高仲亮 王秋華 崔飛 龍騰騰 李智 仝艷民

西南林業(yè)大學土木工程學院，云南 昆明 650224

消防工程專業(yè)實驗教學新體系的構建

高仲亮 王秋華 崔飛 龍騰騰 李智 仝艷民

西南林業(yè)大學土木工程學院，云南 昆明 650224

針對目前西南林業(yè)大學消防工程專業(yè)實驗教學存在的問題，結合專業(yè)特色的學科特點，以實驗教學目標、內容、方式、考核為主體改革目標，構建合理科學的消防工程專業(yè)實驗教學體系，完善實驗課程內容，改善教學方式和考核方式，建立層次教學，鼓勵科技創(chuàng)新，以提高學生的操作技能，達到提高學生的適應能力和創(chuàng)新能力的目的，實現(xiàn)人才培養(yǎng)跨越式發(fā)展。

消防工程專業(yè)；實驗教學改革；實驗教學體系

引言

消防作為社會經濟建設的服務保障機構，必須具備從事消防知識創(chuàng)新和技術創(chuàng)新的人才隊伍才能履行好其職能。從事該行業(yè)的人須掌握火災科學基本理論、消防政策法規(guī)和消防安全技術與方法，具備防火工程技術、火災調查和滅火救援等方面的知識和能力，能在公安消防部隊、武警森林部隊和企事業(yè)單位從事消防技術、消防管理、火災調查及工程的研究、設計、評價、監(jiān)測、施工、管理、監(jiān)察等方面工作。因此，必須把培養(yǎng)消防人才的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力作為學科體系建設的根本目標，作為教學內容和教學方法改革的根本目的。實驗教學是培養(yǎng)消防專業(yè)人才能力的重要環(huán)節(jié)和必要手段，是對課堂知識驗證的手段和學生能力培養(yǎng)的載體[1]。實驗教學是學生由學習專業(yè)基礎轉向專業(yè)實踐的重要階段，它不同于理論的教學，著重與實際的結合，重點放在實驗教學活動的組織上，重點強化學生設計思維的啟發(fā)。同時實驗教學能讓學生學到很多書本上學不到的專業(yè)知識，能夠引導學生的思維、調動學生學習的主動性與積極性、激發(fā)學生對專業(yè)學習的興趣。

1 實驗教學改革內容

目前，我校消防工程實驗教學附屬于理論教學的地位，重視課堂教學環(huán)節(jié)，輕實踐性教學環(huán)節(jié)，這種實驗教學模式無法完全勝任培養(yǎng)高素質消防人才的要求，不利于學生的主動思考與探索。通過對相關兄弟院校的人才培養(yǎng)、課程設置、實驗教學資料的搜集和整理，針對消防工程專業(yè)設置的實驗教學目標、內容、教學方式、考核方式，結合多年實踐的教學經驗、教學總結和實驗經驗，綜合教師的講課感受和學生的學習感受，以及實驗教學過程中與相關企業(yè)的協(xié)作教育，確定實驗教學改革內容。

（1）實驗教學目標改革。我校實驗教學目標是輔助理論教學，對所學理論、方法、現(xiàn)象等進行驗證。驗證性實驗多，綜合性、設計性實驗少，實驗教學過程中追求實驗結果的正確性和一致性，忽略實驗方法，忽視研究能力和探索、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。實驗教學是對課堂知識驗證的手段和學生能力培養(yǎng)的載體，除了對已知原理、方法、現(xiàn)象等進行驗證以加深理解外，還應教會學生如何應用所學知識，并對學生進行實驗方法研究的訓練和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

（2）實驗教學內容改革。我校實驗教學內容都從屬于理論課，缺乏應有的獨立性。各門課程的實驗內容片面追求自身的系統(tǒng)性、完整性，忽視整體性，各門課程的實驗內容彼此相互銜接不合理，低水平重復，而且實驗內容較陳舊，傳統(tǒng)實驗多，反映高新科技成果、高科技手段的實驗少。根據西南林業(yè)大學消防工程專業(yè)課程體系設置和人才培養(yǎng)目標，以消防工程實驗室為依托，整理完善消防工程專業(yè)實驗課——基礎實驗、防火實驗、消防救援的三部分內容，達到與課程設置體系統(tǒng)一。

