案例教学法在材料与化工安全工程教学中的应用探索

摘  要：案例教学是以学生为主体，以实际事件为依据，把理论和实际相结合，以增强学生的创造能力和实践能力的一种教学方式。专业学位研究生课程材料与化工安全工程采用案例教学的意义：理论教学融入实践教学、新的案例丰富教学内容、提高学生的实践创新能力和提高教师的工程实践能力。通过教学过程中案例教学的实践，发现真实案例融入课堂有助于课程思政教育、提升课堂互动、促进安全工程知识吸收、促进产教融合和提升专业学位研究生的人才培养质量。

关键词：案例教学法；材料与化工安全工程；教学方法；人才培养；应用效果

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）13-0122-04

Abstract： Case teaching is a teaching method that takes students as the main body， takes actual events as the basis， combines theory with practice， and enhances students' creative ability and practical ability. The significance of case teaching in Material and Chemical Safety Engineering for professional degree postgraduates： the theory teaching is integrated into practice teaching， new cases enrich teaching content， improve students' practical innovation ability， and improve teachers' engineering practice ability. Through the practice of case teaching in the teaching process， it is found that the integration of real cases into the classroom is helpful to ideological and political education， improve classroom interaction， promote the absorption of safety engineering knowledge， promote the integration of industry and education， and improve the quality of talent training for professional degree postgraduates.

Keywords： case teaching method; Material and Chemical Safety Engineering; teaching method; talent training; application effect

教育部、人力资源社会保障部《关于深入推进专业学位研究生培养模式改革的意见》（教研〔2013〕3号）等文件明确提出，围绕培养目标，优化课程体系框架，优选教学内容[1]，突出课程实用性和综合性，增强理论与实际的联系。创新教学方法，加强案例教学、模拟训练等教学方法的运用。《专业学位研究生教育发展方案（2020—2025）》提出，专业学位研究生教育是以实践能力培养为重点、以产教融合为途径的中国特色专业学位培养模式[2]，面对新时代的新要求，还存在一些问题：培养模式仍需创新，培养质量亟待提高[3]。因此要大力提升专业学位研究生教育质量，将教学案例编写等教学成果纳入教师评价、考核体系中。

一  案例教学法在材料与化工安全工程中应用的意义

（一）  案例教学法的定义及发展

案例教学是以学生为中心，以真实案例为基础，通过呈现典型事件情境，引导学生发现、分析、解决问题，从而掌握理论、提高创新能力的一种专业学位研究生重要的教学方式[4]。案例教学法兴起于1920年，美国哈佛商学院将商业管理的真实事件作为教学案例，引导学生参与课堂讨论，取得了较好的教学效果。案例教学于1990年后引入我国，在专业学位研究生教学改革中，为创新教学模式带来巨大转变：加强了课堂上的师生互动，提高了课堂活跃性；丰富了教学方法与手段；增强了理论联系实际。

教育部《关于加强专业学位研究生案例教学和联合培养基地建设的意见》（教研〔2015〕1号）指出，重视案例编写，提高案例质量；积极开展案例教学，创新教学模式；加强师资培训与交流，开展案例教学研究[5]。加强案例教学是强化专业学位研究生实践能力培养，促进教学与实践有机融合的重要途径。工科专业课有较多的图片资料，材料与化工安全工程所涉及的部分内容还有大量的视频与真实情境，采用案例教学对于课堂内容的消化与吸收也是有效的辅助教学手段。

因此，案例教学对于强化专业学位研究生的实践能力、创新能力培养有非常重要的意义，是专业学位研究生培养模式改革的重要手段。

（二）  本课程采用案例教学法的意义

材料与化工安全工程课程为材料与化工专业学位研究生的专业必修课。材料与化工安全工程课程的主要内容有毒物学与工业卫生、泄漏源模型、有毒物质泄漏及扩散模型、火灾爆炸、防火防爆、泄压系统、反应热危险性、纳米材料危险特性、金属材料安全可靠性和辐射防护与核安全文化等。材料与化工生产具有工艺复杂、原材料有毒、产品易燃易爆、反应放热及核辐射等特点，本课程通过教授材料、化工、核化工生产中的危险因素，事故应急救援与处置等，增强学生的安全意识，培养学生的独立思维和解决问题的能力，增加研究生的材料及化工安全知识和增强其安全生产意识，为将来从事材料、化工相关行业打下良好的基础[6]。传统的教学方法为课堂授课，由于较多的教学内容与理论知识，几乎采取“满堂灌”的教学模式，学生听课效果不好，课堂接受知识程度也较差。本教学团队分析了材料与化工安全工程课程特点与教学过程中的难点，提出并实践了案例教学，引入图片、视频等多种媒介，使学生的积极性明显提升，极大地增强了教学效果。

