《化工安全与环保》的教学改革研究

＊苏毅 李艳红 李国斌 胡亮

（昆明理工大学化学工程学院 云南 650500）

化工过程是研究化工产品生产过程中所进行的物理过程和化学过程共同规律的基础学科。化工生产通常以各种天然资源如煤、含有价元素的矿物、石油、天然气、林业资源、水、空气等为起始生产原料，通过化学反应，改变物质的结构、物相状态、性质和组成等，使之成为具有较高应用价值和多种功能产品的一系列加工处理步骤。化工涉及国民经济、国防建设、资源开发和人类衣、食、住、行的各个方面，对解决人类社会所面临的人口、资源、能源和环境可持续发展的重大问题，具有重要的作用，是国民经济的支柱产业之一。

化工生产过程多数具有高温、高压、高空速、深冷的特点，多数化学品具有易燃、易爆、有毒、易腐蚀等特点，化工产品和原材料在生产及储运的过程中危险性大，一旦发生事故和各类环境污染事件，不仅会危害企业职工和周边居民的生命健康，污染生态环境，也会给企业造成极大的经济损失[1]。所以对于化工企业，为了企业的可持续发展，保障化工过程的安全生产是化工企业发展的基石，掌握化工过程及设备运行的安全、环保技术和基本知识具有重要意义。

昆明理工大学化学工程学院在化学工程与技术专业开设《化工安全与环保》课程，其教学目的是通过教学使学生掌握化工生产过程存在的安全、环保方面的基本常识，掌握我国安全、环保方面的法律、法规、标准，掌握化工生产工艺流程及装置危险有害因素、污染因子及污染源的分析及其原因分析，判断问题根源，具备化工生产过程的危险源和污染源识别能力、化工安全事故和环境损害的预防、评判、控制和处理能力。但从教学情况来看，很大部分学生在学习过程中存在诸如学习目标不明确、学习兴趣较低、重视度不够、学习积极性较差等，造成课程学习达不到预期效果。

1.《化工安全与环保》课程者简

《化工安全与环保》是化工专业类必修课，是一门课程知识点多、涉及面广、应用性强、涉及多学科间交叉与融合的课程，课时32学时，无实践教学学时。课程内容主要涵盖化工安全和化工环境保护两大方面，主要涉及我国化工安全、环保方面的法律、法规、标准，化工安全、环保方面的基础知识，化工生产工艺流程及装置危险有害因素、污染因子及污染源，职业性危害与防护，化工安全管理，化工安全事故基本理论及调查分析，化工安全评价等内容，具备预防、分析、评价、控制和处理化工安全、环保事故的理论和实践知识，要求化工过程尽可能实现源头治理、防患为主的清洁生产理念[2]。

2.《化工安全与环保》课程的教学现状及存在的问题

2014年8月教育部等两部门印发的《关于加强化工安全人才培养工作的指导意见》明确指出：“化工安全相关专业要落实化工安全人才标准，将安全知识教育细化到具体的课程和教学环节，将安全意识培养融入教学全过程，使学生了解化工安全技术进展，强化化工是高危行业的认识，树立安全是化工生产前提的理念。要确保学生到化工企业实习实训的时间，探索完善化工厂跟班实习与毕业设计（论文）相结合的模式，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。”[3]

化学工业由于其本身具有的特殊性，属高危险性行业，危险因素、有害因素和污染因子多且复杂，事故多发、频发，易造成重大安全事故及环境污染。而绝大多数化工安全事故、环境污染问题等均源自操作人员安全生产与环境保护意识淡薄，专业知识、安全知识缺乏等。因此，要提高化工生产的安全性减少环境污染及生态破坏，必须依靠具有安全、环保知识的高素质专业人才或操作人员作为支撑。

《化工安全与环保》是一门针对化工行业特点，为实现化工安全生产及环境保护，将安全科学、安全技术、安全管理及环保技术运用到化工生产过程中，研究各种化工安全事故、职业性伤害及环境污染发生的原因及规律，预防化工安全事故、职业损害及其环境污染、保护生态的一门课程。目前，我校化工专业开设了《化工安全与环保》课程，课程教学主要以传统课堂讲授为主，与实习实训结合较弱，学生学习积极性不高，教学效果不够理想；学生被动听讲，缺乏主动性，学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养不足，学生对化工安全生产和环境保护意识普遍不强，对知识的理解、掌握和运用不够。