（3）實驗教學方式改革。我校實驗教學以教師為主體，學生只要按照實驗指導書上提供的實驗要求、方法、步驟完成實驗，導致學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力薄弱，談不上探索精神和創(chuàng)造力的培養(yǎng)。應將實驗教師包辦實驗準備及部分實驗進程，學生只進行測試結果或觀察現(xiàn)象向完成實驗全部過程轉變；應將傳統(tǒng)實驗設計，固定實驗條件向變化條件或缺失條件轉變，應將單純的操作實驗向操作與多媒體相結合的轉變。

（4）實驗教學考核方式改革。我校實驗教學考核方式單一，缺乏考核的層次性和多樣性，不能充分發(fā)揮學生的主動性和創(chuàng)造性，也不能很好地檢測學生的學習質量。應建立科學、合理的實驗教學考核模式，使實驗教學考核在內容、方式、成績劃分等環(huán)節(jié)上能夠體現(xiàn)整體構思和設計，以利于實驗教學體系的建立。同時考慮綜合性、設計性的實驗考核內容，避免學生按部就班完成實驗任務，發(fā)揮學生積極性和主動性，有利于學生綜合能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

2 科學構建實驗教學體系

2.1 構建實驗課程教學內容體系

消防工程專業(yè)教學實驗內容依據我校消防工程實驗室的資源，總體上考慮火災科學、消防工程以及西南林業(yè)大學消防工程專業(yè)特色，開設三部分實驗課程——基礎實驗、防火實驗、消防救援實驗。

（1）基礎實驗：差熱分析、熱重分析實驗、開/閉口閃點實驗、氣體分析實驗、導熱系數測定實驗，要求學生掌握差熱分析儀和熱重分析儀的使用，理解閃點與易燃液體危險特性的關系，掌握介質在高溫下的危險性能和導熱性能。

（2）防火實驗

建筑防火工程部分：建材發(fā)煙量實驗、產煙毒性實驗、發(fā)熱量實驗、建材燃燒性能實驗、泡沫塑料燃燒性能實驗、防火涂料阻燃性能實驗、木材阻燃性能實驗、鋪地材料輻射熱通量實驗；要求學生掌握火災過程煙氣成分分析測試方法、常用可燃氣體濃度的測量方法、發(fā)煙量的測量方法、材料的燃燒性能耐火等級、產煙毒性實驗和劃分方法，理解燃燒氧指數、質量損失率和有焰燃燒時間等有關火焰燃燒的物理概念；掌握材料在不同條件下的燃燒性能，如水平燃燒、垂直燃燒、45度燃燒等，理解環(huán)境對火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?；理解燃燒失重、炭化體積以及火焰?zhèn)鞑ヌ匦耘c材料防火涂料性能的關系，通過測量燃燒失重、炭化體積以及火焰?zhèn)鞑ヌ匦詠碓u定防火涂料的優(yōu)劣。理解燃燒質量損失率和有焰燃燒時間對阻燃木材的阻燃性能影響，測量燃燒質量損失率和有焰燃燒時間評價木材阻燃的優(yōu)劣。理解輻射熱通量對鋪地材料燃燒性能的影響，以臨界輻射熱通量劃分燃燒性能級別，評估其火焰?zhèn)鞑ツ芰Α?/p>

工業(yè)防火工程部分：接地電阻測試、紅外測溫儀對異常發(fā)熱部位溫度測試，紅外熱像儀對重點電氣線路和設備的發(fā)熱部位攝取熱像圖，并經計算機對熱像圖的溫度場分布情況進行分析處理。

