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摘 要：为了提升青岛理工大学安全工程本科专业课程《化工安全工程》教学质量 , 采取以学生为中心、培养目标为导向的教学改革方式。实践表明：工科教育模式改革下，化工安全工程类课程教学需结合安全工程专业特点和化工安全科技发展趋势持续更新教学内容，重视教学过程，改革教学手段，增加实践环节，完善课程考核机制。改革提高了学生在学习中的主体地位和主动学习的积极性，培养了学生运用基本知识解决实际问题的能力 , 实现了化工安全理论与化工安全技术应用的有机融合 , 增强了学生社会适应能力和工作能力。
关键词：教学改革；教学方法；问题导向；化工安全工程；安全工程
本文引用格式： 张启波 , 王玉华 , 谭清磊 . 工程教育模式下化工安全工程课程教学改革与实践 [J]. 教育现代化 ,2021,8(39):96-99.
Teaching reform and Practice of Chemical Safety Engineering Course under Engineering Education Mode
ZHANG Qibo1,2, WANG Yuhua1,2, TAN Qinglei1,2
(1.School of Mechanical and Automotive Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao Shandong; 2.Urban disaster prevention and Control Engineering Technology Research Center of Shandong Province, Qingdao University of Technology, Qingdao Shandong)
Abstract: In order to improve the teaching quality of the safety engineering undergraduate professional course “Chemical Safety engineering” in Qingdao Technological University, a student-centered and training goal-oriented teaching reform method is adopted. Practice shows that under the reform of the engineering education model, the teaching of chemical safety engineering courses needs to combine the characteristics of safety engineering and the development trend of chemical safety technology to continuously update the teaching content, pay attention to the teaching process, reform teaching methods, increase practical links, and improve the course assessment mechanism. The reform has improved the students’ dominant position in learning and their enthusiasm for active learning, cultivated students’ ability to use basic knowledge to solve practical problems, realized the organic integration of chemical safety theory and chemical safety technology applications, and enhanced students’ social adaptability and work ability.
Keywords: teaching reform; teaching method; problem-oriented; chemical safety engineering; safety engineering