在专业学位研究生创新能力培养过程中，本课程采用案例教学法的意义：①改变传统教学模式，将理论教学通过“启发式”“引导式”“研讨式”融入实践教学，使学生在课程上独立思考。由于采用真实的案例，学生的积极性很高，事件的启示也很深刻。②案例库可长期使用，每年需补充新的案例，丰富教学内容。③案例教学可提高学生的实践创新能力，满足培养高层次创新型、应用型人才的要求。④案例教学可提高教师的教学能力和水平，提升教师的工程实践背景。

二  案例教学法在材料与化工安全工程中应用的效果

（一）  真实案例融入课程思政教育

目前，90%以上的研究生为从未参加工作的大学毕业生，对实验室安全、生产安全没有切身体会与深入的认识。在进入实验室或入企实践初期，还要进行相关的安全培训，考核合格才允许从事科研工作。但学生往往将这种培训当成一次考试，没有深层次的认识。因此，在案例教学过程中，不仅要教会学生各种安全问题及处理方式，还要使学生从思想上对安全工程有深刻的理解与认知，在实践工作中做到专业而全面。

在专业教学中充分挖掘思想政治教育的资源，同时强化立德树人意识在专业课教学中的作用，在课堂理论教学与案例教学的传授过程中，注重教化教育理念的渗透[7]。本课程采用真实案例，如某大学实验室的爆炸事件，究其原因不得不令人深思。在案例教学中融入课程思政教育，可补充学生专业知识与武装学生的头脑，从而指导实践工作。

印度博帕尔毒气泄漏案：位于博帕尔的美国联合碳化物属下的联合碳化物（印度）有限公司的一家农药厂在1984年12月3日凌晨发生异氰酸甲酯（MIC）泄漏，泄漏量达到惊人的30吨，随着液体的流动传播，最终导致2万多人丧生，20万人受到波及。如此惨烈的事故让我们不得不提高警惕，在生产过程中，提高经济效益不能以降低设备安全防护措施为代价。课上讲述该案例时，多数同学对该事故中丧生的人数之多感到惊讶，也深刻认识到安全的重要性。化工行业的生产过程本就存在各种潜在的危险，这就要求企业不仅要有产业发展规划，更要有安全规划，对各种可能发生的安全事故做预案准备，并对生产及维修工人进行安全教育，提前备好防毒面具等防护装备，不能让工人在遇到危险时手足无措。

同学们表示，要用学到的专业知识减少生产事故的发生，造福社会。

（二）  案例教学提升课堂互动

本课程理论内容较多，传统的教学模式多为“填鸭式”，课堂气氛过于沉闷，学生应付考试之后也不会有太深刻的印象。案例教学实施过程中，老师提前布置作业，让学生查阅资料后在课堂上进行讨论与深入，一次次事件就是一个个活跃课堂的开端。学生积极参与到案例收集、整理与分析的过程中，对案例涉及的理论往往会有深入的认识和理解，不仅学习到了理论，也丰富了实践技能。

在本课程的教学过程中，以毒物学与工业卫生这部分内容为例，上课前让学生提前查找剧毒物污染莱茵河事件，在课程上进行分组讨论，不仅了解了剧毒物对生物体的影响，还提到每种剧毒物的剂量等，有的同学还延伸到印度博帕尔毒气泄漏案，为下一章泄漏源模型做好铺垫。通过学习与交流，学生掌握了已知有毒物毒性知识及管理知识。

