張術(shù)琳講師 嚴(yán) 翔 魯 義教授 施式亮教授 李 賀副教授

(湖南科技大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南 湘潭 411201)

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是對工程教育專業(yè)的質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)效果進(jìn)行評估和認(rèn)證的制度[1]。通過專業(yè)認(rèn)證,可以評估和認(rèn)定工程教育專業(yè)的質(zhì)量和水平,提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和競爭力。當(dāng)下,社會對人才的需求日益增加,為增強學(xué)生的就業(yè)能力和社會認(rèn)可度,專業(yè)認(rèn)證也對學(xué)生培養(yǎng)提出更高的要求[2]。在工程教育專業(yè)認(rèn)證的三大核心理念(學(xué)生中心、成果導(dǎo)向/基于產(chǎn)出/目標(biāo)導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn))中,持續(xù)改進(jìn)推崇在實踐中不斷改進(jìn),在改進(jìn)中取得發(fā)展,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。工業(yè)特種設(shè)備安全課程作為安全工程專業(yè)的核心課程,它的教學(xué)改革不僅關(guān)系到課程的教學(xué)質(zhì)量,更關(guān)系到學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)。

湖南科技大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)科是湖南省“雙一流”建設(shè)學(xué)科、2次通過國際工程教育專業(yè)認(rèn)證、獲批國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點。工業(yè)特種設(shè)備安全課程是湖南科技大學(xué)安全工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,具有很強的理論性和實踐性。設(shè)置該課程是為了讓學(xué)生了解工業(yè)特種設(shè)備安全的相關(guān)知識,提高學(xué)生的安全意識,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。但是,由于該課程內(nèi)容涉及范圍廣、實踐性強,采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式會導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量低下,學(xué)生難以理解和掌握特種設(shè)備的相關(guān)知識。

為此,筆者結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)歷對課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析,找出教學(xué)過程中存在的問題,并從教學(xué)模式、實驗實踐教學(xué)、考核評價3方面進(jìn)行改革,旨在提升教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生在工業(yè)特種設(shè)備安全管理和應(yīng)急處置方面的能力,為今后學(xué)生從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ),以期為工業(yè)特種設(shè)備安全課程的教學(xué)改革提供參考和借鑒。

1 教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

(1)與社會需求脫節(jié)。工業(yè)特種設(shè)備具有涉及領(lǐng)域廣、專業(yè)性強、技術(shù)復(fù)雜等特點,對于從業(yè)人員的綜合素質(zhì)有著較高的要求。然而,當(dāng)下許多特種設(shè)備使用及維護(hù)單位缺乏具備風(fēng)險識別、隱患排查和危機處理方面能力的高水平應(yīng)用型人才,從業(yè)人員普遍學(xué)歷較低,綜合素質(zhì)不高。學(xué)生在日常學(xué)習(xí)和生活中很少接觸工業(yè)特種設(shè)備,難以切身了解特種設(shè)備。同時,受各種條件限制,學(xué)校只能開展一些基礎(chǔ)的室內(nèi)驗證性實驗。這導(dǎo)致學(xué)生實踐能力偏低,學(xué)生無法將基礎(chǔ)理論知識和實際問題充分結(jié)合,與社會需求脫節(jié),培養(yǎng)的學(xué)生無法滿足社會對此類人才的需求。

(2)教學(xué)模式落后。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,教學(xué)資源主要以教科書和教師課件為主,缺乏多樣性的教學(xué)資源,難以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)習(xí)慣。在工業(yè)特種設(shè)備安全課程教學(xué)中,主要還是以填鴨式教學(xué)為主,這種教學(xué)模式多依賴于教材內(nèi)容,學(xué)生被動接受知識,缺少對課堂上所講內(nèi)容的思考,課堂上缺少師生間的互動,難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性[3]。同時,工業(yè)特種設(shè)備安全是一門與工程實際密切相關(guān)的課程,填鴨式教學(xué)缺乏工程實踐和安全管理等方面的教學(xué)內(nèi)容,難以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力,可能導(dǎo)致學(xué)生在未來實際工作中應(yīng)對能力不足。

