□胡勝勇,關(guān)舒文

(太原理工大學(xué),山西 太原 030024)

1 引言

改革創(chuàng)新是一個(gè)國(guó)家不斷發(fā)展進(jìn)步的動(dòng)力源泉,高等教育對(duì)于培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新型人才起著至關(guān)重要的作用。國(guó)務(wù)院在《關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中明確提出:“要加強(qiáng)課程的綜合性和實(shí)踐性,重視實(shí)驗(yàn)課教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力”。安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是安全工程人才培養(yǎng)體系中不可或缺的組成部分,在引導(dǎo)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力方面有著相當(dāng)重要的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是檢驗(yàn)學(xué)生理論和發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的一種方法,也是提高學(xué)生實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的主要手段。完善的安全工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系對(duì)全面提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量無(wú)疑具有非常重要的意義。

早在20世紀(jì)80年代,高等院校已經(jīng)開(kāi)始設(shè)立安全工程專業(yè),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期改革與發(fā)展,實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系也在不斷完善。但目前的安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法無(wú)法適應(yīng)各行業(yè)安全生產(chǎn)對(duì)學(xué)科人才培養(yǎng)的要求,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排、完成情況等執(zhí)行效果不夠理想,仍然存在著一些亟待解決的問(wèn)題。本文通過(guò)分析安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題,提出一些有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的改革措施,并逐步完善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

安全工程專業(yè)發(fā)展至今,已經(jīng)逐漸演變成一門涉及安全管理、安全心理、建筑安全、應(yīng)急救援以及職業(yè)健康與安全等實(shí)踐性以及綜合性都非常強(qiáng)的交叉學(xué)科?？v觀實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革發(fā)展的歷程,太原理工大學(xué)安全工程陸續(xù)增設(shè)了一些具有專業(yè)特色的實(shí)驗(yàn)室,如:粉塵測(cè)試實(shí)驗(yàn)室、瓦斯參數(shù)實(shí)驗(yàn)室、安全檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、應(yīng)急救援實(shí)驗(yàn)室、氣相色譜分析實(shí)驗(yàn)室等。另外,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上進(jìn)行了許多頗有成效的改革方案。通過(guò)對(duì)本專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的研究,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要存在以下幾方面問(wèn)題。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)脫節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)展至今,教師們通常在其所講述的理論知識(shí)中并不涉及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分,實(shí)驗(yàn)課堂中也不涉及理論知識(shí)的溫習(xí),以至于理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容看起來(lái)是相互獨(dú)立的。學(xué)生們一般都是在實(shí)驗(yàn)課堂中,才開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)以及實(shí)驗(yàn)儀器的操作。不少人認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)不應(yīng)占用理論教學(xué)的時(shí)間,因?yàn)槔碚撝R(shí)是實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)及深入探索的基礎(chǔ),理論基礎(chǔ)知識(shí)掌握不扎實(shí),實(shí)驗(yàn)很難進(jìn)行下去。但是在這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下,基礎(chǔ)知識(shí)雖然掌握牢固了,但學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有一個(gè)宏觀的概念以及整體的框架,這就造成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)在一定程度上的脫節(jié)。如果僅僅依靠學(xué)生本身,他們很難在理論與實(shí)踐的學(xué)習(xí)中形成良好的循環(huán)。長(zhǎng)此下去,學(xué)生無(wú)法形成良好的思維模式,能力也無(wú)法提升。因此,這種教學(xué)體系并不符合對(duì)安全工程人才的培養(yǎng)。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段陳舊

身處科技飛速發(fā)展的新時(shí)代,各種網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)傳媒手段正以驚人的速度更新發(fā)展。以往實(shí)驗(yàn)課堂中照本宣科的方法已經(jīng)很難激發(fā)學(xué)生們對(duì)實(shí)驗(yàn)以及科學(xué)探索的興趣,導(dǎo)致他們很難深入學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。除此之外,在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)講解、動(dòng)畫(huà)演示等方法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn),基于這種情況,發(fā)現(xiàn)教師的投入精力與學(xué)生的掌握程度呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。而且教師“填鴨式”的輸入方式,學(xué)生很難將這些知識(shí)消化吸收,主動(dòng)輸出更是難上加難。學(xué)生對(duì)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)的了解、掌握程度不夠,很難發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題并提出新想法等。學(xué)生的問(wèn)題和想法得不到反饋,動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力得不到發(fā)展,這不僅不符合開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程的初衷,更是制約了學(xué)生綜合能力的發(fā)展。

2.3 缺乏拓展性試驗(yàn)

