基于BOPPPS的地下丙烯管道泄漏爆炸事故情景模擬案例教學(xué)實(shí)踐

王濱濱，韓海云

(中國人民警察大學(xué) 防火工程學(xué)院，河北 廊坊 065000)

0 引言

案例教學(xué)法是教師以具有鮮明代表性的案例為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生通過對案例進(jìn)行研討，自覺發(fā)現(xiàn)問題并分析反思或應(yīng)用，進(jìn)而掌握理論知識、總結(jié)規(guī)律，并創(chuàng)造性地將知識與實(shí)踐相結(jié)合，提出解決實(shí)際問題的思路與方法的教學(xué)過程。自19世紀(jì)70年代哈佛大學(xué)的 Christopher Columbus Langdell 首次提出案例教學(xué)法并應(yīng)用于法學(xué)教學(xué)實(shí)踐后，逐步擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域并受到學(xué)生好評和歡迎[1-2]。BOPPPS 教學(xué)模式是近年來加拿大推行的教師技能培訓(xùn)體系 ISW(Instruction Skills Workshop)的理論基礎(chǔ)[1]。該模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，將課堂教學(xué)過程進(jìn)行模塊化分解，將教學(xué)環(huán)節(jié)依次切分為引入(Brige-in，B)，目標(biāo)(Objective，O)，前測(Pre-assessment，P)，互動學(xué)習(xí)(Participatory learning，P)，后側(cè)(Post-assessment)，總結(jié)(Summary，S)六個(gè)模塊。BOPPPS 教學(xué)模式自提出以來一直應(yīng)用于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，取得了較好的教學(xué)效果[3-4]。本文探索將BOPPPS 教學(xué)模式應(yīng)用到包含情境設(shè)置的全案例課堂教學(xué)中，實(shí)施課堂依托國家級資源共享課、國家級精品課程《工業(yè)企業(yè)防火》課程，根據(jù)1989年“國際消防工程課程工作組”發(fā)表的《消防工程模型課程建議》及學(xué)校消防工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案[5-8]，《工業(yè)企業(yè)防火》課程為消防工程專業(yè)的核心課程，本課程以生產(chǎn)與儲存的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)特性為基礎(chǔ)，以火災(zāi)與爆炸事故原因分析、火災(zāi)與爆炸事故后果定量分析、防火防爆技術(shù)對策以及工業(yè)場所消防設(shè)施為核心，以典型工業(yè)場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析為應(yīng)用，積極開展教學(xué)研究，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段持續(xù)更新。此次教學(xué)實(shí)踐對標(biāo)金課“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”要求，深化案例教學(xué)方法，強(qiáng)化以學(xué)為主，努力開展生生交流和師生交流。課程選擇國內(nèi)影響較大的南京“7.28”地下丙烯管道爆炸事故，根據(jù)課程特點(diǎn)，圍繞案例教學(xué)的內(nèi)涵，在BOPPPS方法的基礎(chǔ)上設(shè)立案例情景、學(xué)生參與角色扮演、完成任務(wù)，讓學(xué)生積極主動的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，通過演練、討論和講解，提高實(shí)戰(zhàn)能力。

1 案例選擇與實(shí)施階段

2010年以來，我國易燃物質(zhì)管道泄漏頻發(fā)，如武漢“3.15”天然氣管道泄漏事故，山東膠州“5.2”原油管道爆裂事故，河北晉州“6.18”天然氣泄漏事故，廣西北?！?.26”燃?xì)夤艿劳跀嗍鹿实?。縱觀這些事故，都造成了不同程度的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，并對環(huán)境造成破壞。此教學(xué)實(shí)踐選擇國內(nèi)影響較大的某市地下丙烯管道爆炸事故為基礎(chǔ)，針對學(xué)校消防工程專業(yè)必修課、專業(yè)核心課程《工業(yè)企業(yè)防火》教學(xué)知識點(diǎn)設(shè)置的實(shí)踐教學(xué)。教學(xué)對象為消防工程專業(yè)普通本科學(xué)生。通過半學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了案例分析需要的知識儲備，例如：危險(xiǎn)品的危險(xiǎn)特性、工業(yè)火災(zāi)與爆炸事故的原因構(gòu)成和類型、工業(yè)企業(yè)區(qū)域規(guī)劃設(shè)置要求、火災(zāi)事故后果及爆炸事故后果的常用量化分析方法。