森林草原防火部分：可燃物的含水率測定實驗、發(fā)熱量實驗、燃燒失重實驗、灰分測定實驗、粗脂肪測定實驗、粗纖維測定實驗、發(fā)煙量實驗、點火溫度測定實驗、差熱分析實驗、熱重分析實驗。要求學生掌握影響可燃物燃燒性能各因子的測定方法，能對可燃物進行差熱分析、熱重分析，以評價可燃物的燃燒性能，能進行阻燃樹種篩選。

（3）消防救援實驗：水滅火實驗、濕式自動噴水滅火系統(tǒng)實驗、各式滅火器滅火效果分析對比實驗、模擬逃生實驗、消防通訊組網實驗。了解噴水滅火系統(tǒng)的組成和工作原理，不同類型水幕、水霧噴頭、噴射角度、風速等因素對火焰熱輻射、滅火及火災煙氣傳播性能的影響；通過觀察濕式噴水滅火系統(tǒng)的動作，了解系統(tǒng)組成，理解掌握濕式報警閥、閉式噴頭的工作原理。通過各式滅火器滅火性能的比較，加深學生對火災選擇滅火器的理解。通過模擬火災現(xiàn)場疏散逃生演練，掌握火災逃生自救的知識和技能。學會消防通訊的各種設備，能進行組網通訊。

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整個實驗內容體系圍繞并服務于我校消防工程專業(yè)課程，學生通過運用大量的消防工程工具和平臺，強化應用現(xiàn)代消防工程方法和工具的能力，以消防工程實驗增強消防工程專業(yè)學生的消防工程背景，各種綜合實驗提高學生從事消防工程系統(tǒng)規(guī)劃、設計、優(yōu)化、控制、評價的能力和素養(yǎng)[2]。

2.2 構建實驗教學方式體系

構建多樣的實驗教學方法體系可以有效的提高實驗教學質量，激發(fā)學生的學習能動性。

（1）以學生為中心的自主式實驗教學模式，采用以學生為中心的，自主式、合作式、互動式的實驗形式，采取啟發(fā)互動討論、探索研究的方法；實驗教師負責實驗項目設計、協(xié)調、監(jiān)督、控制與評估。學生自主和協(xié)作完成實驗過程，并對結果的合理性、可行性等進行分析探討。以學生為中心，采用自我式、合作式、互動式的學習形式，變教師主導為學生自主，變教師灌輸為啟發(fā)、討論、互動，變機械式完成實驗過程為研究、探索、合作。

（2）采用多媒體教學模式為學生講解基本的實驗原理，并通過視頻教學直觀的為學生展示實驗步驟與結果，實現(xiàn)教學過程可視化。引進計算機仿真、模擬技術和輔助設計，實現(xiàn)單純的操作實驗向操作、多媒體相結合的轉變。

（3）針對不同實驗類型采用不同教學方式

①基礎性實驗教學：教師在課堂上講解和示范，巡視和個別輔導，學生通過認真觀摩和反復訓練，養(yǎng)成嚴格的科學工作作風。

②啟發(fā)式實驗教學：教師只提出問題，要求學生從計算→選定實驗裝置→制定實驗方案→實驗→數據處理→完成實驗報告→完成多媒體匯報→撰寫論文，獨立完成全過程，使學生得到全面的鍛煉。

③實踐式實驗教學：與相關企業(yè)共同探討高校與企業(yè)的協(xié)作教育模式，建立教學實驗參觀基地，為學生提供實踐和研究條件，學生在企業(yè)進行現(xiàn)場調研，提出與工程實際相聯(lián)系的問題，提出實驗設計方案、制定技術路線、完成研究內容，進行實驗分析總結，解決實際問題。

④研究性實驗教學：消防工程教研室許多教師從事和森林消防與工程實驗相關的科研項目，鼓勵學生根據自己興趣和能力選題研究，接觸先進實驗技術和學科前沿研究問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

⑤開放式實驗教學：實驗室開放為學生自主實驗營造了個性化的學習環(huán)境，通過“必做”與“選做”相結合的形式進行實驗內容的開放，較好地克服了開放實驗中“學生放任自流”的偏向。例如，“基本性實驗”安排為“必做”實驗，“綜合設計性實驗”采取“必做”與“選做”相結合，“科研創(chuàng)新性實驗”為“選做”實驗。

