对安全工程化学基础课程建设的探索

李秀涛

摘要：通过对安全工程化学基础课程现状的分析和反思，文章在优化教学内容、提高学生兴趣和提升教学效果等方面进行了有益的探索。首先，在民航行业背景下，通过精选课程内容，突出安全工程专业特色;其次，将枯燥的理论知识与工作生活中的实际安全案例联系起来，激发学生的学习兴趣;再次，采用雨课堂式的“翻转课堂”教学模式，进一步提升教学效果;加强与学生的课下交流和沟通，解决学生化学基础差异较大的问题;最后，加强与安全工程相关的实验教学内容，提高学生创新技能。

关键词：安全工程化学基础;课程建设;雨课堂;教学方法

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2020）21-0151-03

我国安全类专业人才匮乏。近年来，全国高等院校的安全工程专业获得了迅速发展。截至目前，全国共有130余所高等院校开设了安全工程专业。虽然开设安全工程专业的高校都有自己的行业背景和特色，但是设立的培养目标基本都包括：培养能从事安全科学与研究、安全健康环境检测与监测、安全技术及工程、安全设计与生产、安全监察与管理、安全教育与培训等方面复合型的高级工程技术人才。而从事这些工作需要掌握危险品的辨识与管理、化工设备安全、防火防爆等专业知识，但这些都需要学生具备一定的化学基础，因此化学类课程是各院校安全工程专业学生必修的专业基础课程[1]。

本人承担我校安全工程专业的安全工程化学基础课程的教学工作，结合化学教学工作中实际存在的问题，本文探索了适合于我校安全工程专业的化学基础课的教学方法和教学内容。

一、教学中存在的问题

（一）课程内容与专业特色匹配度不高

目前各院校安全工程专业的化学类课程普遍选用四大化学（无机化学、有机化学、物理化学和分析化学）体系的相关课程，通常开设的课程以“物理化学”和“分析化学”为主[2]，但是从知识结构来看，无机化学体系的化学品名称、分子结构特性、重要反应特性及与安全相关的基本理化性质（如：毒性、腐蚀性、燃烧爆炸特性等）等相关基本知识在这两门课程中均没有涉及;另外，有机化学体系中的有机化合物的命名规则、结构特点，以及典型有机化学反应及其安全防护技术等重要知识也没有讲述。化学课程内容与安全工程专业特色的不匹配，导致经常出现教师讲授的部分知识是学生不需要的，而学生需要的化学知识内容课程又没有被讲授的现象，也导致化学课程内容不能满足安全工程专业自身发展的需要。

需要指出的是，由于安全工程专业的特点和行业背景的特殊性，其本身也是一个交叉学科，需要学生学习的课程较多且知识点范围跨度较大，导致学生的课程负担较重[3]。因此，如果增加大量化学课程的课时，会进一步加重学生的课业负担，这显然与现实情况不符。为此，迫切需要对安全工程专业的化学基础课程进行相应的改革，以适应安全工程专业的发展和对学生培养的需求。

（二）学生化学基础参差不齐

由于全国各地高考政策的差异，安全工程专业的学生在高中阶段对化学课程的学习情况差别很大。以我校2018级安全工程专业的学生为例，高考时选择化学的约为86%，其中部分学生还学习了高等化学部分内容，甚至有个别学生还取得过全国高中化学竞赛二等奖，具有较好的化学基础;但是部分地区的考生高中时的化学课以选修课为主，高考时也没选择化学作为考试科目，因此该部分学生的化学基础较差。学生化学基础差异较大，这就导致化学课程内容和讲授深度难以把控。课程内容过于简单就有可能变成高中化学的承接和延续，对学生专业技能和能力的提高十分有限;但是如果课程内容过于高深，则部分学生可能很难跟上课程学习要求，从而产生畏难情绪，日积月累最终丧失学习兴趣。

（三）学生学习化学基础的积极性不高

安全工程化学基础课程是我校安全工程专业学生最先开始学习的专业基础必修课。虽然化学知识是安全工程专业的基础课程，但是学生刚进入大学对安全工程专业的具体培养目标还不完全了解，并且从现有教材中和在客观感受上不清楚化学基础课与安全工程专业的联系，这就导致学生学习化学基础课的兴趣不高和动力不足，甚至有的学生提出了“安全工程专业的学生学习化学有什么用？”的疑问。

二、提高安全工程专业化学基础课程教学效果的措施

（一）优化教学内容，突出安全工程专业特色

在教学内容上，结合安全工程专业的特点，对教学内容做出相应的调整。在教学内容的优化过程中，应遵守以下几个方面的原则：

1.结合专业特点，精选教学内容。针对安全工程专业特点，我们在化学基础课程内容的选择上，以无机化学、有机化学和物理化学的部分内容为主，删掉了分析化学的大部分内容，但保留了仪器分析部分内容;同时，针对安全工程专业领域中的主要化学问题，对无机化学、有机化学和物理化学的教学内容进行了精选。

