朱 睿, 劉艷霖, 方建寧

(1. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學院 交通與環(huán)境學院, 廣東 深圳 518000; 2. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學院 數(shù)字媒體學院, 廣東 深圳 518000)

化工生產(chǎn)具有較大的危險性。伴隨著石油工業(yè)的發(fā)展,現(xiàn)代化工生產(chǎn)裝置日益大型化、連續(xù)化和自動化,危險化學品越發(fā)多樣[1-2]。因此,安全管理在化工生產(chǎn)過程中非常重要,而是否能安全生產(chǎn)又取決于安全教育是否到位[3-4]。作為培養(yǎng)化工行業(yè)人才的高職院校,化工安全課程必不可少。然而,化工安全課程涉及知識點多而教學課時有限,難以保證教學效果,十分必要創(chuàng)新教學手段和教學方法。

2016年,國務院安全生產(chǎn)委員會辦公室印發(fā)了《標本兼治遏制重特大事故工作指南》,提出積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+安全培訓建設”[5]。在這樣的背景下,高職院校應創(chuàng)新教學思路,探索利用信息技術(shù)提高化工安全教育的效果。深圳信息職業(yè)技術(shù)學院在化工安全教育實踐中,基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)手段,結(jié)合教學方法創(chuàng)新,建設了一套化工安全教育課程。

1 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程建設框架

按照化工安全生產(chǎn)流程,以生產(chǎn)崗位職責為導向,從原料入廠、工藝流程、設備檢修過程中的安全管理流程設計課程內(nèi)容；以微課導入、理論知識學習、案例情景學習、虛擬仿真實驗為教學板塊，采用多媒體、情景動畫、3D仿真、VR仿真等信息技術(shù)手段,以理論講授、案例教學、翻轉(zhuǎn)課堂、實踐教學等教學策略,提高安全教育課堂教學效果。化工安全課程建設框架如圖1所示。

圖1 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程建設框架

2 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程實踐

2.1 微課導入

建設“化工安全微課堂”,分為化工安全基礎篇、防火防爆篇、防塵防毒篇、防觸電篇、機械及容器篇5個模塊,含56個教學內(nèi)容,每個單元時長5～6 min,內(nèi)容少而精,重點突出、內(nèi)容豐富,涵蓋化工安全教學課程的大部分內(nèi)容,適合用作課前導入和自主學習(見表1)。

在學習化工安全課程前,教師制訂課前學習任務單并發(fā)給學生,學生則通過手機客戶端或電腦客戶端進行“化工安全微課堂”線上學習。“化工安全微課堂”采用視頻、動畫等多媒體課件,提升學生的學習興趣。部分單元的教學內(nèi)容穿插生產(chǎn)現(xiàn)場實景,取得了良好的教學效果。

表1 “化工安全微課堂”課程內(nèi)容

2.2 理論知識教學

化工安全理論知識學習是化工安全教育的基本環(huán)節(jié),分為基礎安全理論和重點安全理論?；A安全理論教育以基本、必須、適度為原則[6],安排“化工安全基本技能培訓”和“職業(yè)危害與防護培訓”兩個課程模塊。重點安全理論則安排“壓力容器安全生產(chǎn)培訓”和“危險化學品安全培訓”兩個課程模塊(見表2)。

表2 理論知識學習課程內(nèi)容

理論知識教學以教師講授為主,采用文字、動畫、視頻、圖片等多媒體教學手段[7-8]；對于比較抽象和實操性較強的課程內(nèi)容則采用案例認知的教學方法。例如職業(yè)危害與防護事故的課程內(nèi)容,通過動畫形式再現(xiàn)塵肺事故、放射源丟失事故、硫化氫中毒事故、防護服事故(見圖2)等事故案例；個人防護器材及其使用方法方面的教學內(nèi)容,通過動畫案例嵌入教學環(huán)境,使學生能直觀的理解教學內(nèi)容,提升教學效果。

圖2 職業(yè)危害與防護事故案例展示

2.3 案例情景教學

案例情景教學是化工安全教育的重要環(huán)節(jié),由“危險作業(yè)安全管理及案例分析”“典型違章行為案例分析”“典型事故案例分析”3個課程模塊組成(見表3)。3個課程模塊分別由多個學習情境組成,學習情境以動畫、錄像、圖片等形式展示危險化學品作業(yè)中常見的違章行為和事故生成情景,形成教學案例(見圖3)。

表3 案例情景學習課程內(nèi)容

圖3 案例情景學習教學案例展示

在案例情景教學中,采用案例教學+翻轉(zhuǎn)課堂的教學策略,引導學生進行自主學習,提高學習能動性。教學中,以化工安全典型案例為引入點,按照提出問題、分析討論、教師引導和總結(jié)4個階段開展討論式教學[9-10]。以“典型事故案例分析”課程模塊為例,首先教師在課堂導入堿液采樣、干燥器切換等各類操作過程中的違規(guī)行為和事故發(fā)生過程,以此提出問題；然后學生分小組在微課資源和互聯(lián)網(wǎng)資源中收集資料并討論、歸納違規(guī)和不安全的行為,進行小組匯報；最后教師根據(jù)學生的匯報進行總結(jié)和補充,提出建議,鞏固和加深學習成果。

