基于理论与实践深度融合的“化工安全与环境”教学探索

江晓凤 孟献梁 苗真勇 吴国光 朱佳媚

(中国矿业大学 化工学院,江苏 徐州 221116)

化工行业是我国国民经济结构中重要的基础产业和支柱产业。由于化学工业种类繁多、工艺复杂、产品多样,生产中排放的污染物种类多、数量大、毒性高。同时,化工产品在生产、贮存、运输、使用和废弃物处理等各个环节都有可能引发火灾、毒物泄露、危化品爆炸等一系列问题,因此,化学工业既是污染大户又是高危行业[1]。近几年,我国对安全环保的整顿力度持续增大,加快推进化工行业转型升级、淘汰落后产能、鼓励危化企业搬迁改造入园。然而,化工行业安全生产及环境保护技术的专业型人才培养仍然任重而道远。

“化工安全与环境”是我校化学工程与工艺专业的专业必修课,其主要任务是使学生树立安全生产和环境保护意识,让学生掌握化工安全与环境保护技术的基本原理和方法,培养综合型高素质的化工专业人才[2]。2019年以来,为促进教育国际化,该课程面向本科生以及来华留学生本科生,采用全英文方式授课。由于该课程具有知识点多、覆盖面广、工程实践性强以及多学科间交叉融合的特点,全英文授课环境增加了学生对专业知识理解与掌握的挑战性[3]。因此,积极探索理论与实践深度融合的教学模式,强化学生对知识点的理解和运用,对改善课程教学效果和提升教学质量尤为重要。

1 “化工安全与环境”教学过程中存在的问题

“化工安全与环境”英文授课模式在近几年的教学过程中逐步被学生适应和接受,并且新冠疫情之下课程团队也在积极开展线上线下混合式教学和开发以学生为中心的在线资源,并进行持续改进,但仍存在一些问题,主要体现在以下方面。

1.1 安全与环保部分贯穿性差

“化工安全与环境”包含围绕化工生产中的安全和环保两块内容,每块内容16学时,共32学时。在传统教学组织中,安全部分与环境部分相互孤立,每章节都是孤立地介绍原理、技术及应用等,很少将前后内容相互渗透起来讲解。事实上,安全部分也渗透着环境部分的知识点,环境部分也包含着安全问题,比如危化品和毒物内容在安全和环境部分都有介绍[4]。总体而言,课程内容相互贯穿和相互渗透性不强。

1.2 理论与实践未能有效结合

“化工安全与环境”是一门理论性和实践性都很强的课程,其理论来源于实践也服务于实践。但在传统教学过程中,主要侧重于书本理论知识的讲授。虽然我们有组织地在课堂教学过程中引入了一些案例,但是很难实现实际生产过程与理论教学的有效结合,学生也很难切身体会到安全与环保在具体生产过程中的重要性与紧迫性,甚至也未能很好地树立未来从事化工行业的安全与环保责任意识,导致学生总感觉是纸上谈兵。

1.3 教学过程中学生中心地位不突出

课堂是教学的主阵地,学生才是课堂的主体,教师只是课堂的导演者[5]。“化工安全与环境”以往教学组织中,教师往往在课堂上对知识的传授占据了主导地位,学生更多的是被动接受教师传授的理论知识,满堂灌的现象依然存在。虽然我们会适时适当地采用案例分析和小组研讨,但是依旧没有真正突出学生的中心地位。

1.4 课程考核评价方式单一

该课程考核方式主要是采用“平时+期末”的考核模式,即过程性考核占40%,期末考试占60%。其中,过程性考核主要依据课程学习过程中的出勤率、课堂互动、论文报告质量等,期末考试则是学生期末考试卷面成绩,二者加权获得最终课程成绩。现有考核方式抹杀了学生的实践能力和主观能动性,更多的仍然停留在理论层面,考核方式相对单一,难以体现教学改革中理论与实践的深度融合及课程目标的达成效果,与工科专业认证中以培养目标为导向的课程评价导向不一致[6]。

2 理论与实践融合式教学模式探索

针对“化工安全与环境”课程教学中存在的问题,教学团队积极探索理论与实践深度融合的课程教学改革与实践,充分发挥学生的主体作用,转变传统教学观念和理念,注重课程内容体系的优化设计和渗透贯穿,完善课堂教学标准体系和考核评价体系,强化学生自主学习的能力和理论联系实际的能力。具体措施如下。