一方面,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及方法十分固化,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生通過(guò)教師講解及演示等方法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí),很少能夠在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器進(jìn)行實(shí)際操作。在此基礎(chǔ)上,學(xué)生無(wú)法進(jìn)行極具創(chuàng)新性、獨(dú)立性、深入性、拓展性的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)踐能力、思維能力、創(chuàng)新能力得不到有效提高;另一方面,科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展加快了各種儀器設(shè)備的更新?lián)Q代,而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所使用的儀器設(shè)備更新速度卻十分緩慢,且傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常為安全工程專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué),雖然實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施完善,但學(xué)生們無(wú)法接觸到新時(shí)代的新技術(shù)、新設(shè)備,更無(wú)法掌握較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技能。由于有限的資源設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室條件等,學(xué)生的主觀能動(dòng)性及創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮,發(fā)展空間、施展平臺(tái)受到制約,這些都極大地限制了對(duì)安全工程高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。

3 教學(xué)方法改革

以一切為了學(xué)生為出發(fā)點(diǎn),以提高學(xué)生實(shí)際操作能力為培養(yǎng)目標(biāo),以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)未來(lái)工程實(shí)踐需求的適應(yīng)能力為期望,有必要在已有實(shí)驗(yàn)條件和目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上,開(kāi)展安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革,構(gòu)建一套行之有效的能夠?qū)?shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與課堂授課內(nèi)容以及前沿科研內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。圖1為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革前后學(xué)生能力提升對(duì)比圖。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革前后學(xué)生能力提升對(duì)比圖

3.1 將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融于相應(yīng)課程的課堂當(dāng)中

改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程中極少涉及配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,或僅在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)課時(shí)中進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,在課堂上將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融入具體教學(xué)學(xué)時(shí)中,提前讓學(xué)生接觸到將要開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,以便于在正式開(kāi)始實(shí)驗(yàn)教學(xué)前學(xué)生能夠提前了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,能夠在教師的引導(dǎo)下更好地過(guò)渡到實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)當(dāng)中。例如,在理論課堂中講述“安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”這一部分內(nèi)容時(shí),引導(dǎo)學(xué)生思考安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所建立的目的及意義、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各部分的組成及工作原理、整個(gè)系統(tǒng)如何運(yùn)行、系統(tǒng)各部分的功能、如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)等。相關(guān)理論課堂結(jié)束后,學(xué)生以小組為單位對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行回顧,對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行展望,并在實(shí)驗(yàn)課堂中以PPT形式進(jìn)行匯報(bào)、討論、交流。這種方法將部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與基礎(chǔ)知識(shí)有效結(jié)合,形成了一套完整的知識(shí)體系,使學(xué)生能自然而然地將兩者連接起來(lái)而不出現(xiàn)思維上的跳躍。多學(xué)科交叉的安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系必須與理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組與整合,突出必要的專業(yè)知識(shí),同時(shí)也要融合其他學(xué)科的知識(shí),使其成為一個(gè)有機(jī)整體。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)在人才培養(yǎng)過(guò)程中有各自的分工,但同時(shí),這兩種方式又是緊密聯(lián)系的,我們無(wú)法脫離理論而去實(shí)踐,也無(wú)法脫離實(shí)踐而去空談理論,它們兩個(gè)相互驗(yàn)證,互為整體,不可分割。

3.2 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中互換師生角色

拋開(kāi)原本單一的主講教師向?qū)W生講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的傳統(tǒng)模式,而基于前期課堂上講授的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在不影響實(shí)驗(yàn)儀器安全使用的前提下,以典型學(xué)生為主體,為課程主講教師講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并現(xiàn)場(chǎng)操作儀器設(shè)備,使學(xué)生能夠充分發(fā)揮其主體作用,而主講教師僅給予點(diǎn)評(píng)、補(bǔ)充講解和糾正儀器操作方法,以便學(xué)生真正地充分掌握所學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。例如,在“粉塵測(cè)試”理論課堂結(jié)束后,學(xué)生以小組為單位,查閱大量與“粉塵測(cè)試”相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料,并將資料進(jìn)行有效整合、吸收,提煉出粉塵測(cè)試的完整實(shí)驗(yàn)體系,如粉塵測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、設(shè)備、原理、存在問(wèn)題與改進(jìn)等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),將課堂交給學(xué)生,由學(xué)生作為主講教師同時(shí)實(shí)際操作粉塵測(cè)試實(shí)驗(yàn)設(shè)備,而教師僅對(duì)學(xué)生在講解和實(shí)際演示過(guò)程當(dāng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行糾正及補(bǔ)充。這樣,不但學(xué)生自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到明顯提升,教師也能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題,并給予及時(shí)糾正。

