基于BOPPPS的地下丙烯管道泄漏爆炸事故情景模拟案例教学实践

王滨滨，韩海云

(中国人民警察大学 防火工程学院，河北 廊坊 065000)

0 引言

案例教学法是教师以具有鲜明代表性的案例为学生创设问题情境，引导学生通过对案例进行研讨，自觉发现问题并分析反思或应用，进而掌握理论知识、总结规律，并创造性地将知识与实践相结合，提出解决实际问题的思路与方法的教学过程。自19世纪70年代哈佛大学的 Christopher Columbus Langdell 首次提出案例教学法并应用于法学教学实践后，逐步扩大应用领域并受到学生好评和欢迎[1-2]。BOPPPS 教学模式是近年来加拿大推行的教师技能培训体系 ISW(Instruction Skills Workshop)的理论基础[1]。该模式强调以学生为中心，将课堂教学过程进行模块化分解，将教学环节依次切分为引入(Brige-in，B)，目标(Objective，O)，前测(Pre-assessment，P)，互动学习(Participatory learning，P)，后侧(Post-assessment)，总结(Summary，S)六个模块。BOPPPS 教学模式自提出以来一直应用于传统的课堂教学中，取得了较好的教学效果[3-4]。本文探索将BOPPPS 教学模式应用到包含情境设置的全案例课堂教学中，实施课堂依托国家级资源共享课、国家级精品课程《工业企业防火》课程，根据1989年“国际消防工程课程工作组”发表的《消防工程模型课程建议》及学校消防工程专业人才培养方案[5-8]，《工业企业防火》课程为消防工程专业的核心课程，本课程以生产与储存的火灾爆炸危险特性为基础，以火灾与爆炸事故原因分析、火灾与爆炸事故后果定量分析、防火防爆技术对策以及工业场所消防设施为核心，以典型工业场所火灾风险分析为应用，积极开展教学研究，教学内容和教学手段持续更新。此次教学实践对标金课“高阶性、创新性和挑战度”要求，深化案例教学方法，强化以学为主，努力开展生生交流和师生交流。课程选择国内影响较大的南京“7.28”地下丙烯管道爆炸事故，根据课程特点，围绕案例教学的内涵，在BOPPPS方法的基础上设立案例情景、学生参与角色扮演、完成任务，让学生积极主动的发现问题、分析问题和解决问题，通过演练、讨论和讲解，提高实战能力。

1 案例选择与实施阶段

2010年以来，我国易燃物质管道泄漏频发，如武汉“3.15”天然气管道泄漏事故，山东胶州“5.2”原油管道爆裂事故，河北晋州“6.18”天然气泄漏事故，广西北海“8.26”燃气管道挖断事故等。纵观这些事故，都造成了不同程度的人员伤亡和财产损失，并对环境造成破坏。此教学实践选择国内影响较大的某市地下丙烯管道爆炸事故为基础，针对学校消防工程专业必修课、专业核心课程《工业企业防火》教学知识点设置的实践教学。教学对象为消防工程专业普通本科学生。通过半学期的学习，学生已经具备了案例分析需要的知识储备，例如：危险品的危险特性、工业火灾与爆炸事故的原因构成和类型、工业企业区域规划设置要求、火灾事故后果及爆炸事故后果的常用量化分析方法。

2 课前准备

教学时间安排3学时：第1个学时进行案例导读、任务布置、动员、学生研读案例及相关资料等；第2～3学时进行案例教学的课堂实施，包括小组讨论和全班讨论。

在课堂研讨的前一周发放案例材料。要求学生提前阅读与案例相关的16个参考文献。部署案例情景设置的思考问题。

案例教学采取小班教学的模式，每个教学班50人左右，5～6人为一组，可分为10组。

根据消防工程专业的本科毕业生主要从事的岗位职责，明确案例涉及的三类人员角色，主要包括：参与事故调查的相关人员；从事消防监督的相关人员；事故现场处置的相关人员。

3 应用BOPPPS 的情景式案例教学设计

3.1 课程开始回顾与导入

阐述前面学习的课程在实际工作中的应用：第一章危险品及其危险特性为全课程的基础；由第一章的基础可以定性分析确定第二章工业场所储存及生产的火灾危险性类别，分为甲、乙、丙、丁、戊；第三章学习了火灾爆炸原因层次分析，以及工业场所典型的火灾爆炸原因类型，这一章为工业火灾爆炸事故调查提供一定的帮助；第四章确定了某一工业场景可能发生的事故模式，并对典型的事故模式后果进行了估算；第五章从厂区规划、点火源及阻火防爆装置出发对工业场所提出防火防爆技术对策。每一章都有其具体的应用作用，充分体现了这门课程在消防工程学科里应用性的特点，引出本次教学对课程的“应用性”进行实践，与实际工作接轨。