3.《化工安全与环保》课程教学改革探讨

(1)提升教师专业素质和充分发挥学生的主体性

化工行业是一种特殊性、具有较高危险性的行业，对从业工作人员的素质有着非常高的要求。学校教师在开展《化工安全与环保》的教学工作过程中，应首先从自身做起，努力提升自身的理论水平、专业素质和教学水平，教师只有具备实施工程教育的素质，才能从工程实施的角度去开展课堂教学，才能培养学生的工程意识，提升学生的安全意识，为化工行业培养出合格的人才。

化工安全和环保贯穿于化工企业规划、研究、设计、建厂、试车、投产的全过程。化工工艺路线、厂址的选择和布局、设备材料、结构和配置、操作过程等对化工安全和环保过程均有重大影响，这就要求高校教师对整个化工过程具有全面认识，熟悉化工工艺、化工设备，熟悉我国安全、环保的法律、法规、标准，掌握化工安全、环保的基础知识，清楚安全生产规则及三废治理等。同时教师在教学过程中应积极寻找与企业科研合作的机会，应与化工企业进行广泛的交流，积极参与企业现场技术咨询及生产实践互动，以提高教师的实践能力。教师自身具备较强的专业素养和丰富的实践经验，才能够在化工安全、环保教育过程中开展高质量的教学，帮助学生树立明确的化工安全环保意识，提高学生的社会实践能力，培养出具有高素质的专业型人才。

目前，我校《化工安全与环保》课程的教学方式主要是以传统的“填鸭式”为主，这种教学方式不利于学生独立思考，难以满足学生自主、主动学习和个性发展的特点，课堂教学中应积极调动学生的学习主动性，导引学生独立提出问题、思考问题、解决问题，应充分地发挥学生的主体性，让学生了解教学目的、教学内容，通过课堂讨论等方法激发学生学习的积极性、主动性，尊重学生的主体地位，建立良好的师生互动关系。

(2)案例教学法的应用

案例教学是一种以在实际化工生产和人类生活中发生的安全和环保事故为教学背景和材料，在教师的指导下，根据教学过程教学内容的需要，系统组织学生进行化工安全、环境保护知识学习、培养学生综合分析能力的一种教学方法[4]。在《化工安全与环保》课程教学中，根据教学内容和目的，整理精选有特色及恰当的案例，通过案例的展示，以案例为基础，学生为主体，引导学生通过对案例中蕴含的化工安全和环保知识问题进行系统分析和讨论，通过剖析化工工艺、化工设备、操作过程及环境影响因素等方面存在的危险有害因素、污染因子及污染源，从安全和环保的法律、法规、标准及工艺、设备安全设计、操作等方面，展开多方位的课堂讨伦，系统学习化工安全、环境损害和保护的知识内容，通过存在问题的研判、分析和评价，系统归纳教学案例中映射出的安全、环境损害等问题和包含的安全环保知识点，形成知识点系统汇聚的理论联系实际的教学过程。

案例教学法通过图片、视频等资料，让学生深刻意识和体会到化工安全问题离自己并不遥远，事故随时有可能发生在自己身边，从而对化工安全事故产生畏惧，深刻意识到化工安全知识的重要性。案例教学法体现出了学生的积极、主动参与和老师的引导与指导的作用，教学过程以案例为媒介，通过实际事故发生过程的展示和引导，让同学之间、师生之间通过多向交流和探讨，提高学生学习的积极性和分析问题的能力。通过案例教学可将涉及到的知识点有机地融合在一起，让学生对知识点有直观的概念，有助于相关知识的理解，可培养学生学习知识点的系统性和解决复杂的化工安全、环保问题的能力，有效提高学生获取知识的效率。案例教学鼓励学生成为知识的独立探究者，能够从多方位、多层次探察和研究安全环保问题，运用所学知识分析、预防和处理化工生产中可能发生的复杂安全环保隐患和事故，有利于培养学生的创新思维和独立思考与解决问题的能力。同时，案例教学的课堂组织形式，需对教学内容进行重新组织，提高知识的系统性，对授课教师的理论和专业知识、课堂教学的组织、教学布局和教学模式等方面都提出了更新、更多的要求。

(3)化工安全仿真技术的应用

化工仿真技术是以软件为平台，以真实的装置和化工过程为背景，以仿真机为工具，用实时运行的动态数学模型模拟真实的带有控制点的设备和工艺过程的实际操作，为教学和科研服务的技术。化工仿真结合了多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，架起了理论学习和实践技能之间的桥梁，可实现化工生产现场的生产装置和工艺流程模拟控制及流程的真实再现[5]。

