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摘要：防火防爆工程学是安全工程专业的核心专业课，其课程教学质量对所培养学生的专业素养具有决定性作用。本文针对课程教学过程中存在课程体系性不强、课堂教学互动性弱和实验教学不足等问题，提出了该课程教学优化的思路。通过对课程内容系统梳理，构建了“基础理论-防治原理与技术-易燃易爆场所防控”的课程体系；依据课程各模块内容特征，结合现代教学工具，提出了综合互动教学体系和混合教学模式；依托现代教学实验平台，结合理论教学内容，提出了基础实验、重点知识仿真模拟和创新实验项目相结合的多样化实验体系，优化了实验教学。
关键词：防火防爆工程学；课程体系；综合互动教学；实验教学
本文引用格式：季淮君,等.《防火防爆工程学》课程教学优化探讨[J].教育现代化,2020,7(45):78-81.
一我国安全事故现状及本课程性质
火是人类社会进步发展的助推器，当其失去控制而引发的火灾或者爆炸事故也是现代社会最常见的一类灾害，具有普发性、防范困难和危害大的特点。近年来，我国火灾爆炸事故频发，如2015年天津港8.12爆炸事故，造成165人死亡；2017年北京大兴11.18火灾事故，造成19人死亡；2019年江苏响水3.21爆炸事故，造成78人死亡。2018年11-12月全国生产安全事故统计结果表明[1]在86起事故中，火灾与爆炸事故占26.74%，死亡人数占28.83%，已经成为除交通事故外造成死亡人数最多的灾害。火灾与爆炸事故原因众多，其最主要的是由于人们对各类可燃、易燃易爆物质的燃烧爆炸特性缺乏深入了解，对其意外燃烧和爆炸的危害认识不足，造成对其重视程度不够，进而导致其预防措施不全面所致[2]。预防火灾与爆炸事故已经成为安全生产的重点工作之一，因此，社会也急需大量能够从事火灾爆炸防治工作的专业人才。
“防火防爆工程学”作为安全工程专业的核心课程，其教学内容理论性、系统性和完整性等直接决定了所培养学生的专业素养。目前全国有180余所高校开设安全工程的本科专业，绝大多数高校均开设了防火防爆相关课程，并设置了相关的实践课程。由于不同高校侧重行业不同，其防火防爆课程有所区别，如防火与防爆技术、防火与防爆、燃烧与爆炸、工业防火与防爆等。其教学内容虽各有侧重点，但其教学目标基本一致，即学生通过本课程的学习，掌握燃烧与爆炸的机理、火灾与爆炸事故发生原因、防火防爆的基本理论、原理及技术方法、掌握涉及易燃易爆危险化学品的石化、建筑、矿山等工矿企业与场所的防火防爆的安全措施等，并具有综合运用理论和技术方法进行防火防爆预防与管理的能力。
然而该课程内容多、理论性强，教学难度大，其涉及燃烧与爆炸基础知识、火灾与爆炸发生机理、防火防爆技术与方法和涉及典型场所火灾与爆炸预防技术措施[3]。重点包括燃烧与爆炸的发生机理、防火防爆原理、安全防护装置的基本原理及涉及易燃易爆危险化学品的厂房、企业等重点单位防火防爆防治措施。难点包括着火理论与爆炸能量计算、不同物质爆炸过程及爆炸极限计算、泄压面积计算及典型场所防火与防爆原理与技术方法等。因此，该课程不仅要掌握火灾爆炸相关基础理论，而且要掌握易燃易爆危险化学品特性和涉及其相关企业场所的防火防爆的原理与技术方法，内容繁多，对学生的物理化学基础要求高，教学难度大。
