，引导学生在做实验时遵守实验室安全规章制度，注重个人卫生防护；通过对事故原因的分析，引入粉尘爆炸相关知识，不但增强了学生的安全意识，同时提高了危险源辨识能力。

表1 传统的知识体系Table 1 Traditional knowledge system

以案例为中心，也可以有效的整合课本碎片化的知识，从而形成来源于实践的知识体系，提高学生的处理复杂问题的能力。以“火灾、爆炸及防火防爆技术”相关内容为例，课本中涉及到的知识比较分散，分散在第4、5两个章节，如表1所示。如果按章节顺序教学，会有部分内容重复，且知识点之间缺乏联系，学习起来难免会感觉枯燥，学生注意力不够集中。如果采用案例教学的方法，引入“8·12天津滨海新区爆炸事故”这个案例，可以在介绍案例的同时，将相关知识点融入其中，按照事故发生的时间顺序，经过一定的引申，可以将大部分的知识点概括成一个完整的体系。例如在介绍事故起因(仓库存储的硝化棉自燃)时，可以顺理成章引入“自燃物质”、“自燃”、“自燃点”相关概念，然后引申出易燃物质的性质及特征；通过总结事故发生到扩大过程中所涉及的危化品(包括氢氧化钠、硝酸钾、硝酸铵、氰化钠、金属镁等多达129种)，引入相关的国际国内标准，如GB12268-2012《危险货物品名表》、GHS全球化学品统一分类和标签制度；在事故案例分析部分，可以采用让学生从工厂负责人的角度进行分组讨论，如何避免类似事故的发生，培养学生分析解决实际问题的能力。

以案例为中心的教学方式，可以通过一个案例，将涉及到的知识点有机融合在一起，让学生对知识点有直观的概念，有助于相关知识的理解；其次，将知识点系统的结合在一起，可以培养学生系统的思维方式和解决复杂问题的能力；还有，结合视频、多媒体资料，增加小组讨论等环节等，可以有效增加学生学习的兴趣，培养自主学习和创新思维能力。

3.2 通过案例进行课程思政

***总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要用好课堂教学这个主渠道，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。课程思政要求高校所有的课程都要成为思想的载体，发挥思政教育的功能，除了传授专业知识，培养专业能力，还要对大学生的人生观、世界观和价值观进行塑造。而好的思想政治工作应该像盐，最好的方式是将盐溶解到各种食物中自然而然吸收。这就要求我们将思政元素整合到教学过程，要与专业教育的内容有机结合起来，做到润物细无声[7]。《化工安全与环保》进行课程思政的有效方式就是利用案例。如图1所示，在案例分析的最后播放事故纪录片(《烈焰中的雕像——天津塘沽爆炸救援纪实》)，或警示纪录片，让学生直观感受化工安全事故对人类的灾难性影响，让学生自发地思考作为化工专业的学生肩负的安全责任；通过观看事故过程中消防员与官兵挺身而出、赴汤蹈火，舍生忘死地“最美逆行”，学习他们的奉献精神，思考生命的意义，增强学生的安全意识。

图1 以案例为中心的知识体系Fig.1 Knowledge system of case teaching

3.3 案例教学效果评价

课程案例教学法的评价采用问卷调查的方式进行，本学期共有104名本科生参与课程学习，全部参与问卷调查，问卷调查结果汇总于表2。从表中可以看出，学生普遍认为(超过80%)案例教学法比传统的教学方法效果更好，可以有效激发学习兴趣，更容易掌握和理解知识，能够获取更多的扩展知识，提高了发现问题的能力，学生的安全意识得到明显增强。从问卷最后一个问题的分析来看，案例教学方法还需要进一步改进。主要问题集中在很多案例介绍，文字部分比较多，希望加入更多的现场视频资料，因为事故的突发性，事故过程会有资料缺失，后续可以采用动画制作的方式还原现场，同时可以活跃课堂的气氛。其次，是关于化学品泄漏和扩散模型章节，由于理论性较强，涉及到流体力学，特别是空气动力学方面的知识，学生希望通过建立模型更加直观的理解扩散的过程，该章节的教学设计还需要进一步加强。

表2 案例教学效果评价调查问卷Table 2 Questionnaire on case teaching effect (%)

4 结 语

随着“新工科”教育和课程思政的深入推进，《化工安全与环保》课程采用传统的教学方法已经难以适应化工行业对安全生产和环境保护的新需求。通过以案例教学为核心的教学方式，可以最大限度的系统化课程知识体系，有机融合思政元素。实践表明，这些改革有利于学生系统掌握课程知识，提高学生发现问题、分析问题和解决复杂工程问题的能力；同时，学生的安全环保意识和社会责任感的也得到明显的提升。