在此過(guò)程當(dāng)中,學(xué)生由原本的被動(dòng)輸入變?yōu)橹鲃?dòng)輸出,不但能夠掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法,還可以在教師的引導(dǎo)下解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題。除此之外,學(xué)生還能夠與教師及同學(xué)深入探討新問(wèn)題、新想法。這些都有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力。

3.3 進(jìn)行基于科研儀器設(shè)備資源的拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

嚴(yán)格按照教育部工程教育認(rèn)證要求,對(duì)安全工程專業(yè)本科實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行建設(shè),在發(fā)展安全工程專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的同時(shí),增設(shè)拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué),增加設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)平臺(tái),最大化地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與科研的統(tǒng)一。除此之外,對(duì)安全工程方向相關(guān)教師的科研儀器設(shè)備進(jìn)行普查,并設(shè)計(jì)出與所學(xué)課程相關(guān)的研究創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,由科研儀器負(fù)責(zé)教師協(xié)同課程主講教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué),以便學(xué)生在理解掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,了解解決實(shí)際工程問(wèn)題的科研成果、科技前沿及生產(chǎn)應(yīng)用性的新技術(shù)。例如,以所建設(shè)的安全監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室、粉塵測(cè)試實(shí)驗(yàn)室、瓦斯參數(shù)實(shí)驗(yàn)室和火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室為教改對(duì)象,將原本僅進(jìn)行的演示實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),挑選通風(fēng)仿真模擬系統(tǒng)、熱重分析儀、圖像顆粒分析系統(tǒng)和氣相色譜分析儀作為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的典型儀器設(shè)備。同時(shí),積極鼓勵(lì)學(xué)生提前加入到科研工作當(dāng)中。在進(jìn)行拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)后,鼓勵(lì)學(xué)生們積極思考,有興趣的學(xué)生可以以小組為單位參加大學(xué)生創(chuàng)新類競(jìng)賽、國(guó)家發(fā)明專利的撰寫(xiě)以及各種基金項(xiàng)目,這樣不但可以培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)互助精神,還能夠提升他們的創(chuàng)新能力、科研能力及綜合素養(yǎng)。

這類實(shí)驗(yàn)來(lái)自科研課題,“真刀真槍”,對(duì)學(xué)生們極具挑戰(zhàn)性。這樣不但能夠使實(shí)驗(yàn)室資源的效用發(fā)揮到最大,同時(shí),還減少了資金浪費(fèi)和資源閑置,使得教學(xué)工作和科研工作聯(lián)系得更加緊密,學(xué)生發(fā)展提升的空間增大。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生綜合素質(zhì)及能力的重要手段,進(jìn)行基于科研儀器設(shè)備資源的拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)改革的客觀要求。

4 教學(xué)效果

在2014屆150名安全本科生當(dāng)中,有8名學(xué)生分別獲“第三屆全國(guó)安全科學(xué)與工程大學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新作品大賽”實(shí)體作品與模型類三等獎(jiǎng)和軟件作品與仿真模擬類三等獎(jiǎng);5名學(xué)生參加2018年度“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”并獲得“優(yōu)秀項(xiàng)目”;6名學(xué)生撰寫(xiě)8項(xiàng)國(guó)家授發(fā)明專利,都已進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查期;2名學(xué)生采用通風(fēng)仿真模擬系統(tǒng)參與了太原理工大學(xué)“本科生實(shí)踐動(dòng)手能力提升計(jì)劃”,并開(kāi)展了太原理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目。

5 小結(jié)

國(guó)家飛速發(fā)展、社會(huì)日益進(jìn)步都依賴于綜合型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)以及發(fā)展,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)這一目的的重要手段。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的討論及改革一直以來(lái)都是高等院校培養(yǎng)高素質(zhì)人才及提高學(xué)生綜合能力的研究熱點(diǎn)。對(duì)于多學(xué)科綜合交叉的安全工程而言,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新更是勢(shì)在必行。本文結(jié)合安全工程專業(yè)背景,指出實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題,提出相應(yīng)改革措施,并介紹了其初步取得的成效?；诮虒W(xué)改革的成果發(fā)現(xiàn),在理論課堂之中融入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的“預(yù)習(xí)階段”;在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中轉(zhuǎn)換師生角色是實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的“演練階段”;進(jìn)行基于科研儀器設(shè)備資源的拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的“升華階段”,這三個(gè)階段由淺到深指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)逐步得到提高。