對(duì)安全工程化學(xué)基礎(chǔ)課程建設(shè)的探索

李秀濤

摘要：通過(guò)對(duì)安全工程化學(xué)基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀的分析和反思，文章在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、提高學(xué)生興趣和提升教學(xué)效果等方面進(jìn)行了有益的探索。首先，在民航行業(yè)背景下，通過(guò)精選課程內(nèi)容，突出安全工程專業(yè)特色;其次，將枯燥的理論知識(shí)與工作生活中的實(shí)際安全案例聯(lián)系起來(lái)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;再次，采用雨課堂式的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，進(jìn)一步提升教學(xué)效果;加強(qiáng)與學(xué)生的課下交流和溝通，解決學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)差異較大的問(wèn)題;最后，加強(qiáng)與安全工程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生創(chuàng)新技能。

關(guān)鍵詞：安全工程化學(xué)基礎(chǔ);課程建設(shè);雨課堂;教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2020）21-0151-03

我國(guó)安全類專業(yè)人才匱乏。近年來(lái)，全國(guó)高等院校的安全工程專業(yè)獲得了迅速發(fā)展。截至目前，全國(guó)共有130余所高等院校開(kāi)設(shè)了安全工程專業(yè)。雖然開(kāi)設(shè)安全工程專業(yè)的高校都有自己的行業(yè)背景和特色，但是設(shè)立的培養(yǎng)目標(biāo)基本都包括：培養(yǎng)能從事安全科學(xué)與研究、安全健康環(huán)境檢測(cè)與監(jiān)測(cè)、安全技術(shù)及工程、安全設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、安全監(jiān)察與管理、安全教育與培訓(xùn)等方面復(fù)合型的高級(jí)工程技術(shù)人才。而從事這些工作需要掌握危險(xiǎn)品的辨識(shí)與管理、化工設(shè)備安全、防火防爆等專業(yè)知識(shí)，但這些都需要學(xué)生具備一定的化學(xué)基礎(chǔ)，因此化學(xué)類課程是各院校安全工程專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。

本人承擔(dān)我校安全工程專業(yè)的安全工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)工作，結(jié)合化學(xué)教學(xué)工作中實(shí)際存在的問(wèn)題，本文探索了適合于我校安全工程專業(yè)的化學(xué)基礎(chǔ)課的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容。

一、教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）課程內(nèi)容與專業(yè)特色匹配度不高

目前各院校安全工程專業(yè)的化學(xué)類課程普遍選用四大化學(xué)（無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和分析化學(xué)）體系的相關(guān)課程，通常開(kāi)設(shè)的課程以“物理化學(xué)”和“分析化學(xué)”為主[2]，但是從知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，無(wú)機(jī)化學(xué)體系的化學(xué)品名稱、分子結(jié)構(gòu)特性、重要反應(yīng)特性及與安全相關(guān)的基本理化性質(zhì)（如：毒性、腐蝕性、燃燒爆炸特性等）等相關(guān)基本知識(shí)在這兩門(mén)課程中均沒(méi)有涉及;另外，有機(jī)化學(xué)體系中的有機(jī)化合物的命名規(guī)則、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及典型有機(jī)化學(xué)反應(yīng)及其安全防護(hù)技術(shù)等重要知識(shí)也沒(méi)有講述。化學(xué)課程內(nèi)容與安全工程專業(yè)特色的不匹配，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)教師講授的部分知識(shí)是學(xué)生不需要的，而學(xué)生需要的化學(xué)知識(shí)內(nèi)容課程又沒(méi)有被講授的現(xiàn)象，也導(dǎo)致化學(xué)課程內(nèi)容不能滿足安全工程專業(yè)自身發(fā)展的需要。

需要指出的是，由于安全工程專業(yè)的特點(diǎn)和行業(yè)背景的特殊性，其本身也是一個(gè)交叉學(xué)科，需要學(xué)生學(xué)習(xí)的課程較多且知識(shí)點(diǎn)范圍跨度較大，導(dǎo)致學(xué)生的課程負(fù)擔(dān)較重[3]。因此，如果增加大量化學(xué)課程的課時(shí)，會(huì)進(jìn)一步加重學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)，這顯然與現(xiàn)實(shí)情況不符。為此，迫切需要對(duì)安全工程專業(yè)的化學(xué)基礎(chǔ)課程進(jìn)行相應(yīng)的改革，以適應(yīng)安全工程專業(yè)的發(fā)展和對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的需求。