2 課前準(zhǔn)備

教學(xué)時(shí)間安排3學(xué)時(shí)：第1個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行案例導(dǎo)讀、任務(wù)布置、動員、學(xué)生研讀案例及相關(guān)資料等；第2～3學(xué)時(shí)進(jìn)行案例教學(xué)的課堂實(shí)施，包括小組討論和全班討論。

在課堂研討的前一周發(fā)放案例材料。要求學(xué)生提前閱讀與案例相關(guān)的16個(gè)參考文獻(xiàn)。部署案例情景設(shè)置的思考問題。

案例教學(xué)采取小班教學(xué)的模式，每個(gè)教學(xué)班50人左右，5～6人為一組，可分為10組。

根據(jù)消防工程專業(yè)的本科畢業(yè)生主要從事的崗位職責(zé)，明確案例涉及的三類人員角色，主要包括：參與事故調(diào)查的相關(guān)人員；從事消防監(jiān)督的相關(guān)人員；事故現(xiàn)場處置的相關(guān)人員。

3 應(yīng)用BOPPPS 的情景式案例教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 課程開始回顧與導(dǎo)入

闡述前面學(xué)習(xí)的課程在實(shí)際工作中的應(yīng)用：第一章危險(xiǎn)品及其危險(xiǎn)特性為全課程的基礎(chǔ)；由第一章的基礎(chǔ)可以定性分析確定第二章工業(yè)場所儲存及生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別，分為甲、乙、丙、丁、戊；第三章學(xué)習(xí)了火災(zāi)爆炸原因?qū)哟畏治?，以及工業(yè)場所典型的火災(zāi)爆炸原因類型，這一章為工業(yè)火災(zāi)爆炸事故調(diào)查提供一定的幫助；第四章確定了某一工業(yè)場景可能發(fā)生的事故模式，并對典型的事故模式后果進(jìn)行了估算；第五章從廠區(qū)規(guī)劃、點(diǎn)火源及阻火防爆裝置出發(fā)對工業(yè)場所提出防火防爆技術(shù)對策。每一章都有其具體的應(yīng)用作用，充分體現(xiàn)了這門課程在消防工程學(xué)科里應(yīng)用性的特點(diǎn)，引出本次教學(xué)對課程的“應(yīng)用性”進(jìn)行實(shí)踐，與實(shí)際工作接軌。

3.2 明確教學(xué)目標(biāo)

通過此次的教學(xué)實(shí)踐，使學(xué)生能夠準(zhǔn)確判斷危險(xiǎn)品的危險(xiǎn)特性；對具體的對象進(jìn)行火災(zāi)、爆炸事故原因構(gòu)成及類型分析，并提出消防安全對策；能夠根據(jù)工業(yè)場所的特點(diǎn)，從區(qū)域規(guī)劃的方面分析各類建筑設(shè)置的合理性與可靠性；能夠根據(jù)涉事危險(xiǎn)品存在狀態(tài)預(yù)估事故后果模式；估算特定條件下火災(zāi)與爆炸事故的后果，為采取合理的事故處置方法提供建議；啟發(fā)學(xué)生面對事故現(xiàn)場探究以各類較為科學(xué)的理論方法指導(dǎo)現(xiàn)場處置的途徑。

3.3 案例的基本情況的回顧

請學(xué)生梳理案例的基本情況，主要為事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、事件、事故后果，明確案例涉及的三類人員角色及人員分組，通過案情回顧和人員角色設(shè)置，激發(fā)學(xué)生解決實(shí)際問題興趣。

3.4 案例的情景設(shè)置

3.4.1 情景設(shè)定一

人物設(shè)定：參與事故調(diào)查的相關(guān)人員

問題設(shè)定：①本次事故的直接原因是什么？②為什么相同的地方，因?yàn)橄嗤脑騼纱卧斐杀┬孤?？③為什么這家鋪設(shè)了易燃丙烯管道的工廠會設(shè)在人口密集區(qū)？