无机化学部分除了介绍元素的组成和结构特点等基础知识外，主要突出介绍无机化合物的危险特性（腐蚀性、毒性、易燃易爆性等），使学生对该类危险化学品的特点和防护方法有深入的认识;有机化学部分主要介绍有机化合物的命名规则、理化性质、结构特点和典型有机反应的反应机理，使学生在从事危险品相关行业工作时，能够对各类有机化学品进行识别和相关处理;物理化学部分主要介绍化学反应的热力学和动力学基本原理，使学生能够把握燃烧、爆炸及危险品事故产生的根本原因，有能力解决一些安全事故的预防和应对问题;仪器分析部分主要介绍化学分析方法、色谱分析方法和光谱分析方法，使学生掌握安全领域常用的先进分析检测方法。

课程内容基本上涵盖了危险品、火灾、爆炸等安全领域的主要化学知识，为学生后续相关课程（如：火灾学基础、安全检测技术、飞机防火技术、空运危险品风险防控技术、防火系统设计等）的学习提供了关键的基础知识。

2.立足民航背景，突出工科特色。我校是中国民用航空局直属的一所以培养民航高级工程技术和管理人才为主的高等院校，因此，安全工程专业应立足民航背景，突出工科特色，以与民航相关的工程技术问题来组织教学内容，力求做到既向学生传授科學知识，又给学生展现工程技术的实践方法，以体现科学研究的方法和科学探索的过程，使学生具备利用一定的化学知识去分析和解决民航相关工程实际问题的能力。例如：在介绍化学反应热力学和动力学时，以飞机机舱内的火灾爆炸问题为引导，通过模型简化方法，把该问题演变为密闭空间内的燃烧爆炸问题，进而提出热力学上的密闭体系概念和动力学上链反应的爆炸极限知识点，再反过来通过热力学和动力学的知识分析机舱内火灾爆炸问题。

3.紧跟前沿研究，启迪学生思维。结合安全工程专业方向和本学科的最新发展和科学成果，适当介绍一些前沿领域或教师本人的科研课题，以开阔学生眼界，启迪学生思维。例如：在介绍卤代烃章节时，引入当前民航领域的研究热点—“哈龙”机载灭火剂的替代问题，再从“哈龙”灭火剂的替代原因和研究趋势，引出由卤代烃分子结构引发的环境问题，使学生不仅能更深入了解卤代烃的分子结构特点和反应特性，还能将所学知识与国际前沿研究相结合。

（二）理论联系实际，提高学生学习兴趣

由于安全工程化学基础课程本身理论性较强，而单纯讲授书本知识会让学生感觉枯燥无味，因此应将课程部分内容与实际工作中的安全问题相结合，引导学生探究其中所涉及的基础化学原理，使学生切身感受到化学知识与安全工程专业问题的联系，从而激发学生学习的热情和积极性。例如：在介绍碱金属和碱土金属章节部分时，可先介绍锂离子电池在我国新能源发展战略中的重要性，进而提出锂离子电池在航空运输中的安全问题（介绍近几年航空运输中的锂离子电池安全事故案例），然后带着问题讲解碱金属和碱土金属的重要性质，最后再引导学生理解锂离子电池产生热失控的根本原因，使学生将碱金属和碱土金属的化学性质与航空安全运输中的锂离子电池安全问题相结合，以激发学生的学习兴趣，将“死学”变为“活学”。

另外，除了将化学知识与安全工作中的问题相联系，还可以适当将其与生活中的安全问题相联系，使学生感受到学好化学知识的重要性。例如，在介绍卤素章节时，可介绍家庭日常生活中84消毒液和洁厕灵混合使用的安全问题，让学生思考两种化学物质混合时可能发生的化学反应。84消毒液的主要成分是次氯酸钠（NaClO），洁厕灵主要成分是盐酸（HCl），学生根据所学知识，很容易推导出该反应将产生危险性剧毒气体氯气（CL2）。这个现象会让大部分学生感到惊讶，生活中普通的日常用品竟能用于制备危险化学品，这会进一步激发学生学习化学知识的热情。

