《化工安全技术》教学过程插图的运用*

丁金城，陈 霞，黄昊飞

(山东理工大学化学化工学院，山东 淄博 255000)

化工类专业开设化工安全课程，并进行安全技术基础训练，以提高学生的安全意识，增长学生的安全知识与技能，为他们在将来的工作中实现安全生产打下良好的基础。在《化工安全技术》课程教学中，常使用实物、模型、挂图、卡片、视频、电影以及黑板画等教学手段进行直观教学，当学生人数较多，使用实物不便或模型太小，又缺乏某些必要的教具时，教师就应当使用插图去辅助直观教学。插图有时还具有在课堂教学和课程实践中所不易得到的重点突出、简单明了、便于理解和便于记忆等独特作用。视觉材料与课堂、课程实践相融合，这是强化化工安全基础理论与教学相结合发展的必然趋势。视觉材料与课堂教学发展相适应，以相互促进、相互助长。视觉材料插图的补充，必然使课堂教学更加丰富多彩；插图材料落后，也必将拖课堂教学的后腿[1-2]。

例如，在授课中，很难将安全的具体含义表述得清晰明了，而是从描述危险的角度讲解，来体现安全。即：危险失控，可导致事故；危险受控，能获得安全。危险为什么失控呢？其中最重要的一点是我们的知识层面未达到能够辨识、控制危险源。图1所示为某石化公司顺丁橡胶装置因中间储罐氧含量过高引发自聚放热，发生泄漏、火灾、爆炸现场。究其原因，顺丁橡胶正常生产状态下，未按规定定期检测各丁二烯罐的氧含量。工艺技术人员业务能力不足，对精丁二烯系统氧含量高的危害缺乏基本认识，误认为系统氧含量指标可直接套用商品丁二烯的氧含量国标规定的指标，没有理解丁二烯中间罐因不含阻聚剂而必须控制更低的氧含量指标，以避免生成过氧化物和自聚物；也没有对安全阀前的气相管线进行定期检查，未及时发现管线自聚物堵塞，导致安全附件和泄放系统不能有效发挥作用。溶剂回收系统内氧含量长期超标，系统中丁二烯自聚物、过氧化物不断累积，造成储罐内突然爆聚放热，导致储罐超压、泄漏、燃烧、爆炸。

图1 某公司顺丁橡胶装置发生火灾Fig.1 Outbreak of fire in a butadiene rubber device of a company

那么，如何才能较好地运用黑板插图呢？

1 制图规范，科学严谨

插图以科学性为重，不能以美术画代替插图，甚至只顾美观而造成插图发生科学上的错误。漫画式的插图在表现事故，强调夸张安全学原理或事实上，可以引人入胜，提高学生学习兴趣，使之印象深刻，有利于调动学生学习的积极性，如果使用得当，对于安全学教学的作用也是有其积极的一方面，但要防止在教学用插图上乱夸张，一概使用漫画，造成插图失去严密的科学性，并且还使学生养成作图不工整的坏习惯。

2 插图适宜，边画边讲

课程教学的插图一定与教学内容相匹配，适宜、清晰、美观的插图才能与教学产生协同作用。如插图结构较复杂，制作费时，可以将图预先在课前制作完善，但若图形不过于复杂，采用板书边讲边画就显得更生动些，因为此时学生动手模仿，便于集中学生注意力，有助于思维和提高学习兴趣。有时，还可能遇到书中叙述不清，又缺少必要的插图的情况，这时，补充必要的插图是有意义的。

例如，我们在学习燃烧过程与燃烧原理时，需要用到燃烧过程的温度变化(图2)，图比较简明，可以采用边画边讲的方式。可燃物质达到着火点，开始燃烧，此时温度即为初始着火点，为A点；随着参与燃烧过程可燃物的增多，燃烧体系的温度缓慢增加，可达到图中B点；继续燃烧，达到C点，由于物质持续燃烧，能量积累，引起更多物质燃烧，燃烧进入自加速状态，放出更多热量，直至D点；此后，由于可燃物质燃烧损耗，可参与燃烧物质逐渐减少，燃烧体系温度增速开始呈现下降趋势，持续至E点[3]。

图2 物质燃烧过程的温度变化Fig.2 Temperature variation during the substance combustion process