(3)實驗教學(xué)效果欠佳。傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式往往只注重基礎(chǔ)理論知識的演示和驗證,而忽視實際應(yīng)用的重要性。學(xué)生只能在受限的實驗室環(huán)境下,進(jìn)行實驗步驟的操作和實驗結(jié)果的觀察,缺乏對實驗原理的深入理解,難以切實體驗將所學(xué)知識應(yīng)用于實際工作場景中。同時,大多數(shù)高校教師的職業(yè)生涯主要在教學(xué)和科研環(huán)境中度過,接觸和參與實際工業(yè)特種設(shè)備操作和管理的經(jīng)驗較少,缺乏對實際場景和設(shè)備操作流程的了解,對學(xué)生專業(yè)實踐能力及綜合素養(yǎng)能力的培養(yǎng)往往力不從心。相對薄弱的實驗教學(xué)環(huán)節(jié),大大限制了教學(xué)效率的提升,并制約了學(xué)生實踐能力的發(fā)展[4]。

(4)課程考核體系滯后。當(dāng)前課程考核方式主要以傳統(tǒng)的筆試為主,分?jǐn)?shù)權(quán)重分配為平時成績占30%、期末考試占70%。而期末考試的內(nèi)容主要是課本的知識點,如名詞解釋、簡答題等過于單一的考題形式,這僅僅考查學(xué)生對知識點的記憶程度,缺乏對學(xué)生案例分析、安全管理、實踐操作等能力的考察。這種情況導(dǎo)致學(xué)生將考試視為重中之重,學(xué)生只需將知識點死記硬背就能通過考試并取得高分,而忽略對基礎(chǔ)知識點的深入理解以及動手實踐能力的培養(yǎng)。這種考核方式無法考查學(xué)生是否真正理解所學(xué)知識,是否具備將所學(xué)知識應(yīng)用到實踐的能力,無法全面考核學(xué)生的綜合素質(zhì)[5]。

2 教學(xué)改革探索與實踐

2.1 教學(xué)模式改革

(1)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺可以支持學(xué)生和教師之間的實時互動。學(xué)生可以通過慕課、知網(wǎng)、萬方等平臺進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并及時反饋學(xué)習(xí)進(jìn)展及遇到的問題,教師可以充分利用手機APP,如QQ、微信、超星學(xué)習(xí)通等軟件,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)在線答疑、布置課程作業(yè)等,以節(jié)省課堂時間,提高教學(xué)效率。除此之外,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以根據(jù)學(xué)生的時間和地點靈活安排學(xué)習(xí),學(xué)生可以在自己的節(jié)奏下找到適合自己的學(xué)習(xí)方式。同時,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)還可以根據(jù)相關(guān)法規(guī)修訂隨時進(jìn)行課程更新和修改,保證課程內(nèi)容的及時性和有效性。因此,在工業(yè)特種設(shè)備安全課程中采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以有效提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

(2)案例教學(xué)。將案例教學(xué)引入到課程中,通過分析和討論真實的工業(yè)特種設(shè)備事故案例,幫助學(xué)生理解風(fēng)險和隱患,并學(xué)習(xí)實際案例中的經(jīng)驗教訓(xùn)和應(yīng)對策略[6]。這種教學(xué)模式將傳統(tǒng)的以授課教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心,不局限于書本知識,將書本知識通過案例分析應(yīng)用到實際當(dāng)中,達(dá)到學(xué)以致用、知行合一的效果[7]。案例教學(xué)主要分為3個階段:首先,教師提前一周以任務(wù)驅(qū)動的方式將案例安排給學(xué)生,如湖北祥燃公司7.14壓力容器爆炸事故、遼寧盤錦浩業(yè)化工1.15管道爆炸事故、廣東陽春軋鋼廠5.9起重傷害事故等特種設(shè)備事故案例,同時,教師提出一些引導(dǎo)性問題,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考;其次,學(xué)生以5人為一組在課下進(jìn)行案例分析,并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的整理和歸納;最后,每小組制作PPT并派代表在課堂上進(jìn)行演示,講解對案例的歸納和總結(jié),梳理案例中的關(guān)鍵點和教訓(xùn),提出小組的思考和感悟。教師可以對學(xué)生的總結(jié)進(jìn)行點評和反饋,并與學(xué)生一起總結(jié)案例教學(xué)的主要收獲和啟示。