知識點(diǎn)：第三章第一節(jié)火災(zāi)與爆炸事故原因?qū)哟尾糠謨?nèi)容

分析思路：學(xué)生研讀案例，根據(jù)工業(yè)火災(zāi)爆炸事故的原因?qū)哟畏治鍪鹿实闹苯釉?、間接原因及事故基礎(chǔ)原因。

3.4.2 情景設(shè)定二

人物設(shè)定：從事防火監(jiān)督的相關(guān)人員

問題設(shè)置：①根據(jù)規(guī)范，本案例中廠區(qū)周邊建筑設(shè)置是否存在問題？是否需要改進(jìn)？②根據(jù)區(qū)域規(guī)劃的要求，這樣的易燃易爆場所到底離居民區(qū)等重要公共設(shè)施的安全距離是多少？

知識點(diǎn)：第五章第一節(jié)工業(yè)企業(yè)總平面布置

分析思路：

① 討論爆炸廠區(qū)周圍建筑的類型，找出規(guī)范條文，明確說明一級加油站不應(yīng)建在城市建成區(qū)；

② 討論存在這種現(xiàn)象的原因：因?yàn)槌鞘械臄U(kuò)張，加油站先于城鎮(zhèn)存在。

③ 討論面對這種情況，防火部門應(yīng)如何監(jiān)督，并進(jìn)行改進(jìn)？引導(dǎo)提示：依照現(xiàn)行法律法規(guī)及技術(shù)規(guī)范尋找答案。首先判定加油站是否為火災(zāi)隱患、重大火災(zāi)隱患或消防安全重點(diǎn)單位，再根據(jù)《消防法》或《消防監(jiān)督檢查規(guī)定》判定如何處置。

④ 討論易燃易爆危險(xiǎn)品場所到底距離周圍各類安全距離是多少？由本案例網(wǎng)絡(luò)上人們對于安全距離的質(zhì)疑(化工廠離居民區(qū)非常近，化工廠與周邊城市社區(qū)的安全防護(hù)距離開始變得近在咫尺，這為居民的生活安全埋下了隱患)、2016年某市外國語學(xué)院污染事件(外國語學(xué)校自搬新址后，493名學(xué)生檢出皮炎、血液指標(biāo)異常等，個(gè)別查出淋巴癌、白血病等。經(jīng)檢測，該校區(qū)地下水、空氣均檢出污染物。學(xué)校附近正在開挖的地塊上曾是三家化工廠，專家稱校區(qū)受到的污染與化工廠地塊上污染物吻合)及2015年某市爆炸民眾的質(zhì)疑(網(wǎng)絡(luò)上民眾提問“易燃區(qū)距離生活區(qū)多遠(yuǎn)才安全？某市爆炸致死范圍有多大？某市爆炸實(shí)測住宅安全距離。”)，引導(dǎo)學(xué)生查找規(guī)范明確安全距離的定義及區(qū)別。明確對于危險(xiǎn)品領(lǐng)域，要考慮火災(zāi)、爆炸、有毒氣體泄漏的情況需要運(yùn)用火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析及不同的事故后果定量分析法估算。同時(shí)，針對重點(diǎn)監(jiān)管、爆炸品和非重點(diǎn)監(jiān)管三類?；b置分別研究，提出定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)法、后果計(jì)算法和危險(xiǎn)指數(shù)法三種外部安全防護(hù)距離確定方法，用于危險(xiǎn)化學(xué)品新建企業(yè)選址、高風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)搬遷和化工園區(qū)規(guī)劃布局時(shí)，更為科學(xué)、合理。提出此三種方法為后面滅火救援場景討論提供鋪墊。

3.4.3 情景設(shè)定三

人物設(shè)定：事故現(xiàn)場處置的相關(guān)人員

問題設(shè)置：作為一名現(xiàn)場處置人員，聯(lián)系所學(xué)內(nèi)容，你應(yīng)該明確哪些關(guān)于丙烯本身及泄漏后的相關(guān)知識？

知識點(diǎn)：第一章 第二節(jié)氣體；第二章 第一節(jié) 儲存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性；第三章第一節(jié)火災(zāi)與爆炸事故的原因類型；第四章 第一節(jié) 火災(zāi)的傷害破壞作用，第三節(jié) 爆炸的破壞傷害作用

分析思路：① 引導(dǎo)學(xué)生討論分析丙烯的主要儲存形式，所屬危險(xiǎn)品的類別、項(xiàng)別及儲存的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別；