同时，安全工程专业注重培养学生综合应用能力和工程实践能力，要求培养的学生能够解决安全生产过程中说遇到的复杂的安全问题并能够有效地设计技术方案来有效地预防事故[4,5]。这就要求防火防爆工程学课程的学习并非简单地掌握燃烧与爆炸的基本理论及其预防机理，而是要求针对涉及高危企业的重点工艺、岗位、人员等采取有效预防措施和进行合理培训及管理。因此，防火防爆工程学是一门理论与实践相结合的课程，培养目标的重点之一是培养学生具有将相关基础理论用于解决实际问题的能力。
二 教学过程中存在问题
防火防爆工程学旨在解决安全生产过程中复杂的安全问题，使得该课程涉及的知识面非常广，与燃烧学、爆炸力学、工程热物理、流体力学等具有广泛联系[6,7]，因此该课程具有多学科交叉，多行业交融的特点，这也使得该课程教学难度较大。近年来，作者通过开展防火防爆工程学课程的教学实践活动，发现该课程存在如下问题和不足。
（一）课程内容多且体系性不强
（1）教学内容与其他专业课程存在部分重合，增加了教学难度。中国地质大学（北京）安全工程专业的课程体系主要包括六大模块，见图1。其中专业核心课程中不仅包括通风工程学、消防工程等专业基础课，还包括矿山安全、建筑安全、化工安全等具有明显行业背景的课程。这些课程内容都会与防火防爆工程学存在或多或少的重合，因此教师在教学过程中难以把握教学重点和难点，这也进一步造成教学内容失衡和教学逻辑混乱，增加了课程教学的难度，同时也会降低学生学习的兴趣。
（2）课程内容涉及行业背景知识多且复杂，增加了学生的学习难度。火灾与爆炸几乎涉及了国民经济活动中的各行各业，如矿山、石油化工企业、烟花爆竹、建筑、交通运输等。如此多的行业背景明显地增加了学生的学习难度。比如要想深入理解石化企业发生火灾爆炸的过程与其预防技术措施，就必须对石化行业具有深入了解，熟悉石化企业生产工艺流程等，这要求学生在有限的课堂中快速领会和即时应用。这些不仅进一步增加了学生学习的难度，同时也对老师提出了很高的要求，如何在有限的授课学时中，合理优化教学方法，快速高效地补充相关必要的行业背景。
（3）课程体系性不强，降低了学生的学习兴趣。由图1可知，我校安全工程专业开设的课程体系中学科基础课程中无燃烧理论相关的基础课程，因此，学生缺乏燃烧理论与机理方面的知识，燃烧爆炸基础薄弱。而目前市场上关于防火防爆课程的教程关于燃烧与爆炸基础知识多数是介绍性，导致我校专业学生对燃烧与爆炸理论理解不够深入。这不仅增加他们的学习难度，而且会降低他们学习该课程的兴趣与动力。同时该课程教材内容侧重于防火防爆技术措施、特殊领域防火防爆方法等，属于偏应用实践性课程，虽然覆盖内容广，但是也使得该课程内容较为分散，与其他课程有部分重复，课程内容体系差，容易使学生困惑，导致他们在学习这门课程的时候兴趣不强。
（二）课堂教学互动性差
首先本课程内容多，不仅包含火灾与爆炸基础理论还包括不同场所的灭火防爆技术措施与方法。而本课程课时仅仅为32学时，其中实验4学时，在有限的授课学时下，授课教师只能按照教学计划加快教学进度完成教学内容，压缩了课堂上师生互相交流的时间。其次目前教学方式陈旧，主要以PPT和板书相结合的教学方式，以老师教授为主，进一步降低了学生学习的兴趣，课堂上学生主动学习积极不高，与老师教学互动的主动意愿不强，这也是导致师生互动性差和课堂教学效率低的主要原因之一。
（三）课程实验教学不足
本课程的特点之一就是实践应用性强，因此实验教学在本课程中理应占较大比重，但受限于课程课时，实验教学仅占4学时，我校实验教学主要闪点测试和电气过载实验。受制于学时和设备数量，只能分组进行实验操作，教学效果较差。同时实验教学体系性不足，缺乏独立设计、分析讨论等环节；考核手段较为单一，主要为撰写实验报告，缺乏科学、合理的教学考核体系，导致学生的数据整理分析与独立思考能力缺乏有效锻炼。