2.3 構建實驗層次教學體系

進行實驗前，要求學生充分掌握實驗所涉及的理論框架、擬解決的問題、實驗設備和儀器的準備調試、材料的處理等內容，教師講授、示范后由學生重復、模仿并反復練習，達到熟練掌握的程度。根據不同階段的教學目的，將整個實驗教學分為4個層次。

（1）基礎性實驗。這類實驗主要包括：①認知性或演示性實驗。用于學生對該實驗所涉及專業(yè)知識的全面理解。②驗證性或模擬性實驗。通過實驗對理論教學中的理論、方法、現(xiàn)象等進行驗證以加深對原理的系統(tǒng)理解和掌握，是向綜合性、設計性實驗發(fā)展的一個必要階段。

（2）綜合型與應用型實驗。這類實驗可以完成知識上的綜合、建立現(xiàn)象之間的本質聯(lián)系，達到思維中的具體。學生要學會原理和實驗方法的基礎上綜合完成由認識性思維向探索性思維的轉變，完成驗證性實驗向設計性實驗的過渡。

（3）設計型與研究型實驗。這類實驗是對理論性、應用性問題的設計和解決，旨在引導學生針對具體問題進行全面的思考，訓練學生思維的嚴密性、靈活性與深刻性，培養(yǎng)學生的實踐能力。要求學生具備一定知識底蘊和實驗技能的基礎上充分進行調研和查閱文獻，提出一定的理論深度和現(xiàn)實意義的擬解決問題，并設計出原理正確、實踐上可行的實驗方案，征得實驗教師同意后實施。實驗完成后，要對整個實驗的思路、過程和結果進行評價。在整個設計性實驗過程中，教師給予學生不同程度的指導，學生在模仿、重復的基礎上，不斷探索實驗的新條件、新方法、新手段，調動學生探索新方法的積極性，學科間的相互交叉和滲透也會自覺融匯于設計性實驗過程中，學生思維的開拓性就能得到訓練，實踐能力也將不斷提高。

（4）創(chuàng)新型實驗。作為實驗教學的高級層次，創(chuàng)新型實驗旨在探索并建立以問題和課題為核心的教學模式，倡導以學生為主體的創(chuàng)新性實驗改革，調動學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，逐漸掌握思考問題、解決問題的方法、提高其創(chuàng)新實踐的能力。通過開展實施創(chuàng)新性實驗，帶動廣大的學生得到科學研究與發(fā)明創(chuàng)造的訓練，改變目前高等教育培養(yǎng)過程中實踐教學環(huán)節(jié)薄弱，動手能力不強的現(xiàn)狀，改變灌輸式的教學方法，推廣研究性學習和個性化培養(yǎng)的教學方式，形成創(chuàng)新教育的氛圍，建設創(chuàng)新文化，進一步推動高等教育教學改革，提高教學質量。

2.4 構建實驗教學科技創(chuàng)新體系

西南林業(yè)大學有省級和校級科技創(chuàng)新項目，以及省級重點實驗室開放項目，鼓勵學生積極參加科研和創(chuàng)新活動，參與教師科研課題。學生在教師的幫助下，自主選題，填寫大學生創(chuàng)新基金申請書，學校組織專家對申請報告的內容進行評審。學生在導師的指導下，從購買實驗材料開始，通過自主創(chuàng)新實驗，直到獲得實驗結果，撰寫科研論文，接受系統(tǒng)的科學研究訓練。對于來自教師科研項目轉化的科研創(chuàng)新實驗，學生根據自己的基礎和興趣選定實驗項目后，指導教師根據項目內容、報名學生的情況安排實驗。學生在教師的指導下，從文獻查閱、實驗方案設計開始，到實驗過程、實驗數據處理、撰寫科研報告和論文答辯全過程都自己獨立完成。這種開放實驗教育模式，從實驗空間、實驗時間、實驗內容直實驗管理均向學生提供自主學習的條件，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和科研能力。

