面向公共安全领域的化学品安全性分析原理课程教学改革研究

2023-12-11汪碧波于松洋邢伟义宋磊胡源

高教学刊 2023年35期

汪碧波于松洋邢伟义宋磊胡源

摘要：安全科学与工程是国家重要的工科专业，随着国家和社会对广泛应用的化学品为主的安全性分析原理人才的需要，优化和改善公共安全领域的化学品安全性分析方法教学体系势在必行。通过优化课程内容，拓展学生的知识面和视野，实际教学过程中充分利用现代多媒体技术，采用启发式教学法，调动学生的主动性，“理实交融”的教育理念能够增加学生的实践应用能力、创新能力、社会适应能力。该文针对理论学习、实践操作等过程的教学改革提出具有创新性的观点，有助于实现专业的人才培养目标，满足社会发展需求，具有一定的借鉴价值。

关键词：化学品安全性分析原理；安全科学与工程；公共安全；教学改革；理实交融

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2023）35-0138-04

Abstract： Safety science and engineering is an important engineering major in the country. With the need of the country and society for personnel who are mainly concerned with the safety analysis principles of widely used chemicals， it is imperative to optimize and improve the teaching system of chemical safety analysis methods in the field of public safety. By optimizing the content of the course， expanding students' knowledge and vision， making full use of modern multimedia technology in the actual teaching process， adopting heuristic teaching methods， and mobilizing students' initiative， the educational concept of "associating truth with fact" can increase students' practical application ability and innovation ability， and social adaptability. This paper puts forward some innovative views on teaching reform in the process of theoretical learning and practical operation， which is helpful to achieve the goal of professional talent training and meeting social development needs， and has certain reference value.

Keywords： chemical safety analysis principle; safety science and engineering; public safety; teaching reform; associating truth with fact

由于國内外社会、经济发展过程中“环境”“安全”的复杂性和综合性，使安全科学与工程专业具有多学科交叉、多行业交融的专业特点。安全科学与工程属于应用型工科专业，美国、英国、日本等发达国家在安全科学与工程方向的研究生教学培养方面，课程设置主要包括安全科学和技术、方法论，以及心理学和医学等。其中通用安全科学技术知识内容较多，而以广泛应用的化学品为主的安全性分析原理课程则基本没有。目前国内有部分高校开设危险化学品安全管理课程，主要面向安全专业的学生，培养学生掌握危险化学品科学的管理方法和危险化学品的事故安全评价等[1-2]。与目前高校开设的危险化学品安全管理课程相比，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室开设的面向公共安全领域的化学品安全性分析原理课程优化了课程内容，具有一定的深度和广度。

针对公共安全领域的化学品安全性分析方法相近，存在教材知识较为陈旧、内容不够系统、深度不足、教学方法单一和实践环节不足的问题。系统调研分析化学品引发的不同公共安全灾害事故的特点与发展趋势，结合仪器分析为基础的新型分析检测技术对化学品的灾前预防、灾中控制、灾后修复等的重要指导作用，更新和完善化学品安全性分析原理课件和教学大纲，重新撰写课程教案，建立化学制品安全操作（生产、储藏、应用和废弃处理）为主干和特色的教学大纲、课程设置和教学内容。充分利用多媒体教学的优势，利用计算机和现代网络技术，以视频、文字、图像等多种信息交互的方式，打破传统板书的教学方式，使学生更好地掌握化学品安全性分析原理教学内容，提升教学质量[3]。赴化学品生产企业进行实践，通过理论与实践的结合，促进“理实交融”，培养学生利用所学知识解决问题的能力，达到教学相长的效果。