三 课程教学优化
针对以上述问题，我们根据现有教学大纲和方案，针对我校安全工程课程体系特征，积极开展课程内容优化，另一方面结合信息技术发展，积极探索高效的教学方法，从而提高学生的学习兴趣和效率。
（一）课程教学体系优化
中国地质大学（北京）开设的防火防爆工程学课程，共计32学时，其中理论28学时，实验4学时。结合我校安全工程专业课程体系，依据本课程教学目标，对本课程知识结构进行了优化，提出了新的防火防爆工程学课程体系，如图2。理论学习分为4个部分，分别为燃烧理论基础、爆炸理论基础防火与防爆基本原来与技术和易燃易爆危险场所防火防爆，共计28学时。
第一部分属于燃烧基础理论，由于我校学生燃烧理论基础相对缺乏，因此部分内容着重增加了经典着火理论内容，重点讲解谢苗诺夫热自燃理论、弗兰克-卡门涅茨基热自燃理论和链锁自燃理论，掌握其理论内容、应用和各自的优缺点。通过此部分内容学习，让学生对燃烧现象及其机理有着深入的理解，掌握气液固三相可燃物燃烧本质，为后续内容学习奠定坚实的基础。
第二部分属于爆炸理论基础，此部分重点讲解燃烧与爆炸的区别与联系、不同相态可燃物的爆炸过程，通过爆炸极限理论的学习，掌握单一可燃物、多种可燃物和混入多种惰性气体的混合气体爆炸极限的计算，并能够掌握其应用，如惰性气体抑爆机理。
第三部分为防火防爆基本原理与技术，此部分内容主要为依据燃烧与爆炸条件作为其防治的基本原理，包括从“点火源、可燃物和助燃物”三方面的火灾与爆炸危险源识别及其控制防火和其对应的安全装置及其工作原理。其次是典型危险物质——易燃易爆危险物的性质、特征及其燃烧爆炸防治技术措施，最后讲解的是目前主要火灾甚至爆炸类型之一——电气防火防爆。
第四部分为易燃易爆场所防火防爆，此部分主要为前三部分基础理论的实践应用，建筑防火防爆原理主要阐述抗爆与泄压的理念，油气储罐与石化生产是重点行业的实践应用，涉及大量国家法律法规、标准规范应用，最后是结合当年典型事故案例进行课程知识应用的实例教学，对提高学生兴趣和国家大事相结合，培养安全工程专业学生所必须具备较高的责任心和社会责任感。
（二）教学方法优化
为了活跃课堂学习氛围，提高学生学习积极性，课堂教学应更多地增加师生互动，充分调动学生参与到课堂教学中，同时注重多种教学方法的交叉融合，以达到提高课堂教学质量的效果。
（1）综合互动式教学方法
不同教学法有其优势和适用范围，因此对于一门课程，应采用不同的教学方法相互融合，以提高教学质量。如案例教学法[8]有助于调动学生积极性，并鼓励学生主动参与课堂；问题教学法[8]有助于提高学生发现问题和解决问题的能力；情境教学法[9]通过创设生动具体的场景从而帮助学生理解相关理论知识。根据防火防爆课程内容体系，本课程内容可以分基础理论知识、防治原理与技术和易燃易爆场所防爆三个部分，结合各部分内容特点，提出了综合互动式教学方法，如图3所示。
基础理论知识主要为燃烧和爆炸基础知识，这一部分知识点众多，可以通过将知识点转化为问题形式，让学生通过思考和探索来回答问题，不仅有助于提高学生分析问题和解决问题的能力，同时增加学生学习理论知识的广度和深度。因此，此部分采用问题教学为主结合课堂讨论的教学方法。
防治原理与技术主要讲述火灾与爆炸防治方法，该部分内容体系化明显，尤其适合情景教学，以生动具体的场景，引导学生有目的思考，同时配以丰富的技术原理短视频和图片，进一步加深学生对技术方法的理解，培养学生独立思考的能力。因此，该部分采用情景教学法为主结合课堂讨论的教学方法。
