化工安全实验教学改革探索

程家骥，王 勇，张 峰

(青岛科技大学 环境与安全工程学院，山东 青岛 266042)

“化工安全”是安全工程本科专业课程体系的重要组成部分，主要以化工工业中的安全问题为核心，以基础化学为理论基础，综合在化工生产过程中由于高温、高压等不安全因素有可能导致的燃烧、爆炸、泄露、中毒等安全事故问题，最终形成的一门兼顾基础知识和综合应用的专业课程[1]。近年来，虽然国家和政府对化工安全更为重视，但是，化工事故仍然层出不穷。因此，“化工安全”课程在实现安全工程专业人才培养目标、促进化工安全生产等方面中发挥着重要的作用。其中“化工安全实验”作为课程学习的一个重要环节，能够使学生更加直观的学习相关内容，通过实际操作和观察更加深刻的理解其中的知识体系和内涵，是培养学生根据所学知识，结合实际情况，发现问题、解决问题能力的重要途径[2-3]。

1 现有实验课程体系存在的主要问题

青岛科技大学是一所以化工为特色省属重点学校，化学、材料科学、工程学等3个学科进入全球ESI学科排名前1%。我校安全工程专业成立于2004年，成立之初就确定了以化工安全为重点的建设思路，至今已为山东省以及附近地区培养了大批化工安全技术及管理类专业人才，对实现化工企业安全生产和地方经济建设做出了重要贡献[4]。“化工安全实验”作为本校安全工程专业实践环节培养方案中一门重要的核心课程，主要是为了培养学生从事化工生产安全管理、应急处置等方面的能力，以解决现有化工生产从业人员安全专业知识不足的问题[5]。由于该课程涉及内容较广、知识层次较为复杂，现阶段被拆分成“化工安全基础实验”和“化工安全综合实验”两门课程分别在第6学期和第7学期开设。其中，“化工安全基础实验”旨在教授学生通过实验测试获取燃烧热、自燃点、热危害等化学品安全信息，观察记录化工管路气体泄漏场景、化学品燃烧过程的行为及油品燃烧沸溢喷溅等现象。“化工安全综合实验”知识体系更加复杂，主要是采用实验方法研究物料泄漏对工艺参数的影响，运用热辐射仪、遇水反应仪、氨气检测仪等设备验证所学理论知识。通过两个阶段的实验项目操作，培养学生分析复杂化工生产问题、设计针对多种化工事故解决方案及相关科学研究的能力。

随着教学方法和设备的更新，培养思路的进步，特别是“工程认证”对专业教学更高的要求，“化工安全实验”教学在课程内容、教学方法、课时安排、考核内容等方面存在一系列问题。

(1)实验教学方式不能做到因材施教。本课程实验设置在第6学期和第7学期，学生的大学生涯过半，已经具备了一定的专业知识和能力。同时，不同学生之间的知识水平也出现了差距[6]。对于相同的实验，有些学生基础较差，需要通过更多的时间亲自动手和观察去理解和领悟知识点，并且在实验过程中需要老师重点讲解，而有的同学已经通过课堂学习和课外实践掌握了大部分实验的内容，对实验仪器的操作和实验原理较为熟悉，整个实验过程只需机械式的动手操作，不能使自己的能力通过实验课程得到进一步提升。

(2)实验成绩考核内容主观性过强。化工安全实验课程成绩由实验成绩和考试成绩组成，分别占比70%和30%，其中实验成绩又包括了预习报告成绩(10%)，实验操作成绩(30%)，实验报告成绩(60%)。比例较大的实验成绩中的报告成绩主要依据学生提交的预习报告和实验报告进行评分，不能客观的反应学生真实的预习情况和创新能力，而实验操作成绩没有固定的评定标准，不能真正的做到对每个学生的公平统一[7]。特别是大分部实验项目以小组为单位进行，造成部分学生没有真正的参与实验，教师也无法做到全过程实时跟踪，操作成绩打分会出现偏差，而且以实验报告为标准的打分也无法分辨和杜绝学生抄袭同组其他人员结果数据的现象。

2 化工安全实验教学改革

根据化工安全实验教学过程中存在的主要问题，分别从优化实验内容安排、调整实验教学方式、设立开放型实验室、建立多种实验成绩考核标准等方面进行改革。改革后的化工安全实验教学在满足教学大纲、专业认证条件等要求的前提下，根据学生自身情况，培养学生运用化工安全理论知识解决科学研究以及实际生产问题的能力，使他们能够更加深刻的理解化工安全问题预防策略，系统的培养他们发现问题、查阅文献、设计实验、现代化仪器分析、数据整理、科学论文撰写等一系列能力。

