“过程装备安全技术”的教学研究与探索

孙　丽　苏文献　徐　波　胡卓焕　叶　立

（上海理工大学能源与动力工程学院　上海　200093）

0　引言

过程装备所涵盖的面很广，几乎涉及工业生产的方方面面，诸如：石油、化工、能源、轻工、制药、环保、生化以及食品等领域。近年来，随着科技的发展，在过程装备设计、制造方面不断涌现出高技术含量的创新成果，大型化、多元化、自动化、高精密度的过程装备被不断投入生产，这大大提升了我国的生产力水平，提高了综合国力，对保障国计民生具有重要的意义^［1］。进入20世纪以来，随着国家改革的进一步深化，科技的进一步提高，人们逐渐意识到高科技背后所隐藏的风险。装备大型化必然增加安全隐患，科技进步也必然涉及学科交叉，人才培养的滞后也必然会造成诸多安全隐患^［2］。这就要求在过程装备与控制工程专业的课程设置中必须重视“过程装备安全技术”这门专业选修课，注重学生的兴趣培养，发展多学科交叉，以工程为主导，培养具有安全意识的创新型人才。目前，作为专业选修课，“过程装备安全技术”并没有引起足够的重视，在其教改方面的研究较少，可借鉴的理论较少，因此对于该专业的教改工作势在必行。本论文结合教学过程中的成功案例以及出现的一些问题，从学生、学科、工程三个方面入手，对过程装备安全技术的教学改革进行探讨。

1　培养兴趣，纠正认识局限性

兴趣是学习最大的动力。在“过程装备安全技术”学习之初，学生的兴趣很足，但有隔岸观火的心态，丝毫没有畏惧之心。随着课程的深入，知识点越来越多，信息量越来越大，交叉学科的专业知识不断涌现，学生开始感觉理解困难，逐渐失去学习兴趣，机械地为应付考试而学习，致使教学效果变差。同时，该课程讲解的过程设备多应用于工业生产，离日常生活较远，结构复杂，附件较多，这不仅增加了学习难度，也导致学生有一种学而无用的错觉。因此，教学过程中需要将工业设备与日常用品联系起来。例如，压力容器类比高压锅，风机类比电风扇，气瓶类比煤气罐等。深入浅出，拉近过程装备与学生的距离，让学生的学习不再乏味，专业知识变得更加容易理解，逐渐提升学习兴趣。

改变传统的教学结构评价机制也是提高学生学习兴趣的关键环节。分数不是衡量学生的唯一标准，也不是评价教师的准绳。面对日新月异的科技发展，应摒弃分数对师生的束缚，改变填鸭式的教学模式，充分发展学生的个性，允许老师以开放性命题来考查学生对知识的掌握和理解程度。教师应充分培养学生对专业的热爱，激发学习兴趣，明确学习的目的是保证设备安全运行，保障生命财产安全，不是为了考试。教学内容上要以科技发展为导向，将先进科技成果引入课堂，始终保持教学内容的先进性，让学生有种引领科技的感觉，由此来提高学生用于创新的激情。

学生在学习“过程装备安全技术”这门课之前，存在两种对安全的认识。一部分学生对过程装备安全的认识比较局限。他们认为过程装备等同于机械。机械坏了或者伤害到人身安全了就是安全事故。这说明了该部分同学的知识面比较窄，一叶遮目，并没有真正意识到过程装备的危险性。对于这些同学，需要学科交叉，讲解多领域的过程装备，以及过程装备所产生的安全问题，由此来强化安全意识。另一部分同学则对过程装备很恐惧，认为必须年年检修，甚至月月检修，以此来保证安全。这部分同学明显忽略了对经济性的考虑。对于他们的培养，更需要从工程实际出发，了解设备的设计与运行过程，兼顾安全性与经济性，避免杯弓蛇影。平和的心态更有利于他们在工作中避免事故的发生，保证设备、人身安全。针对学生的特点，调整授课内容来强化学生的安全意识可以显著提升授课效果。

2　学科交叉，拓宽知识面

过程装备与控制工程专业属于多学科交叉性应用型专业，主要涉及动力、控制及能源。国家对其专业人才培养的目标定位在培养具有全面工程技术素养的应用型复合人才，基本要求是培养可以保障过程装备全寿命周期中单一环节安全的人才^［3，4］。过程装备的整个寿命周期包括：设计、选型、制造、安装、使用、检修、检验、更换、维护和报废等，都不可避免地与装备的安全性相联系。任何一个环节出现问题，都可能造成严重的安全事故。然而，每个环节所设计的专业知识并不完全归属于单一学科，而是多学科的交叉。比如在设计的环节，不仅要考虑到力学，还要结合到材料学，对材料性质的认识，材料经济性的考虑以及新材料的应用都关乎过程装备的安全性。同时，设计过程还会涉及化学、环境学、动力机械等领域的专业知识。再比如在失效分析过程中，不仅可以采用传统的检验手段来分析失效原因，也可以考虑结合材料学，采用先进的材料分析手段来进行分析。例如X射线衍射分析应力变化，能谱分析成分变化，扫描电子显微镜更为直观地观察细小裂纹，甚至可以结合纳米技术，采用量子点来观测裂纹的萌生与发展。因此，在教授“过程装备安全技术”这门课时，必须把先修的材料力学、流体力学、工程材料、大学化学、化工原理等基础课程联系起来。如师资条件允许，学生可提前选修材料学院、机械学院、医疗食品学院以及信息学院的一些专业课程来提高对过程装备安全技术这门课程的理解能力。

