《防火防爆》课程课堂演示实验教学研究与实践

■ 左秋玲 李景山

（1. 河南工程学院安全工程学院，河南 郑州 450000；2. 铁道警察学院治安系，河南 郑州 450000）

0 引言

《防火防爆》是安全工程专业的一门专业基础课，对后期的专业课学习也有着重要的铺垫作用，对该课程的学习要求是学生要能够掌握燃烧与爆炸的基本理论、防火与防爆的技术原理与措施、危险化学品方面的火灾与爆炸事故的危险性指标与应急处置措施、工业厂房的防火防爆设计等相关知识。本文结合十余年的防火防爆课程教学实际体会，剖析了针对该课程实施课堂演示实验的可行性，并借助详细的实例探讨了引入课堂演示实验的具体实施步骤与方法，为提高学生的观察能力、理解能力、分析思考能力和实践动手能力，探索了防火防爆课堂教学改革的新思路。

1 《防火防爆》课堂教学模式问题分析

传统的教学改革模式一直是教师运用多媒体进行课堂讲授，在某些知识点处引入典型的案例与分析、图片或视频。一次课下来，大部分甚至全部都是教师在讲台上讲，学生在讲台下听。虽然老师也动用了新媒体的一些技术，比起纯板书来说，进步不小，但是从教学效果来看，由于忽略了学生学的一方，仅强调了教师教的一方，通过调查发现学生一节课能记住的东西寥寥无几，相反，因为借助了多媒体，使得一些理论性、验证性的结论和规律更容易被学生忽略。从另一方面来看，本课程的内容都是根据已有的各种理论与学说、各类国家法规或行业标准而编写制定的，课程的内容大部分属于文字表述，学生都能看懂，对高校的学生来说，老师无非就是在念课本，学生听课的主动性、积极性都会大打折扣。其次，智能手机的普及也对学生上课的注意力起到了转移作用，在单纯的教师授课中，大多学生会拿着手机看小说、打游戏，偶尔抬头看老师，极大地削弱了课堂教学的效果。

尤其是随着2018年公安消防部队进行了大改革，不再列入武警部队序列，全部退出现役，成建制划归到应急管理部，依旧承担着灭火救援和其他应急救援工作，继续充分发挥应急救援主力军和国家队的作用。可以预见，灭火指挥员和火调员会是最受益的，他们熟知消防救援的各种装备、掌握不同情况下火灾事故的应急处置办法，具有丰富实战经验的灭火指挥员将是这支主力军和国家队非常看重的人才，未来一定会有良好的职业前景，同样，基层消防员的收入也会提高。《防火防爆》课程与安全工程专业的消防安全方向有着密切的联系，如果学生在毕业后想从事这方面的工作，那么就要学好该课程，另外，近三年大力宣传的消防工程师考试的内容与该课程的理论知识有很高的相关度，理论性与应用型极强。基于以上原因，本文将课堂演示实验引入了《防火防爆》课程的课堂教学改革与实践中。

2 课堂演示实验课堂演示实验与学生能力培养探索

课堂演示实验的特点是演示仪器携带方便、演示现象明显、操作简单、受益面广等。课堂是教学活动的主阵地，在课堂教学中引入演示实验，不仅使传统的理论教学更加形象生动，而且更容易激发学生的学习兴趣。在课堂互动中，培养了学生观察、分析和思维能力，提高了教学质量，体现了从学生的学习目标实现程度去衡量课堂教学的效果，避免了过于注重教师的教的指标带来的弊端，把学生学习结果作为评判教学有效性的核心指标。