一 引言
工程教育是以工科教育为背景，以学生为中心， 以培养目标和毕业要求为导向（OBE），以课程体系为基础并强调持续改进的教学模式 [1-2]。化工安全作为各安全工程专业普遍设置的专业课程，对比工程教育模式要求，现行教育存在主要问题包括：①部分教学内容与化工安全科技发展趋势相脱节，当前化工过程安全管理涉及一些先进理念与方法在教学内容未体现；②教材内容与其它专业课程重复内容较多，存在重点内容不突出、某些分类标准与指标过时等问题；③课程实习实践环节偏少，学生得不到综合应用锻炼；④教学方式多采用“填鸭子”方式、学生参与程度不够，无法提高学生主观思维能力；⑤考核方式较为单一。因此，化工安全课程教学内容与方法改革势在必行。本文介绍了青岛理工大学化工安全工程课程基于 OBE 模式下的教学内容、教学方法改革的探索与实践。
二 化工安全课程内容设计
化学工业属高危险性行业，危险因素多且复杂， 事故多发、频发，主要生产安全特点：①化工生产原料、中间产品、产品品种繁多，绝大部分是易燃、易爆、有毒害、有腐蚀性的化学危险品；②化工生产过程要求的工艺条件苛刻，存在高温、高压、深冷、负压等操作过程；③生产规模大型化、连续化且高度自动化 [3-4]。按《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》（原安监总管三〔2013〕88 号）的要求，化工企业应积极开展工艺过程风险分析、强化工艺过程安全管理，提升本质化安全水平， 包括：工艺安全信息、工艺过程风险分析、操作规程、培训、承包商管理、试生产前安全审查、设备完整性、作业许可、变更管理、应急管理、工艺事故 / 事件管理、符合性审核等 12 个工艺安全管理要素 [5]。化工安全工程课程应以“危险化学品安全管理”及“化工过程安全管理”为重点组织教学内容。
（1）化工安全绪论。化工行业的发展与特点， 化工过程存在的主要危险与安全生产特点，化工安全理论和安全生产技术的发展动向。
（2）化学品安全管理。化学品危害类型及化学品危害控制的一般原则，危险化学品的分类及各类危险化学品危险特点，政府、企业与员工在危险化学品安全管理责任与基本要求。
（3）化工企业选址、布局。化工企业与周边设施相互影响，化工企业选址与布局的一般原则，化工装置布置及室内设施布置的安全问题，化工园区存在的风险及安全管理特点。
（4）化工典型单元及过程。化工单元操作类型及主要化工单元存在风险分析，化工典型反应过程的风险特点及安全生产技术，国家对典型危险工艺过程安全管理的要求。
（5）化工过程安全管理。化工工艺安全管理基本思路，工艺过程风险分析，正常操作指标及非正常操作的安全问题，工艺过程安全设施分类及化工过程的局限化安全设计原则，工艺安全风险接受标准与过程安全保护（LOPA）设置分析。
（6）化工作业安全管理。化工装置与设施维护的必要性，化工各类作业的危险性分析及安全管理要求。
三 教学改革探索与实践
化工安全工程是一门覆盖面广、知识点多、工程实践性强、涉及多学科间交叉与融合的课程，学时一般较少（32 学时）[4,6]，原有教学实践教学环节只有实验学时且教学过程采用“灌输式”教学，难以深入理解化工安全过程的基本原理与技术，学习主动性不强、兴趣不高，导致教学效果不够理想。本次教学改革主要增加非实物项目研究并注重教学过程的热点讨论，培养学生主动去探讨化工安全存在的实际问题，锻炼学生分析问题、解决实际问题的能力。
（一） 教学过程的互动式教学模式
由于实际课堂学时较少，化工安全工程教学不安排专门的学时进行课堂讨论，但为了提高教学效果，提高学生主动思维能力，增加教学互动。化工安全工程课堂互动式讨论几种模式包括：
（1）通过化工安全理论与实践过程应用的联系， 提高学生对实际化工场所安全设施设置的理解，见表1。
（2） 对工艺安全管理应用性较强的教学内容， 结合实际工艺过程，如加热炉、液化石油气储存等， 进行讨论式教学。
教学内容：工艺安全管理要素及程序、工艺过程风险分析、过程安全保护层分析、重要工艺安全设施（工艺控制、安全联锁、安全泄压及局限化设计）。结合典型工艺过程，引导学生掌握化工工艺安全设计基本要点：
如何衡量工艺过程安全状态，工艺过程操作参数（如过程、温度、压力、流速、浓度等）；
工艺过程操作参数极限值（工艺指标）是否明确， 是否合理；
操作参数极限偏差可以到何种程度，偏离正常操作会发生什么情况（后果），如何衡量后果风险程度；
偏离发生的原因包括哪些，导致参数偏离的原因识别是否充分，原因到后果的事故链是否清晰；