2.5 構建實驗教學考核體系

實驗教學考核是實驗教學改革的重要環(huán)節(jié)，是對學生實踐能力的綜合考核特別是創(chuàng)新能力的考察，應在實驗教學中啟發(fā)學生獨立自主地發(fā)現(xiàn)和提出問題、分析和解決問題能力的培養(yǎng)，必須建立一套有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力等綜合能力的實驗教學考核模式[3]。構建科學合理的實驗教學考核體系有利于全面、客觀、合理考核學生實驗操作，有利于提高實驗教學質量。采用行程性與終結性相結合的方法，即結合課程特點與教學要求，建立以基本理論和基本技能為基礎，以綜合運用能力為重點，以學習態(tài)度為參照的綜合考評體系，注重考評方式的多樣化和考評指標的規(guī)范化，以保持對學生學習成績和教師教學效果檢驗的客觀公正性[4]。針對不同的實驗，采用理論考核、操作考核、實驗分析報告等相結合的方式，力求做到理論知識考核和運用理論知識綜合解決實際問題的能力考核相結合，學習結果考核與學習過程考核相結合，將定量考核與定性考核結合起來，以確?？己说目茖W性和準確性。

為規(guī)范和統(tǒng)一實驗課考試方法及標準，更科學、全面地評定實驗課教學質量和學生的實驗動手能力，實驗課成績由平時成績、期終操作成績和課外實踐成績等部分組成?；A性實驗和專業(yè)特色的綜合性實驗主要從考勤、實驗過程檢查和實驗報告三個方面綜合考核并確定成績。創(chuàng)新性與設計性實驗一般單獨考試和記分，采用對申請優(yōu)秀的實驗小組以現(xiàn)場展示、提問、學生作簡單答辯的方法考核后再確定最終成績。

①平時考核：由實驗教師根據每學期的實驗開設進度，對學生進行考核?？己藘热莅ǎ簩嶒烆A習、實驗操作、實驗記錄、實驗報告等，得出平時成績。

②期終考試：學期末進行理論和操作能力的考試。

③課外實踐或創(chuàng)新性與設計性實驗：由學生根據自己的興趣至少選擇一個與課程相關的課外實驗，并撰寫實驗設計和相關報告。

④實驗考核成績組成：實驗成績=平時成績×20%+理論考核成績×20%+操作成績×50%＋課外實踐或選做實驗成績×10%。

3 結語

通過對我校實驗教學、學生就業(yè)及相關兄弟院校和校企協(xié)作教育單位的調研和分析，結合我校教師多年實踐的教學經驗、教學總結和實踐經驗，提出適合我校消防工程專業(yè)實驗教學目標、內容、教學方式、考核方式的改革，構建具有消防工程實驗教學體系，完善實驗課程內容、改善教學方式和考核方式、建立層次教學、鼓勵科技創(chuàng)新，適應新的實驗教學模式穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展，改變“重理論、輕實踐”的人才培養(yǎng)模式，達到培養(yǎng)和提高學生培養(yǎng)消防工程學生創(chuàng)造性思維、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和實踐能力的目的，實現(xiàn)人才培養(yǎng)跨越式發(fā)展，為社會提供能勝任城市消防、森林消防工作的復合型、創(chuàng)新型和實用型人才。

[1]邵建章,胡曄.消防工程專業(yè)實驗教學改革思索[J].武警學院學報,2002,18(2):50～52.

[2]朱順兵,蔣軍成.消防工程專業(yè)實驗教學體系研究[J].實驗技術與管理，2005,22(7):90～93.

[3]尹立蘋,劉雁紅,韓聰.高校實驗教學考核模式的研究與探索[J].實驗科學與技術,2009,7(5):73～75.

[4]黃山,宗其俊.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗教學模式[J].實驗室研究與探索,2009,28(6):204～205,212.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.17.089

西南林業(yè)大學教育科學研究基金（項目編號：YB201005），云南省重點學科“森林保護學”（項目編號：XKZ200905）資助

高仲亮（1981-），云南臨滄人，碩士，實驗師，從事實驗室管理和森林消防教學研究工作。