易燃易爆场所防爆主要是防治技术的具体应用，而防治技术的发展离不开由事故案例的推动，此部分内容与典型事故案例密切相关，通过典型案例剖析深入理解防治技术的内涵与适用原则，培养学生工程应用于实践能力。因此，该部分应以案例教学为主结合课堂讨论。
（2）混合式教学
在全面进入“互联网+”时代背景下，新的互联网技术迅猛发展，为新时代教学方法提供了更多可能。基于互联网云技术，结合微信等社交平台的新时代混合教学，可充分体现大学生的认知主体作用，发挥学习的自主性和能动性，充分锻炼学生的自学能力。雨课堂[10,11]是一款新型智慧教学工具，它科学地覆盖了课前、课上、课后的每一个教学环节，基本上实现了教师对教学全周期的数据采集工作，从课前预习、课堂互动和课后作业环节，帮助教师分析课程数据，量化分析学生的学习情况，实现精准教学，是目前课堂教学解决师生互动问题的最有效的工具。
雨课堂使用简单，它能够与PowerPoint完美结合，更易于教师和学生使用，因此借助于该工具。根据图3教学方法体系，对各部分课程内容依据教学方法进行优化，借助于雨课堂工具，实现对综合互动式教学体系实践应用，对课程教学全过程管理与监控，不仅提高了学生课堂学习热情，而且还实现了现代科学技术对多种教学方法融合的支撑，大幅地提高了课堂教学的效果。
（三）实验教学优化
目前本课程设置了4个学时的实验，主要为电气过载实验和物质闪点测定，主要目的是为学生熟悉电气火灾发生、发展及灭火原理与方法和闪点现象与基本概念。实验主要为展示性实验，缺乏创新性和综合性。受限制于课时设置和办学空间有限的实际情况，通过大力建设虚拟仿真实验平台，增加实验教学和实践。如将部分如火灾爆燃，气体和粉尘爆炸、隧道等受限空间火灾烟气流动等仿真模拟结果融入至理论课教学中。不仅丰富了理论教学内容与形式，提高学生学习兴趣，而且提高了学生对相关知识理解深度。
同时增加创新性实验教学项目，该部分主要借助于学校开放实验室管理体系和大学生创新创业项目来实现。一方面，将重要的如爆燃、爆炸、火灾烟气传播等相关实验项目以兴趣小组和课后作业形式，充分利用搭建公共开放实验平台，让学生自主预约开展相关模拟实验，进一步增加学生实验实践环节训练，提高学生实践能力。另一方面，通过让学生参与课程相关的科研项目，充分利用大学生创新创业项目来开展创新性实验研究，通过科研训练来进一步提高学生了解与课程相关的最新科技成果，丰富实验教学手段和提高本课程实验教学的水平和深度。
四结论
针对目前防火防爆工程学教学中存在课程内容多、体系性不强、课堂教学互动性差和实验教学不足等问题，本文结合笔者近年来的相关探索与实践，提出了该课程教学的优化的思路与方案，获得结论如下。
（1）提出了将课程体系优化为燃烧理论基础、爆炸理论基础、防火防爆基本原理与技术和易燃易爆场所防火防爆四部分内容，针对本校专业课程设置现况，对燃烧爆炸基础理论部分强化学习。
（2）提出了基础理论知识问题化教学、防治原理与技术的场景化教学和易燃易爆场所防爆案例化教学的综合互动教学法，将课程内容特征与各互动教学优势相结合，同时结合先进教学工具，丰富课程教学方法，以提高课堂效果。
（3）提出基础实验结合仿真模拟实验配以创新实验项目来构建多元化实验教学体系，丰富了实验教学手段。
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