陸新曉 朱紅青 譚 波 李 峰

中國礦業(yè)大學（北京） 資源與安全工程學院

1 我國安全現(xiàn)狀及課程性質(zhì)

火災與爆炸是人類社會進步中最常見的災害性事故，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大型建筑企業(yè)迅速涌現(xiàn)，生產(chǎn)規(guī)模與復雜程度不斷增加，易燃易爆危險品逐漸增多，火災爆炸危險等級不斷提高[1]。近年來發(fā)生的數(shù)起典型火災爆炸事故案例，如2013年青島11.22中石化輸油管線破裂爆炸，造成63人死亡，2014年的天津港8.12爆炸事故，死亡165人，2014年昆山8.2金屬鋁粉爆炸，死亡75人，使人們注意到開展工業(yè)防火防爆教育教學的必要性和緊迫性。

高校是開展安全理論教育的根據(jù)地，也是進行安全科技攻關(guān)研究的排頭兵，我國高校的安全工程專業(yè)發(fā)展始于1958年的工業(yè)安全技術(shù)專業(yè)[2]，隨著國家工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，國家對安全越發(fā)重視，高校安全工程專業(yè)迅速增多，1990年，全國僅17所高校開設安全工程專業(yè)，2011年已達140余所[3]，最新統(tǒng)計顯示，全國已有超過200所高校開設了安全工程的本科專業(yè)，為我國培養(yǎng)了一大批安全工程專業(yè)人才，有力地促進了我國安全生產(chǎn)的發(fā)展，保證了人民的健康和社會和諧穩(wěn)定。

我國的安全工程專業(yè)最先由原來的礦山通風安全發(fā)展而來，因而防火防爆帶有鮮明的行業(yè)特點，如原來的礦山行業(yè)的礦井火災防治、爆破安全技術(shù)等課程[4-5]，以化工安全為主高校，廣泛開展燃燒與爆炸理論、化工安全工程等，其他如青島理工大學開設防火與防爆、首都經(jīng)貿(mào)大學開設的防火防爆、華南理工大學開設的防火與防爆技術(shù)等，名字相差不多，且都作為必修的主干課程進行設置。

工業(yè)防火與防爆是中國礦業(yè)大學（北京）開設的一門適合于本科安全工程、消防工程的核心專業(yè)課，是專業(yè)畢業(yè)生從事企業(yè)安全工程及管理領域工作或繼續(xù)深造從事相關(guān)科學研究的一門重要專業(yè)課。通過課程教學與實踐，讓學生明確該課程的地位、作用、學習方法和教學要求，掌握由熱平衡破壞導致的爆炸現(xiàn)象、著火和爆炸的機理、發(fā)生火災和爆炸事故的原因、防火與防爆工程的基本理論和基本技術(shù)、安全防護裝置的工作原理及石化、建筑、工礦企業(yè)防火和防爆的安全措施等。在學習本門課程之前，本科生通常先修了部分專業(yè)課程，如燃燒學、安全工程流體力學與流體機械、工程熱力學與傳熱學等。

2 教學過程中的問題

工業(yè)防火與防爆旨在解決社會發(fā)展中“安全”的不確定性、復雜性和綜合性，使得該課程較一般的專業(yè)課程，具有多學科交叉、多行業(yè)交融的特點。作者結(jié)合多年來從事該課程的一線教學，提出了課程教學中存在的問題：

（1）課程體系性不強，知識點重復性高。中國礦業(yè)大學（北京）開設的該課程以原來的礦山火災爆炸為主，后雖然加入了部分防火防爆內(nèi)容，但整體課程內(nèi)容比較分散，沒有形成體系；課程涵蓋燃燒與爆炸基礎、防火防爆基本措施、防火防爆技術(shù)等，為使學生全面了解工業(yè)防火防爆的防控與設計，通常在課程的前幾章，先講解燃燒的理論基礎和爆炸的理論基礎，而對于安全和消防工程專業(yè)的學生，已經(jīng)學習過燃燒學和爆炸動力學，重復講解造成學生學習過程中興趣不足，關(guān)鍵知識點把握不到。

（2）教材知識更新慢?？梢杂糜凇肮I(yè)防火與防爆”的課程教材很多，如火災爆炸預防控制工程學（霍然）、防火與防爆工程（解立峰）、防火與防爆（楊泗霖）等，但教材內(nèi)容更新較慢，知識點涵蓋不全，涉及最新建筑設計標準、規(guī)范或典型火災爆炸事故案例的內(nèi)容不多，部分新規(guī)與老規(guī)范相差較大，甚至部分老規(guī)范已經(jīng)廢止，造成教師對新規(guī)的掌握不夠，學生學習過程對教學內(nèi)容迷茫和質(zhì)疑。

