白大宇 王博 安宇 車琳 彭瑩瑩 李玲玲

摘? 要：安全工程包含了從事安全工作人員應(yīng)該必修的知識，且安全工程是一門綜合性學(xué)科，專業(yè)知識要求以及經(jīng)驗設(shè)計范圍廣，知識網(wǎng)錯綜復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生疲于記憶理論知識，而忽略了實踐，且現(xiàn)在高校理論知識教學(xué)不能與安全生產(chǎn)現(xiàn)況融合，針對這個問題，我校哈爾濱理工大學(xué)通過以學(xué)生為重心的項目驅(qū)動式模式，圍繞黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目針對“安全工程課程設(shè)計”課程進行教學(xué)改革。在老師的針對性引導(dǎo)與指導(dǎo)下，學(xué)生進行自主討論與研究，對于叉車的急停裝置，得到了利用單片機原理制成的連鎖急停裝置，不僅激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和鍛煉了學(xué)生的實踐能力，更為高校關(guān)于安全工程專業(yè)課程改革指明了一個方向。

關(guān)鍵詞：項目驅(qū)動模式;創(chuàng)新實踐;課程設(shè)計;叉車安全;急停裝置

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）03-0101-03

Abstract： The safety engineering includes the knowledge in the work that security personnel should be required， and safety engineering is a comprehensive discipline， professional knowledge and experience in the design scope is wide， knowledge network is complex， causing students to memory theory knowledge， and blind in practice， and theoretical knowledge teaching now cannot merge with safety production status， A1en. In view of this problem， Harbin university of science and technology of our university， through the student-centered project. Driven mode， centered on the innovation and entrepreneurship training program of college students in Heilongjiang province， carried out teaching reform for the course of "safety engineering course design". Under the targeted guidance and guidance of the teacher， students discuss and study independently the emergency stop device of forklift. The chain emergency stop device made by using the principle of single chip microcomputer not only stimulates students' innovative thinking and exercises their practical ability， but also points out a direction for the course reform of safety engineering major in colleges and universities.

Keywords： project-driven model; innovative practice; curriculum design; forklift safety; scramming device

一、概述

近年來，安全生產(chǎn)事故頻發(fā)造成了大量的人身傷亡和財產(chǎn)損失，引起了社會的廣泛關(guān)注。為保障安全生產(chǎn)的穩(wěn)定運行，滿足各行各業(yè)對安全管理人才的需求，安全學(xué)科教育受到了國家高度重視。安全工程涵蓋領(lǐng)域極廣，具有綜合性強、多學(xué)科交叉及行業(yè)貫穿范圍大的特點[1]，是一個涉及面極廣的綜合交叉學(xué)科，對安全工程專業(yè)學(xué)生危險識別、評價、控制方面的能力提出了更高的要求[2]。因此，安全學(xué)科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量亟待提升，安全工程課程設(shè)計需要更多的創(chuàng)新與實踐性。

二、安全工程專業(yè)課程現(xiàn)狀分析

（一）專業(yè)課程設(shè)計形式較為單一

各個設(shè)立安全工程專業(yè)高校均有課程設(shè)計這門課，但安全工程是一門綜合性學(xué)科，但高校授課形式較為單一，無法滿足專業(yè)知識的跨學(xué)科綜合理解，尤其是課程均有學(xué)時限制，更加無法滿足專業(yè)要求。

（二）教學(xué)模式設(shè)計較為被動

現(xiàn)如今，各個高校教學(xué)模式多限制在老師對學(xué)生進行大量灌輸理論知識，很多學(xué)生根本無法體驗到理論知識與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的“二合一”教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生只知其一，而不知其二，畢業(yè)以后缺乏實踐經(jīng)驗。

（三）學(xué)生實踐能力弱、積極性低

各開設(shè)安全工程專業(yè)的高校都為學(xué)生設(shè)置了實驗課程如課程設(shè)計等，旨在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性，增強學(xué)生實踐動手能力[3]，但實際中學(xué)生大多以敷衍的態(tài)度對待，僅僅局限于老師所給的思路，不去認真思考，甚至不去動手實踐，本來安全工程就是一門綜合性學(xué)科，涉及行業(yè)較為廣泛，如果不在動手中去發(fā)現(xiàn)各個行業(yè)的聯(lián)系，本來就缺乏的動手實踐能力將更加嚴重。