一化学品安全性分析原理课程教学改革意义与目前同类研究工作的现状

（一）教学改革意义

近年来，随着科技与合成技术的进步，化学制品已广泛应用到生产生活中的方方面面，同人们的衣、食、住、行联系越来越紧密，也为社会各行业的发展提供着强有力的支撑。但是化学制品在生产、储藏、应用和废弃处理等诸多环节，引发的公共安全灾害日趋增加。对于高校实验室来说，危险化学品的管理与师生的生命健康息息相关，化学品的安全性分析原理对高校内部化学品的使用及储存等方面显得尤为重要[4]。城市公共安全与我们的生活息息相关，有必要掌握专业的化学品安全性分析方法，尽量减少关于化学品引发的事故灾难，减轻事故灾难造成的影响[5]。面向公共安全领域如工厂化学品引发的火灾与爆炸，违规操作化学品造成的事故，化学品泄漏带来的生态灾害，滥用食品添加剂导致的食品安全问题，废弃化学品带来的环境污染，放射性核素带来的辐射污染，化学品药物的毒副作用等，造成不同级别的事故灾害，严重危害了人类赖以生存居住的环境和人民生命财产安全。化学品的安全性问题也受到社会的重视和关注。各国政府均制定了严格的法律规范，在生产、储藏、应用和废弃处理的过程中安全处理化学制品。因此，以仪器分析为基础的新型分析检测技术在化学品在线检测、成分鉴定、安全处置与健康修复技术中地位凸显，实现对化学品的灾前预防、灾中控制、灾后修复，化学品安全性分析技术得到越来越多的青睐与重视，需要高校培养更多符合社会需求的专业人才。

化学品安全性分析原理课程（以下简称“本课程”）教学改革，有必要将创新能力的培养和考察加入到理论学习与实践中去。党的二十大报告强调“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”“坚持为党育人、为国育才，全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才”。传统的家庭观念和教育模式使当代大多数年轻人缺乏创新能力，这反映现在学生过于依赖家长和老师[6]，将老师所传授的内容的权威性放得过高，从而弱化了自己独立思考的能力。因此，教育改革应当重视培养学生的独立性和自主性，老师与学生教学相长，在课堂上敢于提出自己的想法，能够和老师积极互动。化学品安全性分析原理课程教学改革为顺应国家创新型人才的需求，调整课程结构，通过改善课堂教学模式、增添研讨课、优化期末考试等形式，让学生摆脱墨守成规的思维，在化学品安全性分析原理的实际应用中能够活学活用，提出创新性的化学检测方法和化学灾害的处理措施。

（二）目前同类研究工作的现状

我国火灾科学国家重点实验室在20世纪末期开始了危险化学品研究生课程的教学。随后，针对应用更为广泛的化学制品，率先开展了化学品安全性分析原理研究生课程的教学。化学品安全性分析原理是一门内容丰富，理论性、社会应用性都很强的课程。本课程主要内容包括化学品的理化性质及危险特性、化学品安全性分析原理、分析方法等诸多基础理论和实践知识。本课程契合专业人才培养要求，通过本课程的学习，能够使学生掌握化学品安全性分析的理论知识和检测技术。在项目组成员多年的教学实践中，相关化学品安全性分析原理课程与教材鲜有报道，且随着社会经济发展，分析方法、分析技术、分析仪器的不断创新，现有的相近教材知识较为陈旧、内容不够系统、深度不足，且对化学品相关的国家政策、法律法规反映不足，具有滞后性。教学方法单一，传统教学多为单纯的讲授法[7]，不利于激发学生学习的主动性和积极性，长此以往，不仅课堂氛围不活跃，而且容易让学生形成依赖性思维，不利于创新思维及能力的培养。实践环节不足，不能让学习的理论知识更好地联系、应用于实际，缺乏对学生实践能力和解决问题能力的培养。为了满足社会对专业人才的需求，在注重理论知识教学和实践操作能力的同时，进一步培养和提升研究生的创新能力，对化学品安全性分析原理课程进行教学改革，势在必行。

二化学品安全性分析原理课程改革创新点

（一）优化课程内容

化学品安全性分析原理课程注重理论与实践相结合，课程内容大体分为三部分：理论学习（如图1所示）、实践操作、研讨课专题报告和期末考试。教学资源主要包括课件和教材两部分。