8·12天津滨海新区爆炸事故的照片展示及视频播放，给学生留下很深的印象并造成较大冲击，事故的起因是违规大量储存的硝化棉在搬运过程中因员工的粗暴操作，使得硝化棉在装箱时出现了包装破损及硝化棉散落的现象。高温导致硝化棉燃烧，引燃邻近的硝酸铵发生第一次爆炸，距离此爆炸点的其他氧化性物质等发生了二次爆炸。虽然后续进行了事故处置与追责，但是这次事故造成的巨大伤害引人深思与警醒。学生课上都发表了自己对本次事件的看法及与课堂知识的关系。通过对安全事故的了解与学习，学生更加深刻地认识到强化自身安全意识及责任的重要性。意识决定行动，细节决定成败，事故的背后势必隐藏着数次的生产安全隐患。这就要求相关从业人员及政府有关部门强化自身的安全防范意识，将制度落实到实处，重视生产过程中出现的每一个问题，在细节处做好预防工作以减少隐患的发生。

案例教学过程中，课堂氛围十分活跃，有的学生对某些事件记忆犹新、印象深刻，结合理论学习，对企业安全工程知识有深入的认知与重视，极大地避免未来事故的发生。

（三）  案例教学促进安全工程知识吸收

安全工程的知识对于从事材料与化工行业的专业学位研究生非常重要，因此，本课程的教学目的是要求学生掌握多数章节的内容。如何做到将知识吸收而不是为了完成一门课程的学习呢？活跃的、有序的、有设计的课堂教学是非常有必要的。

在本课程的教学过程中，引入11·22青岛输油管道爆炸事件，分析该事件的成因，主要是因为海水倒灌导致管道腐蚀变薄，管道破裂导致原油泄漏。在原油泄漏之后，现场处理人员又利用液压破碎锤对地下管道盖板进行钻孔，碰撞产生火花，引起油气的爆炸。通过案例分析与讨论，学生掌握了金属腐蚀概念、腐蚀的特征、腐蚀的危害、腐蚀的控制、材料腐蚀程度的表示方法、腐蚀的检测及金属材料安全可靠性等知识。通过案例引入腐蚀管理的内涵、理念与重要性。侯保荣院士提到，腐蚀管理需要全员参与，这样才有可能将事故的危害降到最低。

火灾爆炸章节中，引入2·18清华大学一实验室爆炸事故，事故的原因是使用氢气过程中造成氢气燃烧并发生爆炸。通过案例分析与课堂讨论，学生掌握了燃烧三角形及燃烧四面体、燃烧条件及机理、爆燃与爆轰等知识，同学们还提到粉尘爆炸及10·24南京航天航天大学实验室爆燃事故的原因。通过案例引入实验室安全的重要性、火灾及爆炸原因的预防措施等，大大提升了学生们的安全意识。课堂上播放了邦斯菲尔德油库爆炸的视频，是蒸气云爆炸的典型案例，由于油罐液位计失灵，管网持续送料，导致在储罐围堰区域形成爆炸性汽油蒸气云，操作人员没有及时发现液位计的损坏，导致蒸气云不断扩大而没有急救措施，最终发生多次爆炸，造成巨大人员伤亡和财产损失。该事故的发生过程警示了学生，从安全角度出发，防止蒸气云爆炸最好的方法是阻止物质的释放，同时也要安装自动隔断阀以便泄漏初期能及时关闭系统，对操作人员进行安全培训，让安全二字时刻悬挂心间。课堂学习过程中，学生们都增强了安全意识，将安全知识与化工生产过程联系了起来。课程结束后，针对案例教学设计了不记名调查问卷，参与人数为150人，设计了如下6个题目：A.案例教学对本课程目标达成度；B.案例教学加深了对本课程知识点的记忆；C.应用本课程的知识分析工程问题；D.您在课堂上专注于学习的时间比例是多少；E.本课程的案例对您的警示深入程度；F.这门课对您今后选择本专业发展的影响程度？图1为案例教学调查问卷结果。从图1中可看出，通过案例教学，学生认为案例较生动形象，课程目标达成度为95%；案例教学巩固加深了本课程知识点的记忆，平均值为90%；通过对具体案例的分析，应用本课程的知识分析工程问题达到98%，这对于专业学位研究生的分析工程问题能力有较好的提升作用；案例教学过程中，学生课堂关注度比纯理论授课高，达到88%；本课程的个别案例采用视频的方式，直观地看到事故造成的后果与损失，对学生警示深刻，达到96%，多数学生表示以后工作中一定从多方面注意安全问题，减少不必要的损失与事故；最后一个问题“这门课对您今后选择本专业发展的影响程度？”，仅有26%的同学认为，材料与化工过程涉及到的安全问题教多，会对其就业方向有影响，大多数同学表示愿意从事本专业，提升自己专业知识，重视安全问题。