3.2 明确教学目标

通过此次的教学实践，使学生能够准确判断危险品的危险特性；对具体的对象进行火灾、爆炸事故原因构成及类型分析，并提出消防安全对策；能够根据工业场所的特点，从区域规划的方面分析各类建筑设置的合理性与可靠性；能够根据涉事危险品存在状态预估事故后果模式；估算特定条件下火灾与爆炸事故的后果，为采取合理的事故处置方法提供建议；启发学生面对事故现场探究以各类较为科学的理论方法指导现场处置的途径。

3.3 案例的基本情况的回顾

请学生梳理案例的基本情况，主要为事故发生的时间、地点、事件、事故后果，明确案例涉及的三类人员角色及人员分组，通过案情回顾和人员角色设置，激发学生解决实际问题兴趣。

3.4 案例的情景设置

3.4.1 情景设定一

人物设定：参与事故调查的相关人员

问题设定：①本次事故的直接原因是什么？②为什么相同的地方，因为相同的原因两次造成丙烯泄漏？③为什么这家铺设了易燃丙烯管道的工厂会设在人口密集区？

知识点：第三章第一节火灾与爆炸事故原因层次部分内容

分析思路：学生研读案例，根据工业火灾爆炸事故的原因层次分析事故的直接原因、间接原因及事故基础原因。

3.4.2 情景设定二

人物设定：从事防火监督的相关人员

问题设置：①根据规范，本案例中厂区周边建筑设置是否存在问题？是否需要改进？②根据区域规划的要求，这样的易燃易爆场所到底离居民区等重要公共设施的安全距离是多少？

知识点：第五章第一节工业企业总平面布置

分析思路：

① 讨论爆炸厂区周围建筑的类型，找出规范条文，明确说明一级加油站不应建在城市建成区；

② 讨论存在这种现象的原因：因为城市的扩张，加油站先于城镇存在。

③ 讨论面对这种情况，防火部门应如何监督，并进行改进？引导提示：依照现行法律法规及技术规范寻找答案。首先判定加油站是否为火灾隐患、重大火灾隐患或消防安全重点单位，再根据《消防法》或《消防监督检查规定》判定如何处置。

④ 讨论易燃易爆危险品场所到底距离周围各类安全距离是多少？由本案例网络上人们对于安全距离的质疑(化工厂离居民区非常近，化工厂与周边城市社区的安全防护距离开始变得近在咫尺，这为居民的生活安全埋下了隐患)、2016年某市外国语学院污染事件(外国语学校自搬新址后，493名学生检出皮炎、血液指标异常等，个别查出淋巴癌、白血病等。经检测，该校区地下水、空气均检出污染物。学校附近正在开挖的地块上曾是三家化工厂，专家称校区受到的污染与化工厂地块上污染物吻合)及2015年某市爆炸民众的质疑(网络上民众提问“易燃区距离生活区多远才安全？某市爆炸致死范围有多大？某市爆炸实测住宅安全距离。”)，引导学生查找规范明确安全距离的定义及区别。明确对于危险品领域，要考虑火灾、爆炸、有毒气体泄漏的情况需要运用火灾风险分析及不同的事故后果定量分析法估算。同时，针对重点监管、爆炸品和非重点监管三类危化装置分别研究，提出定量风险评价法、后果计算法和危险指数法三种外部安全防护距离确定方法，用于危险化学品新建企业选址、高风险企业搬迁和化工园区规划布局时，更为科学、合理。提出此三种方法为后面灭火救援场景讨论提供铺垫。

3.4.3 情景设定三

人物设定：事故现场处置的相关人员

问题设置：作为一名现场处置人员，联系所学内容，你应该明确哪些关于丙烯本身及泄漏后的相关知识？

知识点：第一章 第二节气体；第二章 第一节 储存物品的火灾危险性；第三章第一节火灾与爆炸事故的原因类型；第四章 第一节 火灾的伤害破坏作用，第三节 爆炸的破坏伤害作用