通过系统调研国内外公共安全领域化学品灾前预防、灾中控制、灾后修复最新研究进展，对化学品安全操作课程知识体系进行系统的更新和补充，结合新型分析检测技术等相关知识，编写新的教学案例，完善教学内容；引入化学品安全操作（生产、储藏、应用和废弃处理）的前沿科研成果，讲解化学品安全操作的前沿科学问题，优化课程内容，拓展学生知识面和视野。

（二）调整教学方法

现代多媒体技术使教学内容能够更加生动形象地展示在学生面前，让学习内容不再受传统板书的限制，能够将更多的内容灵活地展示出来[3]。综合运用多媒体技术和现代网络技术，将PPT课件、图片、Flash动画和视频等应用于教学过程中，丰富授课内容，吸引学生注意力、活跃课堂气氛、增加学习兴趣。采用灵活多样的教学方法，如任务驱动教学法[8]、启发式教学法[9]、案例教学法[10]等多种教学方法联合应用，来引导学生思考，鼓励学生开展课堂讨论。提高学生的课堂参与度。布置作业引导课后查阅文献和书籍，同时利用网络教学平台，与学生课后互动与交流，使学生在学习中培养思维能力、发现问题及解决问题能力、沟通能力及团队协作等综合能力。

理论学习方面，实行创新性的六步理论学习的循环教学模式，如图1所示。在课前采用启发式教学方法，在课后确定与下节课主题相关的内容，学生根据面临的问题查找书籍和相关文献，这种以完成任务为主的教学模式可以调动学生的积极性，学生往往会带着未解决的问题上课，并在老师授课期间自主寻找答案，引起学生对课程内容学习的兴趣。面向公共安全领域的化学品安全性分析原理课程涉及两部分，第一部分系统地阐述化学品通用的组成和结构表征的化学分析和仪器分析的原理和方法，例如化学分析法中的滴定分析法、重量分析法等内容，仪器分析法中的光学分析法、电化学分析法、色谱分析法等内容。第二部分主要从化学品事故的灾害要素和承载载体出发，系统阐述不同化学品的安全性分析原理和方法，其中包括火灾爆炸、化工安全、辐射、食品和环境安全性分析原理与方法等前沿科学问题，可以有效地拓展学生的视野。在课堂中教师采用启发性的教学方法，以学生为中心，从实际出发，引导学生提出问题。教师还会采用案例教学法，鼓励学生积极讨论与思考，让学生在充满问题的环境中能够积极利用课堂上学习的化学品安全性分析原理的知识解决实际问题。在课后，老师将会根据课上学生提出的问题及讨论产生的问题进行归纳和总结，帮助学生厘清思路。老师会进行随堂测试，加深学生对知识的理解。

在课后，老师还会利用网络平台与学生互动与交流，这种交流是一种直接反馈，帮助老师了解学生掌握知识的程度。每次课程结束之前老师会引出新的问题，需要学生在课下通过丰富的网络资源寻找答案，为下节课的内容做铺垫，也是激发学生在下节课学习的兴趣。六步理论学习的循环教学模式，以学生为中心，不断地拓宽学生的知识面，形成了不断提升学生思考能力的良性循环。

（三）加强“理实交融”

理论与实践结合赋予了教学研究的价值，从而能够更好地将化学品安全性分析理念应用于日常实践[11]。实践操作方面秉持“理实交融”的教学理念。在化学品安全性分析原理课程上，突出了先进的教学理念，坚持基础知识为核心的宗旨，贯彻理论与实践相结合、基础知识与行业法律法规等背景相结合的理念，结合化学品安全操作（生产、储藏、应用和废弃处理）课程知识的教学，指导学生赴化学品生产企业进行实践。在赴化学工厂实际参观前进行全面的理论教学，让学生在实践时能够心中有数，充分地将理论应用于实践操作。在学生实践操作的过程中难免会有知识盲区，因此，在实践操作的过程中也要启发性地鼓励学生讨论和思考，针对实践过程中出现的问题教师会及时解答，并记录汇总，在理论学习的过程中进行知识补充。面向公共安全领域的化学品安全性分析原理课程教学理论学习和实践操作结合的设计理念、优化了教学体系，在提升學生思考能力的同时培养了学生的创新能力。理论与实践相结合有利于引导学生利用所学知识在实践中解决问题，同时让学生有机会体验专业价值及成就感、社会认同感，增加学生的实践应用能力、创新能力、社会适应能力。