三、安全行業(yè)面臨的新特點與挑戰(zhàn)

（一）復(fù)合型事故增多

近年來，隨著時代發(fā)展，各種新設(shè)備、新材料橫空出世，被廣泛應(yīng)用的同時，還缺少了對其安全問題的全面認知，導(dǎo)致現(xiàn)在多方面、多方向的復(fù)合型事故頻發(fā)。

（二）國家對安全生產(chǎn)的要求更為嚴格

黨的十八大以來，新時代社會發(fā)展越來越迅速，各個行業(yè)發(fā)展迅速，而現(xiàn)下各種安全保障、安全措施跟不上國家的高速發(fā)展，因此，國家對安全生產(chǎn)有了更高的要求。

四、項目驅(qū)動模式下的課程改革設(shè)計

（一）總體設(shè)計方案

針對上述問題，我校哈爾濱理工大學(xué)以項目驅(qū)動模式為基礎(chǔ)，采用項目中心型教學(xué)模式，針對“安全工程課程設(shè)計”課程進行教學(xué)改革。將晦澀的書本知識與實際安全生產(chǎn)相結(jié)合，首先為學(xué)生提供多個科研項目，然后學(xué)生自學(xué)選擇、分組，在課前進行查資料、項目設(shè)計、研發(fā)等一系列準備工作，課上，老師根據(jù)每組的項目進展以及遇到的問題進行針對性指導(dǎo)，與學(xué)生進行互動與探討，不僅可以將理論知識與實際安全生產(chǎn)情況融合起來，還可以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力，也能推進科研研究、有效利用資源。總體設(shè)計方案流程如圖1所示。

（二）教學(xué)案例

1. 教學(xué)目標

我校哈爾濱理工大學(xué)依托于黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，在項目驅(qū)動式教學(xué)模式下的“安全工程課程設(shè)計”課程中，組織本科三年級的安全工程專業(yè)學(xué)生，利用安全系統(tǒng)工程、機械安全等專業(yè)知識解決叉車安全急停的實際問題。

2. 項目背景

目前國家對叉車的相關(guān)操作規(guī)定、操作注意事項、操作人員須知等方面的相關(guān)條例較為完善，但叉車本身性能及所需安全裝置不完善，市場上大多叉車不配備安全裝置，叉車沒有限速報警和制動措施，且報警器只在遇到特別緊急情況時才會發(fā)生報警，完全不能充分起到預(yù)防事故的作用，尤其是當叉車行駛過程中不注意周圍情況，碰到行人或物品時，且又無急停裝置，容易引發(fā)事故。因此，為滿足叉車安全需要，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，尋找解決方案。

3. 研究路線

學(xué)生在搜集大量關(guān)于國內(nèi)外叉車事故，針對應(yīng)用叉車的特點，依據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)和安全標準規(guī)范，結(jié)合叉車急停的實際需要，實現(xiàn)叉車智能化安全急停。

4. 師生互動

確定研究路線后，需根據(jù)原理進行項目設(shè)計，老師在課堂上仔細了解每一組的設(shè)計方案，并針對性的提出自己的意見，幫助同學(xué)們解決問題。

最終確定了利用單片機原理，設(shè)計出超聲波傳感器、信號處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機控制模塊。設(shè)定報警的持續(xù)時間，獲得超時后叉車自動控制剎車的效果。

5. 教學(xué)成果

通過以項目驅(qū)動模式為基礎(chǔ)的項目中心型教學(xué)模式，圍繞黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，在老師的啟發(fā)性教授、針對性指導(dǎo)下，學(xué)生們自主討論，研究了叉車安全急停的問題，設(shè)計了急停連鎖裝置。