(3)雙師型融合教學(xué)。當(dāng)前工程教育類專業(yè)教師大部分是名校應(yīng)屆博士畢業(yè)生,其學(xué)科知識較扎實且具有較強的學(xué)術(shù)研究能力,但缺乏實際指導(dǎo)經(jīng)驗[2]。因此,通過將校內(nèi)教師和校外專業(yè)人士(如工程師、行業(yè)專家)結(jié)合起來,形成雙師型融合教學(xué),更有利于全面培養(yǎng)學(xué)生。其中,校內(nèi)教師負(fù)責(zé)專業(yè)知識的傳授,保證教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)確性和完整性;校外專業(yè)人士作為實踐導(dǎo)師,分享他們的實踐經(jīng)驗、行業(yè)洞察和最新發(fā)展動態(tài),引導(dǎo)學(xué)生如何將理論知識應(yīng)用到實際工作中。同時,學(xué)校還與校外企業(yè)建立合作關(guān)系,邀請行業(yè)專家參與教學(xué)、開展講座等,并且組建教學(xué)團(tuán)隊。近幾年,學(xué)校要求涉特種設(shè)備的老師考取特種設(shè)備作業(yè)人員資格證;同時,學(xué)校資源環(huán)境與安全工程學(xué)院和湘潭市特種設(shè)備檢驗檢測研究院合作,邀請企業(yè)高級工程師和相關(guān)專家走進(jìn)課堂,開展座談會,將課堂內(nèi)容與企業(yè)現(xiàn)場緊密相連[8],為學(xué)生提供珍貴的實踐經(jīng)驗和行業(yè)洞察,幫助學(xué)生更好地理解特種設(shè)備安全管理工作。

2.2 實驗實踐教學(xué)改革

(1)開展虛擬仿真教學(xué)。由于工業(yè)特種設(shè)備的特殊性,學(xué)校實驗室難以滿足該課程實驗的需求,并且在實際操作過程中存在一定風(fēng)險,導(dǎo)致相關(guān)實驗難以順利開展。而虛擬仿真實驗不僅可以避免這些風(fēng)險,還可以模擬真實的場景和操作過程,為學(xué)生提供全面、便利、安全的實驗平臺[9]。學(xué)生主要通過國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目共享服務(wù)平臺進(jìn)行學(xué)習(xí),例如,“爆炸沖擊下特種車輛防護(hù)與乘員損傷力學(xué)虛擬仿真實驗”“鍋爐啟動操作虛擬實驗”“燃?xì)?、電廠、流化床鍋爐虛擬仿真實驗教學(xué)項目”等虛擬仿真實驗,如圖1。該實驗平臺可以讓學(xué)生切實了解工業(yè)特種設(shè)備的生產(chǎn)過程和工作原理,提高實踐教學(xué)質(zhì)量,有助于培養(yǎng)學(xué)生成為統(tǒng)籌安全和生產(chǎn)的高水平應(yīng)用型人才。同時,采用虛擬仿真教學(xué)平臺還可以降低教學(xué)成本,提高教學(xué)效益[10]。因此,在工業(yè)特種設(shè)備安全課程中采用虛擬仿真教學(xué)可以在保證學(xué)生安全的前提下,提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實踐能力。

圖1 鍋爐啟動、燃燒虛擬仿真實驗平臺Fig.1 Boiler startup and combustion virtual simulation experiment platform