2.4 虛擬仿真實驗

虛擬仿真實驗是化工安全教育的體驗環(huán)節(jié)，由“常見事故應急處置”和“典型事故案例分析”兩個課程模塊構(gòu)成,是課程中最具交互性和吸引力的模塊(見表4)。兩個課程模塊以國內(nèi)石化企業(yè)真實發(fā)生的典型安全事故案例(見圖4)為素材,利用3D技術(shù)、多媒體技術(shù)和影像資料重現(xiàn)事故背景,事故的發(fā)生、發(fā)展和災難性后果。事故背景以2D動畫形式講解事故發(fā)生原因、過程、補救措施等知識；事故經(jīng)過以3D動畫演示事故發(fā)生的全過程,在3D場景中,通過場景旋轉(zhuǎn)、移動、參數(shù)變化等再現(xiàn)事故的發(fā)生、發(fā)展和嚴重后果。事故背景及事故場景均有現(xiàn)場聲音、配音和字幕解說,以強化學習記憶效果。

表4 虛擬仿真實驗課程內(nèi)容

圖4 虛擬仿真實驗教學案例展示

虛擬仿真實驗課程采用案例+實踐的教學策略,以3D仿真和VR技術(shù)為教學手段,展現(xiàn)逼真的三維虛擬場景和事故案例,并以事故案例為基線,構(gòu)建安全事故的試錯和糾錯學習探究空間[11]。

在虛擬仿真實驗教學中,教師需根據(jù)事故的起因設置教學任務,提供事故背景；學生則通過電腦或VR設備,以第一人稱的視角體驗事故過程和進行應急處理,掌握事故的相關(guān)知識和預防措施。例如關(guān)于火災事故的教學內(nèi)容,教師首先通過3D動畫演示火災的形成過程和應急處理方法,然后安排學生分別體驗工人宿舍、油庫、配電箱、辦公室等火災事故場景,學習使用干粉、泡沫滅火器等消防器材滅火。學生分成若干小組,根據(jù)教師提供的事故背景和所學的安全知識進行討論、分析和總結(jié),選擇特定場景的滅火器材、制訂火災應急處理預案。最后,由小組代表進行虛擬滅火操作,其他成員觀看(見圖5)。以上虛擬仿真實驗結(jié)束后,再次進行討論并完善應急預案[12]。

這種案例+實踐的教學策略有效提升了學生的學習主動性、安全意識和安全事故應急處置能力。

圖5 滅火的操作VR體驗展示

3 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程建設成效

“互聯(lián)網(wǎng)+”化工安全課程在深圳信息職業(yè)技術(shù)學院的環(huán)境工程、室內(nèi)環(huán)境檢測兩個專業(yè)開設。通過對學生學習興趣、學習效果進行調(diào)查回訪,收集了多位聽課教師的意見,形成了對課程建設成效的評價:學生課堂出勤率達到96%以上,期末考核平均及格率達到92%以上,教學方法生動、互動性強,學生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力得到培養(yǎng)。教師認為課程學習資源豐富、學習手段新穎,能加深學生對化工安全知識的理解。

3.1 利用“互聯(lián)網(wǎng)+”加強化工安全教學資源建設

化工安全課程內(nèi)容豐富,有多達171個教學單元。為此,建設了包括3D場景、微課、課件、文本材料、音頻、視頻等化工安全學習資源庫,構(gòu)建了化工安全課程體系。學生可根據(jù)安全課程學習進度,選擇合適的資源進行線上和線下學習,達到預習、資料檢索、仿真實驗等自主學習的目的,提高了學習能動性。

3.2 注重學習興趣和學習體驗感,保障學習安全

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程開發(fā)了一系列有關(guān)化工安全的基本知識和安全技術(shù)的多媒體培訓課件。這些課件具有豐富的表現(xiàn)力和良好的交互性,將抽象的安全知識與技術(shù)形象化、具體化,有效地增強了學生的學習興趣、提高了學習效果。課程的虛擬仿真實驗模塊將3D虛擬現(xiàn)實仿真軟件與VR硬件設備相結(jié)合,大大提高了學生身臨其境的感覺。此外,模擬危險性操作的演示實驗,能切實體會因操作不當而出現(xiàn)的危險情況。

3.3 教學組織有策略,教學效果有保障

翻轉(zhuǎn)課堂、案例教學等教學策略在激發(fā)學生學習興趣、提高學習成績和提升教師工作滿意度等方面起到很好的作用。基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程教學摒棄了灌輸式教學方法[13],代之以案例教學、翻轉(zhuǎn)課堂、實踐教學等教學新方法,建立起學生主動學習的教學模式。案例教學為構(gòu)建課程學習背景提供了豐富而生動的教學素材；翻轉(zhuǎn)課堂則拆解知識傳授的單向流程,轉(zhuǎn)變成學生與教師互動的能動性學習場景；實踐教學將安全理論知識、操作實踐具象化,給學習帶來體驗感,使知識轉(zhuǎn)化為技能。

4 結(jié)語

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的化工安全課程有效激發(fā)了學生學習的興趣,提高了化工類專業(yè)學生安全知識學習和安全技能培訓的教學效果。當然,化工安全課程不僅是一個課程,更是培養(yǎng)學生樹立安全價值觀、提高安全素養(yǎng)、營造校園安全文化等系統(tǒng)工程的重要組成部分。隨著工業(yè)4.0時代的來臨,化工行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)必將革新?lián)Q代,新的化工安全問題也隨之出現(xiàn)。因此，化工安全教育課程要不斷更新教學理念、豐富教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學手段,積極探索教學新模式。