（1）整體工作原理

當叉車啟動時，投影設(shè)備打開并在叉車周圍投射安全范圍，投影區(qū)域隨叉車移動，通過投影報警系統(tǒng)精確判斷周圍是否存在危險并做出反應(yīng)，有人員或障礙物進入到危險區(qū)域時發(fā)出聲光報警，超過時限進行緊急停車，實現(xiàn)第一時間預(yù)防事故發(fā)生（圖2）。

（2）急停連鎖裝置

學(xué)生運用單片機設(shè)計系統(tǒng)。包括信號采集裝置和信號接收裝置，信號采集裝置包含依次通訊連接的超聲波傳感器、信號處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機控制模塊，信息采集流程如圖3所示。

依據(jù)探測技術(shù)和叉車在不同行業(yè)的使用情況，確定報警持續(xù)的限定時間，致使自動連鎖功能得實現(xiàn)。

（3）安全投影部分

通過投影的方式，使安全警示區(qū)域和安全標志跟隨叉車一起移動，解決特殊區(qū)域無法添加安全標志、安全標志不醒目、安全標志破損頻繁更換等難以對移動中的叉車很好地進行安全警示的問題（圖4）。

（4）單片機控制部分

超聲波感知到行人進入危險區(qū)域，傳感器將信息傳輸過來，單片機實現(xiàn)迅速警報甚至是“急?！币源诉_到安全的目的。

采用紅外線傳感器，超聲波傳感器，置于叉車底部，投射出叉車的安全工作區(qū)域，若有人或異物進入工作范圍，叉車立刻停止工作并發(fā)出警報（圖5）。

（5）與傳統(tǒng)叉車急停對比

現(xiàn)階段預(yù)防叉車事故的手段比較單一，是通過在廠區(qū)內(nèi)安裝距離探測裝置，在廠區(qū)工作人員身上佩戴定位設(shè)施，在叉車車身四周安裝監(jiān)控裝置，通過廠區(qū)控制室和叉車駕駛員監(jiān)測叉車與現(xiàn)場行人的實時位置，以達到保持行人與叉車之間安全距離的目的。這種裝置的應(yīng)用范圍有限，只適用于相對密閉的工廠和倉庫之中，對于人口流動量大，人員相對密集的室外工作場所不能進行有效的防范，監(jiān)測點集中在叉車司機的身上，行人規(guī)避叉車只能通過肉眼觀察，往往在意識到問題時已經(jīng)來不及做出反應(yīng)。

運用叉車急停連鎖裝置的叉車，利用自動聯(lián)鎖裝置，當聲光報警持續(xù)至限定時間時，自動控制叉車停止行駛，進一步防止由于人失誤等不安全行為而造成的叉車事故。

五、教學(xué)成果反饋

通過試行課程改革后，收集任課老師和學(xué)生的感受及意見，得到了不錯的反饋效果。在這樣的教學(xué)下，學(xué)生充分體會到了理論安全知識與實際安全生產(chǎn)“二合一”的教學(xué)體驗，不僅激發(fā)了創(chuàng)新思維，在老師的針對性指導(dǎo)下，還能進行項目研發(fā)。

開發(fā)一種智能化安全監(jiān)控投影裝置，可以投射出安全警示標志和叉車作業(yè)區(qū)域，既能滿足叉車的工作需要，又可以給駕駛員及以外的人予以警示，達到本質(zhì)安全的目的。

而該項目也成功申請了兩項實用新型專利，此次教學(xué)改革的成功試行，為其他課程改革提供了一個較好的方向引導(dǎo)。

六、結(jié)束語

通過對本?！鞍踩こ陶n程設(shè)計”的教學(xué)改革，在項目驅(qū)動式模型的教學(xué)下，學(xué)生對項目進行自主討論、研發(fā)等，最后成功設(shè)計出預(yù)想要求目標方案。而這一改革的成功試行，讓學(xué)生充分體會到了理論安全知識與實際安全生產(chǎn)“二合一”的教學(xué)體驗，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維與積極性，增加學(xué)生的動手能力，也向社會提供更多符合時代發(fā)展與需求的從事安全工作的人員。

參考文獻：

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