（四）研讨课专题报告和期末考试

在学期结束之前，学生需要利用化学品安全性分析原理课上所学内容进行个人汇报，主题包括火灾爆炸、核辐射事故、化工事故、环境生态灾难和食物中毒等不同公共安全灾害事故，对不同化学品的安全性分析原理、检测方法、事故防范对策建议等进行细致分析和讨论。研讨课强调对化学知识的运用、通过对化学品进行分析与检测的方法，实现灾前预防、灾中控制、灾后修复。研讨课报告培养了学生的创新性思维，让学生成为课堂上的中心，帮助老师获得教学反馈，从而进一步完善课程内容[12]。报告的内容并不局限于课程内容，学生可以利用课程中掌握的化学品安全性分析方法探究感兴趣的主题。目前，高校在专业能力教学的过程中缺乏对学生实践能力的培养，偏向于理论教育[13]，不利于培养创新型和实践型人才。研讨课主要考察学生对理论知识的运用，面临实际问题的分析解决能力，体现了本课程“理实交融”的核心理念。

化学品安全性分析原理课程的考核方式以课程论文的方式进行评分，学生可以在化学品安全性分析原理研究领域自由选题，论文内容需要学生体现化学品安全性分析原理研究领域的研究背景、急需解决的重要安全问题、国内外的研究进展等，充分考察了学生的创新能力，习近平总书记在党的二十大报告中强调，“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势”。化学品安全性分析原理课程的课程论文需要看到学生的创新性论述思路，更好培养满足社会发展需求的高质量专业人才。

三化学品安全性分析原理课程改革特色

通过系统的文献调查，引入国内外化学品安全操作（生产、储藏、应用和废弃处理）最新研究进展，结合新型分析检测技术等相关知识，更新化学品安全性分析原理教材、教案和课件。着立于广度、深度、系统和现代等多角度，提炼和编写课堂授课内容、讨论主题和教学案例。优化化学品安全操作课程知识内容，突出现代化学品安全操作的特色。课堂教学采用多种教学方法。顺应新教育理念，将理论应用于实际[14]，指导学生赴化学品生产企业进行实践教学，加强理论和实践相结合，使学生学习基础理论知识的同时，融入实践。

着重培养学生的创新性思维，加入独具特色的研讨课专题报告为学生提供自由的交流平台，增加知识的多样性。研讨课为学生激发创新思维创造了有利条件，丰富了学生的创新实践活动[15]。报告后学生之间自由提出问题和回答问题的过程中，能够让其变换思维思考问题，从而开拓学生的视野。通过课程改革研究，增加学生学习兴趣、积极性、主动性，培养学生的实践和创新能力，注重学生综合素质的提升，更好地培养满足社会发展需求的高质量专业人才。

四结束语

本文系统地阐述了化学品安全性分析原理课程的创新性改革方法。通过优化课程内容，引入化学品安全性分析原理领域的前沿科技，开拓学生的视野，充分利用多媒体教学的优势让课堂变得更加灵活生动，课程始终坚持“理实交融”的理念。在课程设计上，提出了六步理论学习的循环教学模式，更好提升学生学习的动力和课堂的参与度。在实践操作方面，能够培养学生理论应用于实际的能力，也能在实践操作的过程中反映理论学习的遗漏，及时补充知识面。化学品安全性分析原理课程调整了课程结构，加入课程研讨模块及优化课程考核方式，培养了学生的创新与实践能力。本课程采用特色的“理实交融”、理论联系实际相结合的工科教学模式。面向公共安全领域的化学品安全性分析原理课程教学改革研究，有望更好地培养满足社会发展需求的高质量专业人才。

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