（三）运用多种教学方法，提高教学效果

对于教学活动的开展，必须采用一定的方法和手段。在高等学校的教学过程中，教学方法的好坏往往决定着教学目标是否实现、教学运行状态是否良好、教学结果是否理想等[4]。目前，有许多不同的教学方式（如：讲授式教学、研究式教学、实践性教学、案例教学、专题式教学等）已经被广泛应用于课堂教学中[5]。而近几年，翻转课堂的实践应用已经成为一种重要的课堂教学改革趋势[6-8]。雨课堂作为一种重要的翻转课堂教学模式，由学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发，将复杂的信息技术手段融入PowerPoint和微信，在课外预习与课堂教学间建立起沟通桥梁。虚拟课堂和实体课堂相结合使得教师和学生在课前预习、课堂教学及课后复习中能进行有效互动，教师可在整个教学过程中及时掌握课堂教学情况，修正教学进度和教学难易度[9]。

开展雨课堂教学改革，首先要对安全工程化学基础课程内容进行梳理，厘清各章节知识点的内在联系，以及知识层次和前后衔接关系，再根据课程内容的特点，整理出哪些知识点适合采用雨课堂教学方式，哪些知识点适合采用传统教学方式，做好两种课堂教学方式比例的控制。有机化学的学习需要学生在课上课下通过大量的习题练习来巩固，但是部分学生自觉性较差，往往很难按时且高质量地完成习题，而雨课堂教学方式可以让教师完全掌控学生全过程的学习情况，因此有機化学比较适合采用雨课堂教学方式。

（四）因材施教，加强与学生的课下交流和沟通

课上教学面对的是全体学生，因此教学内容没有差异化，但是对于化学基础较差的学生可能存在学习效果跟不上的情况，所以要加强与学生的课下交流和沟通强度。课下交流可采用现场答疑、小范围研讨、微信在线答疑等方式。另外，还要通过布置不同难度的习题，对学生的学习情况进行了解，主动就学习成绩较差的学生所存在的问题进行沟通。

（五）加强实验教学，提高学生创新技能

化学是一门实验性很强的学科，化学实验是安全工程化学基础课程的重要组成部分，也是培养学生分析和解决实际问题的重要教学环节。在化学实验教学内容的安排上，除了让学生掌握一定的化学实验操作基本技能和基本方法外，还应减少验证性的和演示性的实验，多增加一些设计性的和研究性的实验[10]。同时，结合我校安全工程专业的特点，应选择部分与安全工程技术和民航密切相关的实验内容，如机载灭火剂的灭火性能评测实验等，并在实验课的最后安排一个综合设计实验，要求学生运用化学基本原理，自行设计、自拟实验方案，完成全部实验内容，并以此作为实验课的考核题目。

参考文献：

[1]易玉枚.新建本科院校安全工程专业“可靠性工程”课程教学探讨[J].新课程研究（中旬刊），2017，（06）：49-50.

[2]徐立恒.高等院校安全工程专业化学类课程体系改革探讨[J].安全，2010，31（07）：57-58.

[3]吕品.关于高等院校安全工程专业的改革与探讨[J].中国安全科学学报，2004，（11）：72-75+1.

[4]张丽娜，张会菊，李英杰.非化学专业大学化学教学改革的探索[J].成才之路，2009，（12）：21.

[5]诸葛语丹，石大建.大学翻转课堂学习效果实证研究—基于“雨课堂”技术的两种课堂教学方式比较[J].现代教育科学，2019，（08）：107-113.

[6]蒋立兵.陈佑清.高校文科课程翻转课堂有效性的准实验研究[J].中国电化教育，2016，（07）：107-113.

[7]刘刚.应用型大学专业课程“翻转课堂+合作学习”教学方式研究[J].中国职业技术教育，2017，（17）：50-53.

[8]雷婷婷，张岩.师范生教师教育课程翻转课堂教学模式的实验研究[J].当代教育科学，2016，（01）：27-30.

[9]黃业伟，向泽敏.“雨课堂”教学模式在食品化学课程教学改革中的应用[J].安徽农业科学，2019，47（07）：261-262+265.

[10]甘孟瑜，张胜涛，张云怀，刘作华.非化工类专业“大学化学”精品课程的建设[J].高等理科教育，2005，（06）：70-72.

Abstract： Through the analysis and reflection on the current situation of the course， Chemical Basis of Safety Engineering， this paper makes a useful exploration in optimizing teaching content， improving students' interest and improving teaching effect. First of all， under the background of civil aviation industry， the characteristics of safety engineering major are highlighted through careful selection of course contents. Secondly， students' interest in learning is stimulated by connecting boring theoretical knowledge with practical safety cases in work and life. Thirdly， the teaching effect is improved through adopting flipped classroom teaching mode of Rain Classroom. In addition， the communication with students can be strengthened after class to eliminate the difference in students' chemical basis. Finally， to improve students' innovative skills， the experimental teaching content related to safety engineering should be strengthened.

Key words： Chemical Basis of Safety Engineering; course construction; Rain Classroom; teaching method