(2)推動實踐教學(xué)。實踐教學(xué)(實習(xí)基地)是讓學(xué)生接觸真實工業(yè)特種設(shè)備并現(xiàn)場操作的一種教學(xué)模式。學(xué)校依托地方優(yōu)勢,與多家企業(yè)簽訂專項實習(xí)基地協(xié)議,建立長期合作關(guān)系。在課堂授課結(jié)束后,組織學(xué)生前往相關(guān)企業(yè)進(jìn)行實踐參觀,學(xué)生可以跟隨專業(yè)人員進(jìn)行實踐操作,了解真實工作環(huán)境和操作方法,學(xué)生還可以與企業(yè)相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行交流,如圖2。在實踐過程中,學(xué)生可以提出問題并了解理論知識在實際場景中的應(yīng)用,從而更直觀和深入地認(rèn)識和理解特種設(shè)備。實踐教學(xué)旨在讓學(xué)生深入了解特種設(shè)備的工藝過程、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)及用途、安全管理、企業(yè)的雙重預(yù)防體系等方面的知識[2]。

圖2 實習(xí)基地實習(xí)展示Fig.2 Internship display at the internship bases

2.3 考核方式改革

為更全面地評價學(xué)生的綜合素質(zhì),需采取多樣的考核方式。工業(yè)特種設(shè)備安全課程期末考試中減少記憶性的考試內(nèi)容,加入工程實際問題、案例分析、實驗實踐等相關(guān)知識。課程考核的平時成績分為課堂考勤、作業(yè)討論、實驗實踐考核3部分,評分占比分別為20%、20%、60%。課程目標(biāo)成績評定包含:課程目標(biāo)一,工業(yè)特種設(shè)備的基礎(chǔ)知識、安全管理、安全裝置、安全技術(shù)、檢測檢驗、常見事故原因及控制措施,以及典型事故案例分析;課程目標(biāo)二,鍋爐、壓力容器的強度設(shè)計;課程目標(biāo)三,工業(yè)特種設(shè)備相關(guān)的法律、法規(guī)、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)等?？己顺煽兏鶕?jù)不同課程目標(biāo)占比而不同,具體課程考核評分細(xì)則,見表1。

表1 課程考核評分細(xì)則Tab.1 Course assessment and scoring rules

調(diào)研中國礦業(yè)大學(xué)(北京)該課程考核情況可知,該校考核總成績?yōu)槠谀┛荚?占70%)和平時成績(占30%,隨堂測試與考勤、平時作業(yè)、實驗各占1/3)的和。其中,該校的實驗部分是考核學(xué)生對金屬材料硬度和厚度的測試原理與操作方法,成績采用百分制,根據(jù)實驗完成情況評分。借鑒此考核方法,本專業(yè)在實驗考核部分新增動手技能達(dá)成度的考核,同樣采取百分制,如本專業(yè)實驗安排了磁粉探傷儀實驗操作,其評分細(xì)則,見表2。通過這項考核,可以確保學(xué)生在實踐中具備必要的技能和能力,為其未來從事特征設(shè)備相關(guān)的工作提供堅實的基礎(chǔ)。

表2 實驗操作考核細(xì)則Tab.2 Experimental operation assessment rules

2.4 改革效果評價

學(xué)校在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下對工業(yè)特種設(shè)備安全課程進(jìn)行教學(xué)改革探索,在教學(xué)模式中,增加網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、案例教學(xué)、雙師型融合教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié);在實驗實踐教學(xué)中,建立虛擬仿真教學(xué)、推動實踐教學(xué)(實踐基地);在考核評價中,增加了案例、實踐考核等考試內(nèi)容,以及實驗動手技能達(dá)成度的實踐考核內(nèi)容。通過改革探索,活躍了課堂氣氛,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,實現(xiàn)了將理論教學(xué)與實踐應(yīng)用相結(jié)合,使得工業(yè)特種設(shè)備安全課程的教學(xué)效果得到有效提升。