② 聯(lián)系工業(yè)火災(zāi)與爆炸事故原因類型基本知識討論本案例丙烯管道泄漏可能發(fā)生的火災(zāi)爆炸事故原因類型；

③ 討論常溫高壓儲存的液化氣體泄漏(球罐)可能發(fā)生的火災(zāi)爆炸事故原因類型。

3.4.4 情景設(shè)定四

人物設(shè)定：事故現(xiàn)場處置的相關(guān)人員

問題設(shè)置：

泄漏后現(xiàn)場警戒范圍是否合理？面對類似事故，應(yīng)該如何科學(xué)的做出警戒預(yù)判，將破壞減少到最小呢？

爆炸發(fā)生后，針對復(fù)雜的現(xiàn)場情況，消防處置人員要不要第一時(shí)間強(qiáng)行內(nèi)攻滅火搶救傷員？

在了解事故相關(guān)設(shè)施的過程中，是否直接可以采納某市塑料四廠的老職工表述的事故管線工藝及物質(zhì)種類的情況？

針對此類事故，應(yīng)該如何進(jìn)行處置？

知識點(diǎn)：第三章第二節(jié) 泄漏類的火災(zāi)與爆炸事故泄漏量的計(jì)算；第四章 第四節(jié) 爆炸事故后果定量分析。

分析思路：①引導(dǎo)學(xué)生討論分析確定警戒范圍應(yīng)考慮的因素，如：丙烯管道泄漏后可能發(fā)生的火災(zāi)爆炸事故后果模式、丙烯總儲量、泄漏量等，進(jìn)而明確應(yīng)該盡量采取科學(xué)的方法確定警戒范圍(采用方法如：第一出動頭車配備易燃易爆氣體爆炸極限檢測設(shè)備、估算泄漏量及破壞范圍、指揮員臨場經(jīng)驗(yàn)等)。②討論事故管道中丙烯可能的泄漏狀態(tài)，運(yùn)用課程中學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行丙烯管道泄漏狀態(tài)的判斷。③討論實(shí)際過程中丙烯的泄漏量的計(jì)算需要從案例中獲取哪些參數(shù)，如：管道公稱直徑，輸送壓力，泄漏口大小，當(dāng)天溫度，丙烯液相密度，氣相密度，常壓沸點(diǎn)溫度，丙烯液體的氣化熱，液相定壓比熱容，氣相定壓比熱容，燃燒熱、丙烯的飽和蒸氣壓與沸點(diǎn)物性表。④根據(jù)參數(shù)估算丙烯從開始泄漏到爆炸前的泄漏量，即參與爆炸的丙烯量。⑤討論根據(jù)現(xiàn)有的資料及已學(xué)過的知識，確定人員安全疏散范圍的幾種方法，并采取不同方法估算人員安全疏散范圍，進(jìn)而確定安全警戒范圍；⑥爆炸發(fā)生后，針對復(fù)雜的現(xiàn)場情況，消防處置人員要不要第一時(shí)間強(qiáng)行內(nèi)攻滅火搶救傷員？在了解事故相關(guān)設(shè)施的過程中，是否直接可以采納某市塑料四廠的老職工表述的事故管線工藝及物質(zhì)種類的情況？引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)場情況，是否會出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸、倒塌等二次傷害，再做出決策。對于現(xiàn)場多方人員提供的情況線索，一定要經(jīng)過聯(lián)系負(fù)責(zé)人、找尋規(guī)劃圖紙、弄清管線進(jìn)口廠家及出口廠家的基本情況等方式明確準(zhǔn)確情況再進(jìn)行處置。⑦針對此類事故，應(yīng)該如何進(jìn)行處置？引導(dǎo)學(xué)生明確管道泄漏事故處置的總原則：“搜救監(jiān)控、穩(wěn)定燃燒、工藝措施、適時(shí)處置”。主要方式有：對爆炸后形成穩(wěn)定燃燒的部位利用移動水炮進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)護(hù)；配合工程技術(shù)人員關(guān)閉管道閥門；采取“減壓注水”的措施，防止發(fā)生二次爆炸。