交叉学科在自然科学领域表现出的生命力已得到充分肯定，许多科学前沿问题和多年悬而未决的问题在交叉学科的联合攻关中都取得了可喜的进展。只有将多学科的知识传授给学生，才能拓宽学生视野，培养出技术全面的、适应科技发展的创新型人才，才能保证过程装备的安全运行。

3　工程主导，提高动手能力

过程装备与控制工程专业的教学主要是以理论教学为主，工程实践较少。目前，一般的高等院校只开设了金工实习、认知实习和生产实习三个实践环节。这远远不能满足培养工程应用型人才的需求。学生对生产实践认识较浅薄，没有工程意识，并且动手能力较差^［5］。基于上述情况，学生在学习“过程装备安全技术”这门课时，经常感觉千头万绪，概念模糊。虽然在教改中，加入了诸多的图片、视频介绍，但依然不能达到身临其境的效果。增加实习环节，不仅可以切实提高学生的安全意识，更有利于学生对安全知识的学习与理解。因此，在“过程装备安全技术”教改中迫切需要增加相关实践课时来强化学生对专业知识的进一步理解。教师在教学过程中也应更加紧密联系生产实践，将实际工程问题与理论教学有机联系起来，使理论教学更具现实性和创新性，提高学生的工程安全意识。

在培养学生工程意识的同时，也需要提高学生的动手能力。只有亲自动手操作才能掌握基本操作要领，了解装置原理，正确拆装，也才能对安全装置的安全性、稳定性、缺陷及应用场合等有一个更为深层次的认识。培养学生的动手能力不仅可以加深对专业理论知识的理解，更有利于学生毕业后迅速转变角色，成为一名熟练的工程技术人员。基于前期的教改工作，有效培养学生动手能力的手段可以归纳为两种。一方面增加学生的实训机会。利用寒暑假带领优秀学生进入工厂，进行简单的操作工作。这种方法在实施过程中面临三大难题：联系工厂，保证学生安全，实现全面普及。另外一种培养学生动手能力的方法是积极鼓励学生参加大学生创新活动。在教改过程中，这种方法显现了明显的优势。目前，国家注重对创新型人才的培养，创新活动数量多，资助力度大，覆盖面广。在创新活动中，学生不仅可以动手操作，还可以培养团队合作精神，充分发挥想象力，综合运用专业知识。大学生创新还可以激发学生的求知欲，主动学习和思考能力。在2013年的上海大学生创新活动中，本课题组带领学生研制CO传感器。学生不仅了解了工程中所用到的各种CO传感器的结构原理、优缺点和应用场合等专业知识，更主动查阅资料，开发性能更加理想的CO传感器。基于大学生创新活动的平台，学生不仅提高了动手能力，而且收获了专业知识，深化了安全意识。可见，鼓励大学生参加创新活动，是一种提高“过程装备安全技术”教学质量的行之有效的方法。

4　结语

科技在发展，社会在进步，过程装备与控制工程专业也需要不断改革，强化学生对过程装备安全技术的学习，深化安全意识。目前，各级教育机构均非常重视对创新型、技术全面的工程型人才的培养，组织各种教改交流会，群策群力共同促进过程装备与控制工程专业改革。基于近几年的教改工作，对专业改革的目标明确，积累了一些教改经验。由于过程装备与控制工程专业所涉及的装备多，领域广，发展速度快，对人才培养的要求越来越高，也对教师自身素质提出了很高的要求，不仅要精通本专业，还要广泛涉猎材料、机械、信息、食品医疗等多个学科领域。由此，培养出可以保障安全生产的、适应科技发展需求的、不断进取的优秀人才任重而道远，对于专业课程的改革势在必行。

参考文献

［1］　来永斌，伍广，王传礼等.过程装备与控制工程专业综合改革探讨［J］.广东化工.2014，41（22）：154.

［2］　吴敬琏.展望“十二五”：我国经济发展方式的转型［J］.科学发展.2011，7：3.

［3］　豆怀鹏，高晓云.压力容器的安全技术管理［J］.当代化工.2013，42（3）：307.

［4］　缪春生，曹建树，马歆等.压力容器安全管理与定期检验的探讨［J］.压力容器.2008，25（12）：5.

［5］　刘燕，宋清华，王威强等.培养“过控”专业大学生的工程技术素养的探讨［J］.化工高等教育.2014，3：28.