压力容器安全课程的教学改革与实践

张云龙

摘  要：根据压力容器安全课程的内容和特点，结合学生的学习情况，分析了本课程教学效果不理想的原因，从优化教学内容、改进课堂教学方法和手段、采用以多媒体教学为主的教学方式、将基本理论与课程设计实践相结合、制定新的成绩评定标准等多方面进行了探索。经过几年的实践，学生的上课热情明显提高，对理论知识的理解也有了一定程度的加深，基本达到了教学改革的目的，教学质量进一步提高。

关键词：压力容器  教学改革  教学质量  实践

中图分类号：X925                             文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）02（b）-0144-03

Teaching Reforms and Practices of Pressure Vessel Safety Course

ZHANG Yunlong*

（School of the Environment and Safety Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu Province， 212013 China）

Abstract： According to the content and characteristics of pressure vessel safety course， this paper analyzes the reasons of this course teaching effect integrating students' learning situation. It explored many aspects including optimizing teaching content， improving classroom teaching methods， adopting multimedia teaching methods， combining basic theory with curriculum design practice， and formulating new grade evaluation standards. After several years of practice， the students' enthusiasm in class has improved obviously. The goal of the teaching reform has achieved and the quality of teaching has improved.

Key Words： Pressure vessel; The teaching reform; The quality of teaching; Practice

随着国民经济的迅速发展，压力容器应用日益广泛，已经成为工业生产和人民生活中必不可少的特殊设备。压力容器比较容易发生事故且事故危害较为严重，因此，压力容器安全是“人命关天的事，一定要慎之又慎，确保万无一失”[1-2]。《压力容器安全》是安全工程专业必修课，是学生掌握安全工程专业知识的重要课程。通过该课程的学习，学生能够了解和掌握压力容器设计、制造、使用、检验等环节的技术要求和管理方法，熟悉压力容器失效原因的分析方法以及常见事故的预防措施，以便在将来的工作实践中加以应用[3]。但从这门课以往的教学情况看，学生对这门课的理解和掌握情况不尽如人意，因此该教研组在分析这门课课堂教学中存在的问题基础上，从教学内容、教学方法和考核方式等几方面对提高该课程的教学质量进行探讨。

1  该课程课堂教学中存在的问题

压力容器安全是一门理论性和实践性都很强的课程，教学过程中一直存在着一些问题。主要表现为以下几个方面：一是教学方式比较落后。目前该课程的授课方式主要以传统的理论讲授为主，注重基础知识的认知、记忆、模仿和重复练习。这种教学方式主要以教师的课堂灌输为主，缺乏对学生主动学习的教学引导，造成学生被动式学习，教学效果不佳，明显影响教学质量。二是教学内容较难把握[4]。压力容器安全课程涉及机械、材料、力学、安全、管理等多学科的基础知识，涉及内容广泛。学生对这些基础知识有一定的了解，但是还达不到该课程的要求，仅就金属材料一节来说，金属材料的组织结构类型很多，不同的组织结构的材料对压力容器的耐腐蚀性能影响很大，这部分内容学时安排过多显然不合理，但是讲授过少则影响学生对课程的理解。因此很难在有限的课时内完成这些内容的讲解，如何优化教学内容，合理安排教学进度，通过教学改革帮助学生掌握所需的基础和专业知识也是该课程教改过程中所需解决的问题。三是考核方式过于单一。对于压力容器安全这门课的考核，目前大部分学校采取期末闭卷考试的方式，考察学生对压力容器基本概念、专业术语、基本理论和方法等内容的理解和掌握情况，考试的题型也无非是选择、判断、简答和计算等。成绩评定也多以期末试卷成绩为主，很少考虑平时成绩。这样的试题组成和考核方式，不仅不能全面检测学生对知识的掌握程度，还会促使学生死记硬背书本知识，分析和解决问题的能力得不到任何提高。以上这些问题很大程度上影响了压力容器安全课程教学的质量和效果[5-6]。

2  该课程教学改革的方法和实践

针对上述几点问题，该课题组在教学改革中进行了以下几个方面的实践。

2.1 在教学内容方面

该课题组根据企业工程实践的基本要求，重新梳理了压力容器的理论教学内容。通过修订培养计划和教学目标，确定了压力容器安全课程的主要教学内容分为5个部分：第一部分是压力容器基本知识，包括压力容器的限制性定义、特点、性质和分类等;第二部分是压力容器的设计，主要包括常用钢材基本知识、材料的性能和影响因素，整体结构、零部件的结构，强度计算与校核、常用设计计算公式等;第三部分是压力容器的安全性能和安全装置，包括压力容器的破坏形式：延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、压力冲击断裂、蠕变断裂;安全装置：压力表（分类、结构、使用和维护）、安全阀（作用、分类、结构、额定限放量、使用）、爆破片（形式、设计计算、质量要求、使用）等;第四部分是压力容器的定期检验，包括检验目的和基本要求：检验目的、检验周期和项目、检验要求;常见的缺陷及其检验：腐蚀、裂纹、变形、常用检验方法介绍;压力容器耐压试验：目的和作用、试验用加压介质、试验温度和压力、试验程序和方法、残余变形测定、试验结果的评定等;第五部分是压力容器的使用和管理，包括運行的控制、操作的安全注意事项、运行中的主要检查内容、停止运行，基础管理、管理制度和维护保养[4-7]。