化工生产过程中多涉及易燃、易爆、有毒、强腐蚀性物料，高温、高压、高真空、深冷等极端环境，存在大量危险源和有害因素，易发生火灾、爆炸、中毒等安全及环保事故。化工安全与环保课程知识点多,包括化工设计与安全、重点操作过程与检修作业安全、压力容器安全、中毒事故与通风及除尘技术、火灾与爆炸事故的预防、职业性危害与防护、环境与生态保护等，其教学目的是使学生掌握化工安全生产与化工安全事故的特点及各类安全事故的本质，掌握化工生产过程、生产装置、生产操作及设备检修、化学品储存和运输等存在的安全知识，树立化工安全与环境保护的理念，增强学生对化工安全、环保事故的风险识别，事故预测、预防、评判和解决能力。通常学生在化工生产企业实习时，往往“走马观花，只能看，不能操作”，实习效果不佳，对化工安全和环境存在的危险源和有害因素难以有深层次的了解。

化工仿真技术借助仿真软件，通过DCS控制系统，在计算机界面构建与生产实际高度相似的仿真模型，搭建仿真工艺和设备模型，完全模拟工厂的操控模型，设置教学场景，对化工高危生产工艺和设备进行操作，具有情境性强、内容丰富等优势。如合成氨全工段仿真，包括原料造气工段、原料气净化工段、氨合成工段等，生产过程包含CO、H2S、H2、NH3等易燃、易爆、有毒有害气体，高温、高压等极端操作条件，通过工艺和设备的仿真操作，可使学生对装置的工艺流程，设备布置，工况的工艺参数变化，控制及关键操作点的作用以及装置开车、装置正常停工、紧急停车、事故处理、现场巡查等得到详细的了解，掌握化工生产过程的特点、可能存在的危险源、有害因素及开车、停车、运行过程中可能存在的安全和环保事故的预防、处理、评价等知识。

虚拟仿真教学利用全数字化动态模型及3D虚拟现实仿真技术，把课堂理论知识与实际化工生产相结合，能深层次地揭示化工安全与环保课程的教学内容，为学生提供安全、经济的学习条件，同时使学生在虚拟的学习环境中如临其境，有利于提高学生的专业知识和专业技能，加深学生对教学内容的理解，增强学生的感性认识，弥补学生对化工设备及生产过程的理解不足和传统课堂教学的局限性，使培养学生的方式丰富化，达到最佳的安全、环保教育成效，提高学生的安全、环保意识和分析、解决复杂化工安全、环保问题的能力。

(4)融入思政元素

高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[6]。

《化工安全与环保》作为化工专业的必修课，主要培养学生掌握化工生产过程存在的安全、环保方面的基本常识，掌握我国安全、环保方面的法律、法规、标准，培养学生化工安全生产和环境保护的理念和责任感，同时，该课程还蕴含着丰富的思政要素，在教学过程中，应注意深度挖掘案例理论教学中蕴含的思政教育要素与所承载的育人功能，使专业课程与思想政治理论课形成协同效应，促进学生把学习安全与环保的基础知识和爱国主义教育结合起来，让学生树立化工安全生产的社会责任，实现理论教学全程、协同育人的教书育人功能。

在《化工安全与环保》教学过程中，通过中毒事故与通风及除尘技术、火灾与爆炸事故的预防、重点操作过程与检修作业安全、职业性危害与防护等方面的基本理论及方法的学习，促进学生理解“以人为本、生命重于泰山”“绝不能以牺牲人民生命和财产安全为代价创收经济效益”的思政理念，培养化工专业类学生的安全生产素养，树立高度的化工过程安全责任意识。在生态与环境保护、化工三废处理技术等内容的学习过程中，通过学习和理解“绿水青山就是金山银山”、生态文明建设的生态环保思想，培养学生了解和掌握“水污染防治计划”“蓝天白云保卫战”“生态兴则文明兴”和“清废行动”等思政元素，促进学生理解环境保护和社会可持续发展的内涵和意义，实现化工过程的可持续发展和立德树人的教学目标。

4.结论

化工安全与环保是化工工程与技术专业的一门核心课程，承担着培养学生化工安全、环保知识和素养，培养学生发现、分析、预防、处理和评价化工安全、环保等复杂工程问题综合能力的重要任务，具有知识点多、内容覆盖广、工程性强等特点。在《化工安全与环保》教学过程中，应该不断更新教育理念，采用多元化的教学模式，让学生成为教学的主体，调动学生的主观能动性，提高学生的学习积极性，使学生树立良好的安全、环保意识，具备识别和处理化工安全、环保等复杂工程问题的能力。