2.1 整合知识点,构建理论与实践深度融合的课程内容

该课程主要内容包括化工生产过程中的危险化学品、火灾爆炸、压力容器及工业毒物的安全控制和防护技术,化工行业的废水、废气和废渣的污染控制及资源化技术。针对安全与环境内容孤立和分离问题,本教学团队积极走访各化工企业,强化理解实际生产中的安全与环保问题,并结合自身科研经验及前沿研究或时事热点等,丰富和提升自身知识储备,认真整合归纳各章节知识点,并厘清课程教学主线,增强课堂整体性和连贯性。

2.2 强化实践环节,构建理论与实践深度融合的课程体系

由于现实环境所限以及近年来受新冠疫情影响,学生们大多未能去过真正的工厂,对现实工厂、工艺流程与设备仪表等的认识主要停留在课本。为此,我们采用以下措施来强化实践环节,以期望能将理论知识与工业实践有机结合。(1)仿真实训。充分利用我校60万吨煤制甲醇半实物仿真实训平台,进行装置结构、原理等直观教学,以及化工安全综合训练和污染治理设施运行维护和管理训练。(2)专家课堂。积极邀请化工行业资深专家尤其是企业生产管理专家进入课堂,进行实际生产中的安全与环保知识教育,让课程不仅仅局限于课本和教师。(3)现场见习。充分利用我校校园污水处理平台,进行真实生产生活中废水处理工艺流程和技术原理的现场教学,并开展理论知识与实践知识的关联和渗透。(4)科创竞赛。积极组织学生参加各种学科竞赛和科研训练,比如全国大学生化工安全设计竞赛和大学生创新训练项目,以赛促学,充分锻炼学生将理论知识转化成实践的能力,提升学生工程实践能力与创新能力。总之,本团队教师积极探索多种理论与实践教学环节,努力构建基于理论与实践深度融合的课程体系。

2.3 体现学生主体,构建理论与实践深度融合的课堂模式

传统教学模式是教师教学生学,以教为主,以讲为主。这种教学模式抑制了学生的主动性和积极性,使其创造性思维和潜能不能很好发挥,不利于创造性人才的培养。为了充分发挥学生的主体地位,本教学团队因材施教,针对不同知识基础和语言基础的学生适时适当调整教学计划和教学知识点讲授方式,鼓励学生敢于发表个人看法和意见,培养和提升学生的观察力、记忆力、思维能力和操作能力。通过课堂讨论、研讨、案例分析和现场提问等多种方式,尊重和鼓励学生,引导学生积极参与课堂讨论,将教师教学生学转变为学生自主学习。

2.4 增加实践性考核,构建理论与实践深度融合的考核体系

以往的考核方式往往局限于理论知识范围,新的教学模式下,通过制定合理的考核评分体系和可操作的评分规则与标准,以课程培养目标为导向,建立多维、多元、多层次的过程性评价方法,增加实践性考核指标,将其融入整个课程的成绩评定中。比如采用线上线下作业考核、现场实习教学考核、仿真实训操作考核、案例分析及研讨、科创竞赛等多种考核方式,将教学过程实践性考核与期末考核有机结合,使得考核分解到课程教学的整个过程和各个环节,能够更客观真实地检验学生学习效果和教师教学效果。

3 理论与实践融合式教学模式的作用

通过前期探索发现,理论与实践深度融合的教学模式对教学质量和教学效果有很大的促进作用[7]。首先,促进了学生对理论知识的深入理解,使学生对实际化工厂中的安全与环境问题能感同身受并自觉树立起安全生产和环境保护的意识。其次,提升了学生的实践能力,使学生对具体化工安全生产和清洁工艺有更清晰的认识,有利于综合型创新型高素质人才的培养。再次,通过专家课堂或者教师走访企业等形式,不仅提升了教师队伍的整体教学水平,也有效引导和培养学生实践应用能力,实现了课程教学质量的有效提高。最后,通过知识整合、实践教学、综合考核等方式有效地激发了学生的积极性,促使学生能够积极参与理论与实践相结合的教学过程,同时使学生的自主学习积极性和动手实践操作能力得到有效培养。

4 结语

在“化工安全与环境”教学中,通过理论与实践深度融合的教学模式,充分发挥实践教学的作用,通过提升教师实践教学能力、校内仿真实训、现场实习、专家课堂、科创训练等措施,体现学生主体地位并建立综合考核体系,使学生自主学习的积极性增强,理论知识掌握更牢固,实践操作能力得到提高,同时这种新教学模式不仅能明显提高教学质量和教学效果,对实践性强的技术型人才培养也具有一定的促进作用,在今后的教学过程中需要进一步推广应用和持续改进。