（二）學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊

由于全國(guó)各地高考政策的差異，安全工程專業(yè)的學(xué)生在高中階段對(duì)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)情況差別很大。以我校2018級(jí)安全工程專業(yè)的學(xué)生為例，高考時(shí)選擇化學(xué)的約為86%，其中部分學(xué)生還學(xué)習(xí)了高等化學(xué)部分內(nèi)容，甚至有個(gè)別學(xué)生還取得過(guò)全國(guó)高中化學(xué)競(jìng)賽二等獎(jiǎng)，具有較好的化學(xué)基礎(chǔ);但是部分地區(qū)的考生高中時(shí)的化學(xué)課以選修課為主，高考時(shí)也沒(méi)選擇化學(xué)作為考試科目，因此該部分學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)較差。學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)差異較大，這就導(dǎo)致化學(xué)課程內(nèi)容和講授深度難以把控。課程內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單就有可能變成高中化學(xué)的承接和延續(xù)，對(duì)學(xué)生專業(yè)技能和能力的提高十分有限;但是如果課程內(nèi)容過(guò)于高深，則部分學(xué)生可能很難跟上課程學(xué)習(xí)要求，從而產(chǎn)生畏難情緒，日積月累最終喪失學(xué)習(xí)興趣。

（三）學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)的積極性不高

安全工程化學(xué)基礎(chǔ)課程是我校安全工程專業(yè)學(xué)生最先開(kāi)始學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。雖然化學(xué)知識(shí)是安全工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，但是學(xué)生剛進(jìn)入大學(xué)對(duì)安全工程專業(yè)的具體培養(yǎng)目標(biāo)還不完全了解，并且從現(xiàn)有教材中和在客觀感受上不清楚化學(xué)基礎(chǔ)課與安全工程專業(yè)的聯(lián)系，這就導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)課的興趣不高和動(dòng)力不足，甚至有的學(xué)生提出了“安全工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)有什么用？”的疑問(wèn)。

二、提高安全工程專業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)效果的措施

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出安全工程專業(yè)特色

在教學(xué)內(nèi)容上，結(jié)合安全工程專業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容做出相應(yīng)的調(diào)整。在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化過(guò)程中，應(yīng)遵守以下幾個(gè)方面的原則：

1.結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，精選教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)安全工程專業(yè)特點(diǎn)，我們?cè)诨瘜W(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容的選擇上，以無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)的部分內(nèi)容為主，刪掉了分析化學(xué)的大部分內(nèi)容，但保留了儀器分析部分內(nèi)容;同時(shí)，針對(duì)安全工程專業(yè)領(lǐng)域中的主要化學(xué)問(wèn)題，對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精選。

無(wú)機(jī)化學(xué)部分除了介紹元素的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等基礎(chǔ)知識(shí)外，主要突出介紹無(wú)機(jī)化合物的危險(xiǎn)特性（腐蝕性、毒性、易燃易爆性等），使學(xué)生對(duì)該類危險(xiǎn)化學(xué)品的特點(diǎn)和防護(hù)方法有深入的認(rèn)識(shí);有機(jī)化學(xué)部分主要介紹有機(jī)化合物的命名規(guī)則、理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和典型有機(jī)反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，使學(xué)生在從事危險(xiǎn)品相關(guān)行業(yè)工作時(shí)，能夠?qū)Ω黝愑袡C(jī)化學(xué)品進(jìn)行識(shí)別和相關(guān)處理;物理化學(xué)部分主要介紹化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)基本原理，使學(xué)生能夠把握燃燒、爆炸及危險(xiǎn)品事故產(chǎn)生的根本原因，有能力解決一些安全事故的預(yù)防和應(yīng)對(duì)問(wèn)題;儀器分析部分主要介紹化學(xué)分析方法、色譜分析方法和光譜分析方法，使學(xué)生掌握安全領(lǐng)域常用的先進(jìn)分析檢測(cè)方法。

課程內(nèi)容基本上涵蓋了危險(xiǎn)品、火災(zāi)、爆炸等安全領(lǐng)域的主要化學(xué)知識(shí)，為學(xué)生后續(xù)相關(guān)課程（如：火災(zāi)學(xué)基礎(chǔ)、安全檢測(cè)技術(shù)、飛機(jī)防火技術(shù)、空運(yùn)危險(xiǎn)品風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)、防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)等）的學(xué)習(xí)提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)知識(shí)。