（3）師生互動性差。本課程覆蓋領域廣，內(nèi)容涉及石油、化工、煤炭、交通、建筑、煙花、輕紡等行業(yè)領域，受課時限制，教師講課時不可能完全展開，只能按既定的目標理論授課，加快教學進度，枯燥的課堂理論教學，缺乏師生之間的互動交流，經(jīng)常出現(xiàn)老師自言自語，學生一知半解，教師觀點與學生的想法沒有形成共鳴，不能有效提高課堂教學的效率。

（4）實踐教學效果較差。本課程實驗教學模式陳舊，內(nèi)容以演示、驗證性實驗為主[6]，缺少獨立設計、綜合分析的訓練環(huán)節(jié)，未建立科學、合理的考核體系，缺少對實踐環(huán)節(jié)的考核，使得學生思考問題、動手實踐方面缺乏鍛煉。

3 課程教學優(yōu)化方案

工業(yè)防火與防爆在遵循以往教學規(guī)律的基礎上，積極探索和改進教學方法，一方面盡可能保證理論體系的嚴謹性和完整性，另一方面加強對典型火災爆炸案例的肢解分析，賦予原來枯燥孤立的知識點明確清晰的現(xiàn)實意義，激發(fā)學習興趣和創(chuàng)新思維。

3.1 課程體系優(yōu)化

中國礦業(yè)大學（北京）開設的工業(yè)防火與防爆課程，28個理論學時，4個實驗學時，共計32課時，課程涉及內(nèi)容廣泛，為避免授課知識點重復，作者結(jié)合學生的先修課程，提出了構(gòu)建新的“工業(yè)防火與防爆”課程體系，體系包括三大模塊：燃燒與爆炸基礎理論模塊、防火防爆基本方法模塊、典型場合火災爆炸預防控制模塊，如圖1。

第一模塊屬于基礎理論，部分課程屬于先修過的，只需將重要知識點梳理，如謝苗諾夫熱自燃理論、弗蘭克-卡門涅自基熱自燃理論、鏈式反應理論、阿倫尼烏斯定律簡單闡述結(jié)論即可，重點講解滅火理論及相對應的滅火技術(shù)，引入最新消防領域滅火技術(shù)及方法，如三相泡沫滅火、液氮（液態(tài)二氧化碳）等，拓展學生的視野，針對爆炸基礎理論中，重點講解凝聚相爆炸和蒸汽爆炸，該部分對于學生屬于新概念，教師可用對比的形式與氣體（粉塵）爆炸特點對比。

圖1 工業(yè)防火與防爆課程體系結(jié)構(gòu)

第二模塊是防火防爆基本方法模塊，主要內(nèi)容有防火防爆基本思路與原則、防火防爆基本措施及方法，預防性措施中主講控制工藝流程參數(shù)，如控制溫度、壓力、投料速度、加料比及加料順序、超量雜質(zhì)等，保護性措施主要從阻止火勢蔓延和限制爆炸波擴散兩個方面講解，主講阻火裝置及其工作原理，如阻火器、安全液封、單向閥、阻火閘門、火星熄滅器等。

第三模塊是典型場合火災爆炸預防控制模塊，也即防火防爆知識具體應用的部分，主要針對不同行業(yè)或特定的情形下火災和爆炸的預防控制，內(nèi)容既包括傳統(tǒng)的石化、煤礦、建筑行業(yè)的火災爆炸預防控制，也有非傳統(tǒng)行業(yè)的輕紡、冷凍車間、煙花爆竹行業(yè)的火災爆炸預防控制，由于課時有限，本部分講授時需將各種行業(yè)火災爆炸的共性特點講解清楚，之后結(jié)合具體行業(yè)特點進行分析。

3.2 互動式案例式教學

案例法用于教學最先于1910年由哈佛大學法學院和醫(yī)學院提出，互動式案例教學，即首先由教師提出問題（火災爆炸事故案例），之后教師引導、學生分析問題（事故原因剖析），最后由學生提出方案、教師補充方案（火災爆炸的預防控制），該方法實施成功的關(guān)鍵是事故案例的選擇，首先要建立火災（爆炸）事故教學應用的案例庫，選取有針對性、典型性、客觀性和互動性的案例[7-8]，優(yōu)選國務院對重特大事故有定論的案例，結(jié)合公布的事故調(diào)查報告進行講解，比如講到燃燒基礎理論時，可以選取8.12天津港爆炸，在教師引導下，請學生結(jié)合教材中講過的知識點，自己闡述天津港爆炸過程，分析火災爆炸的直接與間接原因，討論滅火方式的選擇是否科學合理，針對該問題發(fā)掘?qū)W生能夠提出哪些預防控制措施，之后教師予以啟發(fā)補充，其流程，如圖2。