2.1 调整实验教学方式

“因材施教”是自古以来我国重要的教育教学思想，它从学生个人能力出发，根据不同学生的实际情况，分类教学，使每个学生都能够最大程度的获取知识。为了使每个学生都能根据自己的实际情况进行学习，也为了使教师能够有的放矢的进行个性化教育，我们将化工安全实验内容进行了重新编排，并结合慕课教育，加入预习考核，然后进行分类教学，具体流程如图1。

图1 分类教学流程图

现有实验内容被重新分为两大部分：观察操作型实验部分和科研设计型实验部分。其中，观察操作型实验在第6学期开设，主要是为了能够使学生了解化工生产过程中可能产生的危险，以观察、模拟为主，不仅可以使学生初步了解化工工艺过程，还能为其在大四阶段择业和进修选择提供参考。在实验开始前，学生利用慕课对实验课程进行预习，然后课程教师通过试题测试的方式进行预习考核。根据考核成绩会将学生分成两部分，预习考核成绩前30%的学生可以自由选择实验时间，实验过程中教师进行操作辅导，预习考核成绩后70%的学生需要按照教师安排的固定时间进行实验，操作前教师会对实验内容进行讲解。

科研设计型实验在第7学期开设，主要是为了能够使学生了解科研仪器测试原理并且可以正确使用仪器进行分析测试，为以后继续从事学科专业研究的同学打下基础。科研设计型实验的教学模式与观察操作型实验的教学模式大致相同，只是鉴于大四学生对于所学专业有了一定认识，并且处于个人选择的关键时期，特别在教学过程中增加了学生自主选择的权利，使教学环节更能体现出以学生为中心的特点。对于选择科学研究型实验的学生，鼓励其结合大学生创新训练计划项目或者毕业论文进行实验设计。

通过慕课预习、考核分流的这种教学模式可以给学生更多的选择权，让学生根据自己的实际情况选择学习方式，可以更好地做到个性化培养。同时这种方式也分散了学生做实验的时间，增加了实验设备的利用率，也使学生有更多的时间亲自操作仪器设备。

2.2 设立实验考核标准

为了使实验成绩更好地体现学生的真实水平，基于现有多模式实验教学方式设立实验考核标准，综合考查学生实验前的预习、实验设计及操作技能、实验数据分析、实验报告等多个环节，使最终的课程成绩更加公正、客观。新设立的实验考核标准区分观察操作型实验和科研设计型实验。其中观察操作型实验的最终成绩由预习考核(20%)、实验操作(自主实验型20%，常规操作型30%)、实验报告(自主实验型30%，常规操作型20%)、考试成绩(30%)4个部分组成。科研设计型实验中的科学研究型实验最终成绩由预习考核(20%)、实验方案(30%)、报告论文(30%)、考试成绩(20%)4个部分组成；常规操作型实验最终成绩由预习考核(20%)、实验操作(30%)、实验报告(20%)、考试成绩(30%)4个部分组成。

实验预习通过试题测试的形式主要考察学生的自学效果，使学生在实验前通过慕课了解实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验注意事项等。实验操作主要考察学生操作是否规范、参与实验是否积极、实验过程能够积极思考等。实验报告主要考察学生撰写科研报告的能力，其中主要要求结构完整、思路清晰、数据分析合理、作图规范等。考试成绩主要是以试题的形式考察学生对实验项目的整体掌握情况，主要包括是否理解实验原理、能否设计实验、对仪器设备的熟悉程度等。对于进行科学研究型实验的同学，重点考察其实验设计方案以及最后撰写的科技论文情况。

3 结束语

实验课程是学生理论知识实践的重要途径，对于培养学生的动手能力、发现问题、解决问题和创新能力具有重要的意义。只有不断地改革和探索新的教学模式，才能更有效地提高实验教学效果。“化工安全实验”课程是理论课程的重要补充，在培养化工安全人才中发挥着重要的作用。为了增强本课程教学质量，从教学方法、课程安排、考核方式等方面问题入手，对实验教学体系进行改革。将现有实验测试仪器进行重构设计，使学生能够更好地理解复杂测试仪器的工作原理及输出结果的含义；发扬“因材施教”的思想，结合慕课教育将工安全实验内容进行了重新编排，实施分类教学，最大程度地满足不同层次学生学习的需要，给学生提供了独立思考的空间，同时还提高了实验室的利用效率；结合新的教学模式，改变原有的考核方式，使实验成绩能更好的体现学生的真实水平。

青岛科技大学安全工程专业是面向化工安全生产的具有行业特色的专业，化工安全实验作为本专业课程体系的重要组成，需要不断探索、不断创新，结合时代和实际生产情况，从根本上发现和解决目前实验课程中潜在的问题，使课程能够更好地提高学生的专业知识和综合能力，为安全工程特色人才的培养提供坚实的保障。