2.立足民航背景，突出工科特色。我校是中國(guó)民用航空局直屬的一所以培養(yǎng)民航高級(jí)工程技術(shù)和管理人才為主的高等院校，因此，安全工程專業(yè)應(yīng)立足民航背景，突出工科特色，以與民航相關(guān)的工程技術(shù)問(wèn)題來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容，力求做到既向?qū)W生傳授科學(xué)知識(shí)，又給學(xué)生展現(xiàn)工程技術(shù)的實(shí)踐方法，以體現(xiàn)科學(xué)研究的方法和科學(xué)探索的過(guò)程，使學(xué)生具備利用一定的化學(xué)知識(shí)去分析和解決民航相關(guān)工程實(shí)際問(wèn)題的能力。例如：在介紹化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)時(shí)，以飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)的火災(zāi)爆炸問(wèn)題為引導(dǎo)，通過(guò)模型簡(jiǎn)化方法，把該問(wèn)題演變?yōu)槊荛]空間內(nèi)的燃燒爆炸問(wèn)題，進(jìn)而提出熱力學(xué)上的密閉體系概念和動(dòng)力學(xué)上鏈反應(yīng)的爆炸極限知識(shí)點(diǎn)，再反過(guò)來(lái)通過(guò)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的知識(shí)分析機(jī)艙內(nèi)火災(zāi)爆炸問(wèn)題。

3.緊跟前沿研究，啟迪學(xué)生思維。結(jié)合安全工程專業(yè)方向和本學(xué)科的最新發(fā)展和科學(xué)成果，適當(dāng)介紹一些前沿領(lǐng)域或教師本人的科研課題，以開(kāi)闊學(xué)生眼界，啟迪學(xué)生思維。例如：在介紹鹵代烴章節(jié)時(shí)，引入當(dāng)前民航領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)—“哈龍”機(jī)載滅火劑的替代問(wèn)題，再?gòu)摹肮垺睖缁饎┑奶娲蚝脱芯口厔?shì)，引出由鹵代烴分子結(jié)構(gòu)引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題，使學(xué)生不僅能更深入了解鹵代烴的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和反應(yīng)特性，還能將所學(xué)知識(shí)與國(guó)際前沿研究相結(jié)合。

（二）理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

由于安全工程化學(xué)基礎(chǔ)課程本身理論性較強(qiáng)，而單純講授書(shū)本知識(shí)會(huì)讓學(xué)生感覺(jué)枯燥無(wú)味，因此應(yīng)將課程部分內(nèi)容與實(shí)際工作中的安全問(wèn)題相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生探究其中所涉及的基礎(chǔ)化學(xué)原理，使學(xué)生切身感受到化學(xué)知識(shí)與安全工程專業(yè)問(wèn)題的聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性。例如：在介紹堿金屬和堿土金屬章節(jié)部分時(shí)，可先介紹鋰離子電池在我國(guó)新能源發(fā)展戰(zhàn)略中的重要性，進(jìn)而提出鋰離子電池在航空運(yùn)輸中的安全問(wèn)題（介紹近幾年航空運(yùn)輸中的鋰離子電池安全事故案例），然后帶著問(wèn)題講解堿金屬和堿土金屬的重要性質(zhì)，最后再引導(dǎo)學(xué)生理解鋰離子電池產(chǎn)生熱失控的根本原因，使學(xué)生將堿金屬和堿土金屬的化學(xué)性質(zhì)與航空安全運(yùn)輸中的鋰離子電池安全問(wèn)題相結(jié)合，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將“死學(xué)”變?yōu)椤盎顚W(xué)”。

另外，除了將化學(xué)知識(shí)與安全工作中的問(wèn)題相聯(lián)系，還可以適當(dāng)將其與生活中的安全問(wèn)題相聯(lián)系，使學(xué)生感受到學(xué)好化學(xué)知識(shí)的重要性。例如，在介紹鹵素章節(jié)時(shí)，可介紹家庭日常生活中84消毒液和潔廁靈混合使用的安全問(wèn)題，讓學(xué)生思考兩種化學(xué)物質(zhì)混合時(shí)可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。84消毒液的主要成分是次氯酸鈉（NaClO），潔廁靈主要成分是鹽酸（HCl），學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，很容易推導(dǎo)出該反應(yīng)將產(chǎn)生危險(xiǎn)性劇毒氣體氯氣（CL2）。這個(gè)現(xiàn)象會(huì)讓大部分學(xué)生感到驚訝，生活中普通的日常用品竟能用于制備危險(xiǎn)化學(xué)品，這會(huì)進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的熱情。