3.5 后測

提問學(xué)生：為了加強(qiáng)事故處置能力，面對類似事故我們還需要做出哪些努力？

引導(dǎo)學(xué)生思考：從熟練掌握基本知識出發(fā)，可以創(chuàng)新性運(yùn)用相關(guān)新技術(shù)手段開發(fā)事故應(yīng)急救援的工具或制作有效的應(yīng)急預(yù)案，輔助現(xiàn)場決策，高效的指導(dǎo)現(xiàn)場救援。

3.6 總結(jié)

小結(jié)部分強(qiáng)調(diào)本次事故分析應(yīng)用的課程知識點(diǎn)，見圖1所示知識點(diǎn)導(dǎo)讀。學(xué)習(xí)通過探究消防相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，解決實(shí)際問題；啟發(fā)學(xué)生面對事故現(xiàn)場探究以各類較為科學(xué)的理論方法指導(dǎo)現(xiàn)場處置的途徑。

4 效果分析

筆者在近三年內(nèi)針對消防工程專業(yè)本科生開設(shè)的《工業(yè)企業(yè)防火》課程中應(yīng)用了基于情景模擬的案例教學(xué)，并于最后一學(xué)期融入了BOPPPS教學(xué)模式，分別在學(xué)期末對該教學(xué)模式的應(yīng)用進(jìn)行了問卷調(diào)查。綜合三年的評價(jià)結(jié)果，共144 人課堂中參加問卷，調(diào)查結(jié)果顯示：85%的學(xué)生的對課堂的滿意度為非常滿意，15%的學(xué)生為較為滿意，顯示出該教學(xué)模式得到了學(xué)生的認(rèn)可。少數(shù)同學(xué)對課堂的實(shí)施提出了有建設(shè)性的建議，會在后續(xù)的教學(xué)中不斷改進(jìn)。

5 實(shí)施的體會

本案例與消防工程人才培養(yǎng)目標(biāo)、消防部門實(shí)際工作緊密結(jié)合，涉及到《工業(yè)企業(yè)防火》課程知識點(diǎn)較多，在發(fā)放案例材料同時(shí)，需向?qū)W生交代本次教學(xué)主要涉及到的課程知識點(diǎn)，以防學(xué)生討論中偏離主線。

教師在設(shè)計(jì)問題時(shí)需設(shè)不斷總結(jié)課上經(jīng)驗(yàn)，設(shè)想學(xué)生可能出現(xiàn)的答案，分析學(xué)生得出答案的思維角度，不斷糾正學(xué)生可能會出現(xiàn)的知識偏差。

注重情境設(shè)置的連續(xù)性以及問題的層次性，情境與問題之間轉(zhuǎn)換中教師的引導(dǎo)銜接至關(guān)重要。

課程融入思政教學(xué)。課程教學(xué)中引用火災(zāi)爆炸事故案例時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化學(xué)以致用的理念；通過典型工業(yè)火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的時(shí)代特點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生思考現(xiàn)實(shí)消防問題及消防技術(shù)的發(fā)展與新能源、工業(yè)生產(chǎn)之間的內(nèi)在關(guān)系。引入學(xué)科前沿動態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國際前沿以及具有里程碑意義的研究成果及其實(shí)際應(yīng)用，強(qiáng)化學(xué)生“自主創(chuàng)新，科技強(qiáng)消！”思政教育。

6 結(jié)論

(1) 《工業(yè)企業(yè)防火》課程是消防工程專業(yè)實(shí)用性較強(qiáng)的專業(yè)主干課程，本案例在學(xué)生具備基本的理論知識的基礎(chǔ)上，還原課程相關(guān)的事故現(xiàn)場，圍繞解決事故發(fā)生的三種職能人員，設(shè)置情景，以“問題鏈”為任務(wù)驅(qū)動，學(xué)生的參與過程以獨(dú)立思考為前提，解決問題為目的，小組合作為基礎(chǔ)，鍛煉知識運(yùn)用、邏輯思維的能力。

(2) 基于BOPPPS的情景模擬案例教學(xué)能讓學(xué)生運(yùn)用理論知識對具體事件或問題分析討論、規(guī)劃決策甚至采取行動，集啟發(fā)式、參與式、互動式教學(xué)為一體，很好的踐行了“以學(xué)生為中心，以案例為基礎(chǔ)，通過呈現(xiàn)案例情景，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，從而掌握理論、形成觀點(diǎn)、提高能力”的教學(xué)目的。