化工安全实验课程体系设计

程家骥 ， 李超杰

(青岛科技大学 环境与安全工程学院 ， 山东 青岛 266042)

青岛科技大学是一所以化工为特色的省属重点高校，“化工安全实验”课程以化工生产过程中的安全问题为基础，结合基础化学和物理相关理论知识，综合“燃烧与爆炸”“化工安全工艺”“危险化学品分类与管理”等专业课知识，使学生亲自动手、观察和解决化工生产过程中由于高温、高压等不安全因素导致的安全事故问题，最终更加贴近现实状况和深刻的理解化工安全问题。

1 传统化工安全实验课程设置及主要问题

传统“化工安全实验”课程设置在第6学期，课程为64学时，具有13个实验项目，其中包括“石化产品饱和蒸气压测定实验”“化工管路气体泄漏检测及模拟分析实验”“危化品扩散模拟实验”“化学品遇水反应安全实验”“典型化工生产过程安全实验”“毒性气体吸收实验”“物质燃烧热的测定实验”“物质自燃点的测定实验”“物质热重分析测试实验”“物质热危害分析实验”“化学品燃烧行为分析实验”“油罐燃烧沸溢喷溅现象模拟实验”“石化产品燃烧热危害后果分析实验”等实验项目。通过对历年实验成绩的分析，结合学生问卷调查情况，传统“化工安全实验”课程教学过程主要存在以下问题。

1.1 课程体系设计不利于创新能力培养

本课程的全部13个实验项目全部为预先设定的，缺乏探索性，学生没有自主运用所学知识的机会，不利于学生将所学知识融会贯通和综合性利用，难以培养学生的创新意识。学生在第6学期基本完成了专业课程的学习，但是针对书本上的抽象知识，虽然化工安全实验中的实验项目可以使知识更加具象化，但是大部分同学并不能完全理解其真正的应用领域。

化工安全评估中的重要一个环节是化学物质的热危险性，其评价方法主要可以分为理论模拟评价和实验模拟评价。本课程中涉及相关知识点的实验项目主要包括：“物质热危害分析实验”(主要目的是表征反应放热起始温度、反应热、表观反应活化能、不可逆温度等参数)、“物质燃烧热的测定实验”(主要目的是使用氧弹量热仪测定物质的燃烧热)、“物质自燃点的测定实验”(主要目的是测定可燃液体的自燃点)、“物质热重分析测试实验”(主要目的是测定起始失重温度、结束失重温度、失重速率等参数)等。但现有的课程体系设计只是使学生熟悉了每个实验的目的和知识点，并没有与实际生产需求相结合。因此，按照原有的实验设计无法充分发挥其作用，削弱了学生创新能力的培养效果。

1.2 课程体系设计缺乏递进关系

传统“化工安全实验”课程中设置的13个实验虽然所涉及知识点相对独立，但是部分课程存在内在关联。比如：物质的热危害分析实验中的实验结果是物质的燃烧热、自燃点等参数所决定的。但是在实验教学过程中“物质燃烧热的测定实验”“物质自燃点的测定实验”“物质热重分析测试实验”“物质热危害分析实验”等实验多为单独设置，对于各实验中所涉及的反应热、燃烧热、失重速率等知识点之间的关系和影响并没有进行讲解，每个实验都处于同等层次、同等地位，并没有前后之分，学生在学习过程中无法理解各知识点的内在联系。

此外，“化工安全实验”课程中所设置的所有实验项目主要分为演示型实验和观察型实验，虽然每个实验项目的主要内容各有不同，但是其实施过程基本一致。演示型实验的教学过程为：学生课前预习、教师课堂讲解、教师操作仪器、学生观察记录实验现象、学生分析实验结果、学生撰写报告；观察型实验的教学过程为：学生课前预习、教师课堂讲解、学生操作仪器、学生观察记录实验现象、学生分析实验结果、学生撰写报告。二者过程基本相似，仅有的区别在于仪器的操作者不同。对于第6学期的学生而言，此类实验核心过于相似，只是实验内容有所不同，难以满足培养学生能力的需求。根据对最近三年学生关于每项实验预习时间的调研，90%的学生在所有实验项目花费的预习时间相似，均在1～2学时。这说明，现有实验项目设置过于类似，没有体现出差异性和阶梯化。

2 “化工安全实验”新课程体系设计

针对“化工安全实验”课程体系的问题，分别从“化工安全实验”课程体系的结构和“化工安全实验”课程体系的课程设置等方面进行设计。设计后的“化工安全实验”在满足教学大纲、专业认证等要求的前提下，突出化工安全生产理念、知识、技术及能力的培养，培养既懂化工工艺，又懂安全工程的复合型高端化工安全人才队伍。

2.1 “化工安全实验”课程体系的重构

将“化工安全实验”(80学时)分解成为“化工安全基础实验”(32学时)和“化工安全综合实验”(48学时)两个课程，由第6学期开设变为“化工安全基础实验”设置在第6学期和“化工安全综合实验”设置在第7学期。“化工安全基础实验”主要侧重基础参数的测定和仪器的使用，“化工安全综合实验”侧重结合实际工艺，综合利用各项参数评价样品的危险性。

2.2 “化工安全实验”课程体系实验内容设置

“化工安全基础实验”的实验项目包含“石化产品饱和蒸气压测定实验”“化工管路气体泄漏检测及模拟分析实验”“化学品遇水反应安全实验”“物质燃烧热的测定实验”“物质自燃点的测定实验”“物质热重分析测试实验”“油罐燃烧沸溢喷溅现象模拟实验”“化学品燃烧行为分析实验”等8项内容，每个实验项目均为4学时，主要目的为使学生学习相关基础知识。比如：物质燃烧热的测定实验中所涉及的燃烧热为专业课程“燃烧与爆炸”中所涉及的知识点，但在课堂教学中并未对燃烧热的测量方法和仪器进行深入探讨。本实验项目首先介绍了氧弹量热计的原理，对其内部结构进行了展示，使学生更加深刻地理解了能量守恒定律在这个过程中的应用。在此基础上，对这个过程中所设计的热量平衡公式进行了讲解，加深了学生对课堂知识的理解。最终，学生通过亲自测试样品的燃烧热和实验数据的处理更加全面地了解了样品的性能参数在测试过程中的表现形式。

“化工安全综合实验”的实验项目主要包含“典型化工生产过程安全实验”和“物质热危害分析实验”两个实验内容模块。每个实验模块约24学时，每个模块中的实验项目和实验仪器由学生自由选择。比如“典型化工生产过程安全实验”模块，主要目的是模拟在真实化工生产过程中不同特征原料的事故判断、定性和处理等过程。学生可以通过“石化产品饱和蒸气压测定实验”“化工管路气体泄漏检测及模拟分析实验”“化学品遇水反应安全实验”等实验项目了解实验原料的性质，从而判断在整个化工生产过程中可能产生的事故，并根据其特性进行安全处理。

3 结束语

化学工业是国民经济的重要基础产业，与国计民生有着极为密切的关系。抓好化工行业安全生产，专业性人才培养是核心。只有注重化工安全人才的培养，才能提升化工安全从业人员的整体素质，从而有效预防和遏制化工事故的发生。通过对“化工安全实验”课程体系的设计，将原有的实验课程进行重构，结合学生专业知识学习情况，提高其化工安全专业知识的应用能力，为安全工程特色人才的培养提供坚实的保障。