如何考虑预防控制工艺过程参数偏差的发生的技术措施，如何考虑预防控制工艺安全事故措施针对性；
如何确定后果发生的风险及风险级别，现有预防控制工艺安全事故措施是否充分，是否需要设置报警或自动联锁保护装置，需要设置什么级别的自动联锁保护装置。
（3）以相关化工典型案例分析，带动化工安全工程理论知识的学习，并结合实际化工装置及场所安全设计进行讨论 [7]，见表 2。
（二） 化工安全工程课程非实物项目研究
项目研究是提高学生综合能力、解决实际问题的重要环节。按照化工安全工程课程特点，化工安全工程课程项目研究以实际典型化工工艺过程（如含 H2S 天燃气处理场站、液体化工罐区）为例，按工艺节点分配任务，要求学生按提供的过程 PID 图和操作规程，依据相关技术标准和基础数据团队协作完成项目研究，提交项目工艺安全分析研究报告。项目题目：典型化工过程工艺安全分析研究报告。
研究内容：要求学生综合运用所学的危险化学品、化工工艺安全及系统安全工程等综合知识，通过辨识典型化工工艺过程处置物料及工艺过程存在危险有害因素，应用工艺安全分析方法（HAZOP）系统分析典型化工工艺过程各工艺节点存在的风险后果、导致的原因及现有安全措施的不足 [9]。根据 HAZOP 分析方法确定的事故场景和初始事件（IE），识别典型化工工艺过程各工艺节点的独立保护层（IPL），运用 LOPA（安全保护层）分析方法系统定量评估事故场景发生频率和风险级别，确定典型化工工艺过程各工艺节点对安全仪表功能（SIF）的需求。
组织形式：项目研究总学时 8 学时（其中课内4 学时，课外 4 学时），要求学生 5-6 人为一小组，由 1 个学生任组长，负责小组研究任务的协调。小组分别承担 1 个工艺节点的研究任务，研究过程以学生自主完成为主，教师负责整改研究工作的咨询与指导。
研究成果：提交工艺安全分析报告及汇报 PPT 材料，分析报告内容包括工程项目物料及工艺过程风险辨识、节点工艺安全分析、节点安全保护层分析、研究结果与建议。
项目考核：根据研究报告质量、学生汇报及答辩情况进行评分。项目分数统计分为各组基本成绩及组内成员成绩，各组基本成绩由学生和老师各占50% 给出，组内成员成绩由小组组长按项目参与贡献给出，在各组基本成绩上下浮动不高于 10 分给出。
四 课程综合考核
化工安全工程课程考核以检验课程目标的达成度为手段，进而评价学生学习成果的达成度。考核的环节包括平时表现、项目课、实验课、期末考试， 各环节成绩均以百分制记录，各考核环节所占权重比例如表 3 所示。
课程目标 1： 了解化学工业基本发展、风险特点及面临的问题，掌握化工安全工程基本定义、研究对象、研究内容和应用特点。引导学生关注工艺安全问题，培养学生主动发现问题的意识。
课程目标 2： 掌握化工物料分类、风险特点及管理要求；学会辨识典型工艺过程或场所存在的风险类型及定性、定量评价过程风险方法，掌握化工企业安全设计基本思路及预防工艺安全事故基本控制原则，包括选址与布局、局限化控制原则、非正常操作的安全问题及控制等。
课程目标 3：通过组织实验、专题（或案例）讨论、实际应用或调研设计训练项目，培养学生研究问题、协作解决问题的能力。
课程目标达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价，具体计算方法如下：
课程总目标达成度的计算：
五 结论
基于目标为导向（OBE）理念，从教学内容、课程体系、教学方法等方面对化工安全工程课程进行了综合改革与实践，取得了较好的教学成绩。
（1）结合安全工程专业特点和化工安全科技发展趋势持，确定了以“危险化学品安全管理”及“化工过程安全管理”为重点组织化工安全工程教学内容。
（2）根据化工安全工程实际课堂学时较少，不安排专门的学时进行课堂讨论，互动式教学模式穿插于整个教学过程，包括：通过化工安全理论与实践过程应用的联系，提高学生对实际化工场所安全设施设置的理解；以及以相关化工典型案例分析， 带动化工安全工程理论知识的学习，并结合实际化工装置及场所安全设计进行讨论。
（3）以实际化工典型工艺为例，增加化工安全课程项目研究，提高学生综合应用化工安全理论、综合分析并解决实际问题能力。
（4）构建了包括平时表现、项目课、实验课、期末考试多个方面的课程目标达成度为手段的教学过程评估体系，可综合反映学生对化工安全工程各课程目标达成情况。
参考文献
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