圖2 互動式案例教學

通過教師引導、學生主動參與的互動式案例教學，可加深學生對重要知識點的理解，也有利于拓展學生的思維模式，激發(fā)學生學習的興趣與動力，更重要的是培養(yǎng)學生的專業(yè)應用和實踐能力。作者最近幾年一直都在積累典型的火災爆炸事故，并對各個案例根據(jù)教學內(nèi)容進行分類，細化到各個章節(jié)的教學中。

3.3 創(chuàng)新實驗教學體系

工業(yè)防火與防爆的課程實踐性很強，單純依靠理論授課，學生難以完全理解各行各業(yè)防火防爆的原理及方法，為此課程設置了4個學時實驗，目的是為學生熟悉理論課程中的知識點。為充分利用有限的實驗學時，提出建立創(chuàng)新實驗教學體系[9]，該體系基于學院強大的科研學術(shù)平臺，利用大學生自主創(chuàng)新平臺，將學院優(yōu)秀的教學成果引入本科教學，以科研與實踐促進教學，構(gòu)建與課程體系相對應的演示性實驗、綜合設計實驗和前沿創(chuàng)新實驗，如圖3，建議綜合設計實驗和前沿創(chuàng)新實驗比重不低于50%[10]。

根據(jù)教學任務的不同，將創(chuàng)新性實驗教學體系分為認識、理解、分析、綜合、評判、研究幾個層次。第一層次注重培養(yǎng)學生的通識概念，訓練基本技能，激發(fā)學生的學習熱情，教學任務以讓學生認識、理解為主，該層次的實驗項目有煤自燃程序升溫實驗、火旋風演示實驗、多組分細水霧滅火實驗；第二層次注重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力，在教師的指導下，根據(jù)實驗目的自己設計實驗方案，選擇實驗方法和裝置，擬定操作程序，并對結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理和分析，該層次的實驗項目有瓦斯爆炸爆燃實驗、火災信號探測報警響應與自動噴淋控制系統(tǒng)、安全疏散人員心理及行為實驗；第三層次是通過讓學生參與教師課題、自主立項或競賽，研究最新科技成果，評判相關(guān)技術(shù)的先進性，掌握技術(shù)發(fā)展方向，該層次的實驗項目有凝膠泡沫滅火實驗、可燃粉塵阻隔爆新技術(shù)及煤自燃主動電磁探測實驗。

圖3 工業(yè)防火與防爆課程創(chuàng)新性實驗教學體系

3.4 多樣化課程設計

課程設計以專業(yè)課為基點，是工科類專業(yè)課程體系中的重要實踐環(huán)節(jié)，可以幫助學生深入理解和靈活運用所學專業(yè)知識，通過具體的工程案例的分析和設計，使學生更好地熟悉和理解防火防爆安全技術(shù)的基本理論，了解生產(chǎn)過程中引起火災爆炸的原因和基本規(guī)律，掌握相關(guān)規(guī)范對典型行業(yè)的規(guī)定及要求。

根據(jù)課程體系要求，本課程設計內(nèi)容分為石油化工行業(yè)防火與防爆設計、煙花爆炸企業(yè)防火與防爆設計和加油站防火與防爆設計等，具體包括廠址的選擇、建筑物危險等級劃分、工廠區(qū)布置與總平面布置、建筑結(jié)構(gòu)的防火與防爆措施、工房的安全疏散措施、爆炸品生產(chǎn)發(fā)生燃燒爆炸事故的原因及預防措施，每名學生自愿選擇一個有火災爆炸危險單位（企業(yè)）進行設計，設計內(nèi)容及形式不固定，盡量體現(xiàn)出多樣性。

4 結(jié)論

（1）工業(yè)防火與防爆課程具有多學科交叉、多行業(yè)交融的特點，目前課程設置體系性不強，知識點重復性高，教材知識更新慢，知識點涵蓋不全，教師的觀點與學生的想法沒有形成共鳴，實踐教學效果較差，且受制于本身的工程經(jīng)驗，很多教師講授的實際性差，課堂教學效率低。

（2）提出將課程體系優(yōu)化為燃燒與爆炸基礎理論、防火防爆基本方法及典型場合火災爆炸預防控制三大模塊，通過教師引導、學生主動參與的互動式案例教學，加深學生對重要知識點的理解，拓展學生的思維模式，激發(fā)學生學習的興趣與動力，創(chuàng)新實驗教學體系改變了教師為主的教學模式和方法，充分發(fā)揮學生的自主性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性，激發(fā)學生的學習熱情，采用多樣化課程設計，提高學生的實踐能力，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。