同时，由于压力容器安全的理论性和实践性都很强，我们为该课程配备了两周时间的课程设计教学环节和4学时的综合实验，其中课程设计是要求学生完成一个带夹套的反应釜，给定工艺条件和结构要求，设计的主要参数有筒体和封头结构设计、封头容积、质量的计算、压力容器内直径选取、设计载荷的确定、泄压装置的确定、设计压力或计算压力的确定、设计温度的确定、厚度附加量、壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度、许用应力、焊接结构及焊接接头系数、容器壁厚计算、钢管选用、容器法兰及螺栓联接、垫片、管法兰及螺栓联接、垫片、开孔及开孔补强计、安全泄放量及泄放面积计算、检查孔设计、容器支座等。综合实验包含两个部分，即内压薄壁容器应力测试实验和安全阀泄放性能测定实验，实际测量压力容器椭圆、球形、锥形和平板封头在内压作用下的应力分布并绘制封头的应力分布曲线，了解边界应力对容器应力分布的影响;测定安全阀的排放压力，绘制安全阀开启前后的压力变化曲线，测定安全阀在基准进口温度下的排量。这些课程设计和综合实验可以更好地培养学生综合运用所学理论知识去解决一般工程实际问题的能力，锻炼学生的工程意识和实践动手能力[8]。

2.2 在教学方法方面

该课题组在教学中注重教学方法的探索和改进，积极尝试采用多种教学方法和手段进行教学，调动学生学习的积极性。注重学习成效，特别是注重培养学生的专业能力。采用以多媒体教学为主，通过多媒体课件直观性强，信息量大的特点，全方位地展示教学内容，改变传统单一的教学模式。同时，尝试在教学中应用案例教学法。案例教学法直观生动，易于学习和理解，教师准备具体生动的真实案例，让学生对案例进行初步分析，在课堂上，以学生为主体，调动学生听课的积极性，教师作为主持者、引导者和评价者，引导学生进行课堂讨论，不断变换教学方式，对案例进行全面分析，并对讨论内容进行总结和点评。案例教学法的优点是能够实现教学相长。在教学中，教师和学生通过共同研讨，不但可以发现自己在案例准备中的存在哪些问题，还能从学生那里获得更多的灵感和素材，集思广益，开阔思路，为以后的案例完善和更新打下基础[9]。另外，还运用其他教学方法，如讨论式教学、翻转课堂教学法等。多种教学方法的应用，能有效改善单纯讲授式教学的呆板和枯燥局面，既活跃了课堂气氛，又可以激发学生兴趣、加深学生印象、巩固学习效果[10-11]。

2.3 采取形式多样的课程考核方式

该课题组根据工程教育专业认证的要求，将学生的成绩分解为平时的课堂表现（10%）、实验成绩（10%）、课程设计成绩（20%）和期末笔试成绩（60%）等几个部分[12-13]。平时成绩考核形式主要包括平时出勤、回答问题和小组讨论，根据平时考核和表现进行综合评定;实验成绩则是根据两次压力容器综合实验的预习报告、实际操作以及实验报告进行成绩评定;课程设计成绩则是根据设计说明书、设计图纸的质量和答辩情况进行综合评定，根据专业认证达成度的要求，考察学生对安全工程问题提出具有一定创新意识的解决方案，以满足系统的安全需求的能力，并且考察学生运用现代信息技术工具预测和模拟复杂安全工程问题和将工程管理原理和经济决策方法综合应用于解决安全工程问题的能力。期末成绩采用闭卷考试形式，题型包括选择、简答、计算和综合分析题等，根据专业认证达成度的要求，考察学生对压力容器安全的基础知识的掌握情况，包括压力容器相关的技术标准、产业政策和法律法规的掌握情况，发现和识别日常管理中安全隐患的能力，辨识控制其运行过程中的危险有害因素并能采取有效控制措施，应用数学、自然科学和工程科学的基本原理分析复杂安全工程问题，正确表达设备的复杂安全工程问题;可以通过收集特种设备日常运行中的参数来分析其安全现状，以及要求学生能够调研和分析国内外特种设备安全方面的最新进展等。这样综合的考核方式不仅能满足该课程专业认证毕业指标点达成度的要求，更有利于对学生理论和实践能力的考察，更好地加强学生的学习效果。

3  结语

該课程面向本科三年级的学生，经过4年的教学改革实践，取得了明显的效果，教师的理论水平和教学能力得到了较大提升，教学质量有了一定程度的提高。学生在学习中发现问题、分析问题和解决实际应用问题的能力也有了明显的提高。但在实践中，还存在一些问题，譬如教学内容还需要进一步梳理，教学方法还需要不断探索和创新，课程的考核方式和评价方法还需要不断完善，这就需要我们在后续的教学工作中不断积累和总结，进一步提高教学质量，真正提升学生的理论知识水平和实践能力，为学生以后的工作打下坚实的基础。

参考文献

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