分析思路：① 引导学生讨论分析丙烯的主要储存形式，所属危险品的类别、项别及储存的火灾危险性类别；

② 联系工业火灾与爆炸事故原因类型基本知识讨论本案例丙烯管道泄漏可能发生的火灾爆炸事故原因类型；

③ 讨论常温高压储存的液化气体泄漏(球罐)可能发生的火灾爆炸事故原因类型。

3.4.4 情景设定四

人物设定：事故现场处置的相关人员

问题设置：

泄漏后现场警戒范围是否合理？面对类似事故，应该如何科学的做出警戒预判，将破坏减少到最小呢？

爆炸发生后，针对复杂的现场情况，消防处置人员要不要第一时间强行内攻灭火抢救伤员？

在了解事故相关设施的过程中，是否直接可以采纳某市塑料四厂的老职工表述的事故管线工艺及物质种类的情况？

针对此类事故，应该如何进行处置？

知识点：第三章第二节 泄漏类的火灾与爆炸事故泄漏量的计算；第四章 第四节 爆炸事故后果定量分析。

分析思路：①引导学生讨论分析确定警戒范围应考虑的因素，如：丙烯管道泄漏后可能发生的火灾爆炸事故后果模式、丙烯总储量、泄漏量等，进而明确应该尽量采取科学的方法确定警戒范围(采用方法如：第一出动头车配备易燃易爆气体爆炸极限检测设备、估算泄漏量及破坏范围、指挥员临场经验等)。②讨论事故管道中丙烯可能的泄漏状态，运用课程中学习的方法进行丙烯管道泄漏状态的判断。③讨论实际过程中丙烯的泄漏量的计算需要从案例中获取哪些参数，如：管道公称直径，输送压力，泄漏口大小，当天温度，丙烯液相密度，气相密度，常压沸点温度，丙烯液体的气化热，液相定压比热容，气相定压比热容，燃烧热、丙烯的饱和蒸气压与沸点物性表。④根据参数估算丙烯从开始泄漏到爆炸前的泄漏量，即参与爆炸的丙烯量。⑤讨论根据现有的资料及已学过的知识，确定人员安全疏散范围的几种方法，并采取不同方法估算人员安全疏散范围，进而确定安全警戒范围；⑥爆炸发生后，针对复杂的现场情况，消防处置人员要不要第一时间强行内攻灭火抢救伤员？在了解事故相关设施的过程中，是否直接可以采纳某市塑料四厂的老职工表述的事故管线工艺及物质种类的情况？引导学生分析现场情况，是否会出现火灾、爆炸、倒塌等二次伤害，再做出决策。对于现场多方人员提供的情况线索，一定要经过联系负责人、找寻规划图纸、弄清管线进口厂家及出口厂家的基本情况等方式明确准确情况再进行处置。⑦针对此类事故，应该如何进行处置？引导学生明确管道泄漏事故处置的总原则：“搜救监控、稳定燃烧、工艺措施、适时处置”。主要方式有：对爆炸后形成稳定燃烧的部位利用移动水炮进行现场监护；配合工程技术人员关闭管道阀门；采取“减压注水”的措施，防止发生二次爆炸。

3.5 后测

提问学生：为了加强事故处置能力，面对类似事故我们还需要做出哪些努力？

引导学生思考：从熟练掌握基本知识出发，可以创新性运用相关新技术手段开发事故应急救援的工具或制作有效的应急预案，辅助现场决策，高效的指导现场救援。

3.6 总结

小结部分强调本次事故分析应用的课程知识点，见图1所示知识点导读。学习通过探究消防相关技术规范的要求，解决实际问题；启发学生面对事故现场探究以各类较为科学的理论方法指导现场处置的途径。

4 效果分析

笔者在近三年内针对消防工程专业本科生开设的《工业企业防火》课程中应用了基于情景模拟的案例教学，并于最后一学期融入了BOPPPS教学模式，分别在学期末对该教学模式的应用进行了问卷调查。综合三年的评价结果，共144 人课堂中参加问卷，调查结果显示：85%的学生的对课堂的满意度为非常满意，15%的学生为较为满意，显示出该教学模式得到了学生的认可。少数同学对课堂的实施提出了有建设性的建议，会在后续的教学中不断改进。

5 实施的体会

本案例与消防工程人才培养目标、消防部门实际工作紧密结合，涉及到《工业企业防火》课程知识点较多，在发放案例材料同时，需向学生交代本次教学主要涉及到的课程知识点，以防学生讨论中偏离主线。

教师在设计问题时需设不断总结课上经验，设想学生可能出现的答案，分析学生得出答案的思维角度，不断纠正学生可能会出现的知识偏差。

注重情境设置的连续性以及问题的层次性，情境与问题之间转换中教师的引导衔接至关重要。

课程融入思政教学。课程教学中引用火灾爆炸事故案例时，引导学生强化学以致用的理念；通过典型工业火灾爆炸事故发生的时代特点，启发学生思考现实消防问题及消防技术的发展与新能源、工业生产之间的内在关系。引入学科前沿动态，引导学生关注国际前沿以及具有里程碑意义的研究成果及其实际应用，强化学生“自主创新，科技强消！”思政教育。

6 结论

(1) 《工业企业防火》课程是消防工程专业实用性较强的专业主干课程，本案例在学生具备基本的理论知识的基础上，还原课程相关的事故现场，围绕解决事故发生的三种职能人员，设置情景，以“问题链”为任务驱动，学生的参与过程以独立思考为前提，解决问题为目的，小组合作为基础，锻炼知识运用、逻辑思维的能力。

(2) 基于BOPPPS的情景模拟案例教学能让学生运用理论知识对具体事件或问题分析讨论、规划决策甚至采取行动，集启发式、参与式、互动式教学为一体，很好的践行了“以学生为中心，以案例为基础，通过呈现案例情景，将理论与实践紧密结合，从而掌握理论、形成观点、提高能力”的教学目的。