3 插图适量，解决难点

插图可以加强直观，启发思维，突出重点，化繁为简，有利于理解，利于记忆，一定要用的恰到好处，且图形简明、数量适中，否则图形繁杂、插图过多就会走向反面。例如，讲到燃烧就用燃烧的插图，讲到反应釜就用反应釜的插图等等，甚至将安全课变成了美术课，学生学了美术忘了安全，还可能画蛇添足，笑话百出，反而降低了插图的积极意义。

4 图文兼顾，语言辅助

插图的同时，要标出必要的文字，口头加以解释，相互配合，才能共同起到加强直观的作用，不要以为有了图不标出字来讲讲就行了，或者有了图标上字就不必讲了，两者都会大大降低插图在教学中所起的积极的作用。如图3活化能示意图所示，物质须吸取足够能量后，跨过活化能，才能够进行化学反应。反应系统未添加催化剂，需从外界获取数值为E1能量；反应系统如添加催化剂，则需从外界获取能量降低为数值E2；两者的差值为ΔH；催化剂的加入，只是改变反应体系中化学反应的活化能，而不影响该体系的化学平衡[4]。

图3 活化能示意图Fig.3 Activation energy diagram

5 使用方框，突出重点

在教科书的叙述中，若不给学生指出安全学上的重点所在，有时，学生很可能会主次不分，甚至以次为主，例如，工厂布局就是确定工厂内部各单元之间相对位置，其基本任务是结合厂区的内外条件确定生产过程中各种机器设备的空间位置，获得最合理的物料和人员的流动路线。化工厂布局普遍采用留有一定间距的区块化的方式。化工厂厂区一般可划分为以下六个区块：(1)工艺装置区；(2)罐区；(3)公用设施区；(4)运输装卸区；(5)辅助生产区；(6)管理区；如图3化工厂厂区区块划分所示。

图4 化工厂厂区区块划分Fig.4 Block zoning of chemical plant area

6 力求立体，增强直观

化工设备，尤其是压力容器，在化工安全事故占得比例比较高，然而，学生只是在化工见习(实习)见到过实物，即使看到压力容器等设备图形等这一类图，对于尚未见过实物的学生而言，仍难以想象出列管式换热器是怎样的一类设备，薄膜蒸发器又是怎样的一类设备。再加之有的出题人还要用这样的图去考学生，这就必然导致学生不求甚解而去死记这些图所标的各部分名称，这就提醒我们，对于学生平时不常见的物体内部结构要尽量画的有点立体感，以利于学生形成立体印象。比如，我们在学习压力容器的时候，提到薄膜蒸发器，但是同学们没有见过，因此我们用图片展示(如图5所示)，进而我们列举其在生产工艺中的具体用途(如图6所示)。

图5 薄膜蒸发器外观图Fig.5 External view of film evaporator

图6 薄膜蒸发器工艺流程简图Fig.6 Flow chart of film evaporator process

7 引入联想，启发思维

突出重点是对的，但不能只掌握重点不去学习一些细节过程的内容。例如，不能只要求学生掌握HAZOP分析步骤的几个阶段就算满足了，应该引导学生进行联想，叫他们考虑这几个阶段各在何处发生？具体过程怎样？于是在HAZOP的学习过程中，我们可以指导学生在图7 HAZOP节点偏差分析框图的基础上补充更多的节内容，由简化繁。在由简化繁实践中，既可将HAZOP知识整理成线，同时可在知识面开阔学生思路[5]。

图7 HAZOP节点偏差分析框图Fig.7 Node block chart of deflection analysis

8 形式多变，删繁就简

仅靠现行教材中的插图是不能满足教学上的需要的，从各种相关安全参考书中可以找到不少化工安全教学的有关插图，但这些插图未必恰好满足学生使用，若对其稍加删繁就简处理，就可使这些插图在教学中起到积极的辅助作用。

9 结 语

插图是重要的视觉辅助材料，但是毕竟与实物有本质区别，不能简单的以插图替代实物。另外，再好的方法若久而不变，则会如久食蜂蜜不觉其甜一样，学生对于插图的兴趣会慢慢降低，所以，教学方式方法一定要注意多变，要采用多种多样的实验方式。制作模型，观察实物，课堂上板书要有系统性等等都是相互促进，相互影响的。在课堂教学与课程实践中，采用丰富多彩的教学手段，与安全相关的知识、技能，学生才能较清楚、熟练掌握。