（三）運(yùn)用多種教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

對(duì)于教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，必須采用一定的方法和手段。在高等學(xué)校的教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)方法的好壞往往決定著教學(xué)目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)、教學(xué)運(yùn)行狀態(tài)是否良好、教學(xué)結(jié)果是否理想等[4]。目前，有許多不同的教學(xué)方式（如：講授式教學(xué)、研究式教學(xué)、實(shí)踐性教學(xué)、案例教學(xué)、專題式教學(xué)等）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)中[5]。而近幾年，翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐應(yīng)用已經(jīng)成為一種重要的課堂教學(xué)改革趨勢(shì)[6-8]。雨課堂作為一種重要的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，由學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)，將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入PowerPoint和微信，在課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間建立起溝通橋梁。虛擬課堂和實(shí)體課堂相結(jié)合使得教師和學(xué)生在課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)及課后復(fù)習(xí)中能進(jìn)行有效互動(dòng)，教師可在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中及時(shí)掌握課堂教學(xué)情況，修正教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)難易度[9]。

開(kāi)展雨課堂教學(xué)改革，首先要對(duì)安全工程化學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容進(jìn)行梳理，厘清各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，以及知識(shí)層次和前后銜接關(guān)系，再根據(jù)課程內(nèi)容的特點(diǎn)，整理出哪些知識(shí)點(diǎn)適合采用雨課堂教學(xué)方式，哪些知識(shí)點(diǎn)適合采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，做好兩種課堂教學(xué)方式比例的控制。有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)需要學(xué)生在課上課下通過(guò)大量的習(xí)題練習(xí)來(lái)鞏固，但是部分學(xué)生自覺(jué)性較差，往往很難按時(shí)且高質(zhì)量地完成習(xí)題，而雨課堂教學(xué)方式可以讓教師完全掌控學(xué)生全過(guò)程的學(xué)習(xí)情況，因此有機(jī)化學(xué)比較適合采用雨課堂教學(xué)方式。

（四）因材施教，加強(qiáng)與學(xué)生的課下交流和溝通

課上教學(xué)面對(duì)的是全體學(xué)生，因此教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有差異化，但是對(duì)于化學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生可能存在學(xué)習(xí)效果跟不上的情況，所以要加強(qiáng)與學(xué)生的課下交流和溝通強(qiáng)度。課下交流可采用現(xiàn)場(chǎng)答疑、小范圍研討、微信在線答疑等方式。另外，還要通過(guò)布置不同難度的習(xí)題，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了解，主動(dòng)就學(xué)習(xí)成績(jī)較差的學(xué)生所存在的問(wèn)題進(jìn)行溝通。

（五）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生創(chuàng)新技能

化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是安全工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的安排上，除了讓學(xué)生掌握一定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作基本技能和基本方法外，還應(yīng)減少驗(yàn)證性的和演示性的實(shí)驗(yàn)，多增加一些設(shè)計(jì)性的和研究性的實(shí)驗(yàn)[10]。同時(shí)，結(jié)合我校安全工程專業(yè)的特點(diǎn)，應(yīng)選擇部分與安全工程技術(shù)和民航密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如機(jī)載滅火劑的滅火性能評(píng)測(cè)實(shí)驗(yàn)等，并在實(shí)驗(yàn)課的最后安排一個(gè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生運(yùn)用化學(xué)基本原理，自行設(shè)計(jì)、自擬實(shí)驗(yàn)方案，完成全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并以此作為實(shí)驗(yàn)課的考核題目。

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Abstract： Through the analysis and reflection on the current situation of the course， Chemical Basis of Safety Engineering， this paper makes a useful exploration in optimizing teaching content， improving students' interest and improving teaching effect. First of all， under the background of civil aviation industry， the characteristics of safety engineering major are highlighted through careful selection of course contents. Secondly， students' interest in learning is stimulated by connecting boring theoretical knowledge with practical safety cases in work and life. Thirdly， the teaching effect is improved through adopting flipped classroom teaching mode of Rain Classroom. In addition， the communication with students can be strengthened after class to eliminate the difference in students' chemical basis. Finally， to improve students' innovative skills， the experimental teaching content related to safety engineering should be strengthened.

Key words： Chemical Basis of Safety Engineering; course construction; Rain Classroom; teaching method