2.1 燃烧理论方面的课堂演示实验

燃烧方面可以设计的课堂演示实验比较多，主要集中在可燃固体方面，可燃液体和可燃气体的火灾实验危险性比较大，不建议进行课堂演示实验。作者最初的课堂演示实验就是在讲解可燃固体起火一节中，内容涉及可燃固体的燃烧特点、可燃固体的热解和气化两部分内容。其中，可燃固体热解和气化的主要内容是围绕木材顺纹燃烧和横纹燃烧实验的结果分析和讨论的，单纯课堂讲解会显得非常枯燥和没有说服力，而且以蔓延速度的变化规律图占据很大篇幅，也给课堂讲授带来很大的挑战，因此，该部分内容决定通过课堂演示实验进行尝试讲解，由于是第一次设计课堂演示实验，所以实验设计和材料准备均是自主完成，没有学生的参与。材料准备：提前一天准备好2套杨木、女贞和桐木3种木材，一套用于实验，一套备用，直径分别为2 mm、5 mm和8 mm左右，长度均为40 cm，进行烘干，打火机2个。课堂演示实验流程：第一，选择3名同学进行演示实验。其中，1名负责点火，点火方式为顺着木纹点燃和垂直于木纹点燃；1名负责计时（从接触火焰至起火时间记为T1，从起火至火焰熄灭时间记为T2）；1名负责数据记录，其他同学观看实验现象。第二，点火的同学将不同种类、不同倾角的木材进行点火，观测其蔓延速度。第三，每组实验重复进行两次，保证所测数据的正确性，实验结束后，由负责数据记录的同学将数据进行平均化处理后写到黑板上。第四，老师根据实验过程在黑板上写出问题，进行提问，启发学生学会观察实验和分析实验数据。问题如下：1）从材料来看，顺纹燃烧和横纹燃烧哪种更易起火？2）从直径来看，顺纹燃烧和横纹燃烧哪种更易起火？3）对于同种材料、同种直径来说，顺纹燃烧和横纹燃烧的燃烧痕迹有何区别，为什么？4）对于同种材料，同种直径来说，顺纹燃烧和横纹燃烧哪种蔓延速度更快？5）不同倾角、同一直径下不同材料的火蔓延速度比较？给学生5 min讨论后，提问学生，通过回答问题掌握学生对这部分内容的理解程度、对实验的观察程度和对实验数据的分析程度。最终得出课本知识点外的一个结论，同一倾角、同种材料下，直径为5 mm的火蔓延速度最快。通过课堂演示实验，既培养了学生们的观察能力、记录能力、分析数据能力和科研能力，又便于选拔科研素质高的同学参加后期的学生创新创业大赛。同样，可燃固体从阴燃到明火转变的特性分析、特殊形状与特殊可燃固体的起火，可燃固体中的火灾蔓延均可以通过课堂演示实验进行讲解。

2.2 爆炸理论方面的课堂演示实验

爆炸方面危险性比较大，主要有冲击波和碎片飞出的隐患，所以课堂演示实验设计的比较少，主要集中在讲解粉尘云的点火一节中，内容涉及火花放电点火、火花放电时间对粉尘云最小点火能量的影响、影响粉尘云点火的因素。其中，影响粉尘云点火的因素可以通过课堂演示实验进行讲解，本着节省资金和锻炼学生实验设计能力的原则，课堂演示实验的设计和材料均是作者和学生共同商讨后准备的。材料准备：旧的大油桶一个，从开口剪掉8 cm，使开口和桶身一样大，蜡烛1支，小纸杯一个，塑料软管1根，吸耳球1个，打火机1个，面粉3小汤匙，红外测温仪，水杯，岩粉。课堂演示实验流程：首先，选择5名同学进行演示实验。其中，1名负责把蜡烛点着；1名负责放1大汤匙面粉到小纸杯里，紧挨蜡烛放置，然后把大油桶罩在蜡烛和放面粉的纸杯上；1名负责把塑料软管一端放到纸杯里，另一端拉到大油桶外部，连上吸耳球，然后，通过挤压吸耳球将面粉吹起形成粉尘云，遇到燃烧的蜡烛明火形成爆燃；1名负责测温；1名负责记录。其次，试验水分对粉尘云爆燃的影响。在上述步骤不变的情况下，往面粉里加入少许水，通过观察爆燃情况和比较第一次爆燃后的温度，分析水分对粉尘云爆燃的影响。第三，试验惰性物质对粉尘云爆燃的影响。在上述步骤不变的情况下，往面粉里加入岩粉，通过观察爆燃情况和比较第一次爆燃后的温度，分析岩粉对粉尘云爆燃的影响。第四，老师在黑板上写出问题，进行提问。问题如下：1）哪些粉尘能够发生爆炸？2）水分对粉尘云爆炸的影响？3）惰性物质对粉尘云爆炸的影响？给学生5 min讨论后，提问学生，通过回答问题掌握学生对这部分内容的理解程度、对实验的观察程度和对实验数据的分析程度。由于该演示实验系统是通过组织学生讨论而自行设计的演示实验系统，不仅解决了资金问题，更重要的意义是通过自行研制与开发培养了学生的动手实践能力。

3 结论

在《防火防爆》课程的教学中设计并实践课堂演示实验，既丰富了课堂教学手段，又提高了课堂教学的质量和学生的动手能力，增强了学生课堂听讲的兴趣和课堂讨论的热点，既体现出教师的教，又重视了学生的学。从实际教学效果来看，很好地梳理了学生对课堂重点知识的掌握程度，达到了安全工程专业培养应用型人才的目的。在后续的教学工作中，本人将进一步实践课堂演示实验的开发，探索和总结课堂演示实验教学改革的经验，形成与课堂讲授优势互补的多元化教学模式，为培养学生的创新创业能力和科研素质、提高防火防爆的课堂教学质量作出积极努力。