以2018、2019級學(xué)生為例,對比改革前后學(xué)生的學(xué)習(xí)成績,包括考試成績、作業(yè)成績、實驗成績和實踐情況,畢業(yè)生就業(yè)、考研情況,改革后學(xué)習(xí)成績具有不同程度的提升。考試平均分由80.56分提升至84.15分;作業(yè)成績和實驗成績中,優(yōu)、良的評級也得到明顯增加。改革后,學(xué)生積極參加創(chuàng)新競賽,如學(xué)生研制的“光學(xué)一體雙模式智能甲烷檢測儀”在第八屆挑戰(zhàn)杯湖南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲得特等獎;學(xué)生參與研發(fā)的“一種用于隧道除塵的可移動濕式除塵車”獲得第十五屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽三等獎。同時,多項校級科研訓(xùn)練項目獲得立項,如學(xué)生主持的“二氧化碳?xì)馄恐亓勘O(jiān)測報警裝置”等獲得湖南科技大學(xué)校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目立項。利用網(wǎng)絡(luò)平臺、教學(xué)APP發(fā)布調(diào)查問卷、學(xué)生自評等進(jìn)行學(xué)生滿意度調(diào)查,學(xué)生反映改革后的教學(xué)模式能更好地幫助自己掌握理論知識與實踐技能,實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合,學(xué)生對改革后教學(xué)模式的滿意度極高。通過追蹤學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)情況和就業(yè)反饋,學(xué)生從事特種設(shè)備相關(guān)領(lǐng)域工作的人數(shù)得到提升;通過一些企業(yè)的反饋,學(xué)生實踐能力突出,安全意識強,能很快適應(yīng)企業(yè)的安全生產(chǎn)工作。

3 結(jié)論

工程教育專業(yè)認(rèn)證注重學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力培養(yǎng),通過評估學(xué)生的知識水平、實踐創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)等方面,增強其就業(yè)能力和社會認(rèn)可度。在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下,提高工業(yè)特種設(shè)備安全課程的教學(xué)質(zhì)量對學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力培養(yǎng)具有重要意義。為此,筆者通過從教學(xué)模式、實驗實踐教學(xué)、課程考核3個方面進(jìn)行改革探索,獲得如下結(jié)論:

(1)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以增加師生的實時互動,有效提高教學(xué)質(zhì)量和效率;案例教學(xué)可以調(diào)動學(xué)生的主動性,提高學(xué)生的邏輯思維和分析能力;雙師型融合教學(xué)可以保證教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)確性和完整性,同時還可以了解實踐經(jīng)驗、行業(yè)洞察和最新發(fā)展動態(tài)。

(2)通過虛擬仿真實驗教學(xué)模擬真實的場景和操作過程,解決工業(yè)特種設(shè)備安全課程實驗的局限性;建立實習(xí)基地,讓學(xué)生親身接觸工業(yè)特種設(shè)備并現(xiàn)場操作,使學(xué)生深入了解理論知識在實際場景中的應(yīng)用,從而更直觀地認(rèn)識和理解特種設(shè)備。

(3)工業(yè)特種設(shè)備安全課程期末考試題中減少記憶性的考試內(nèi)容,加入工程實際問題、案例分析、實驗實踐等相關(guān)知識,提升學(xué)生對知識的理解度;增加動手技能達(dá)成度的考核,確保學(xué)生在實踐中具備必要的技能和能力,為其未來從事特征設(shè)備相關(guān)的工作提供堅實的基礎(chǔ)。

(4)在工業(yè)特種設(shè)備安全課程教學(xué)改革探索中,對課程現(xiàn)狀及教學(xué)過程存在的問題進(jìn)行分析,通過豐富教學(xué)模式、完善實驗實踐教學(xué)、優(yōu)化課程考核評價方式,有效地提升教學(xué)質(zhì)量,幫助學(xué)生更好地掌握工業(yè)特種設(shè)備的基本知識,并能夠?qū)⑵溆行?yīng)用于實踐中解決復(fù)雜的工程問題。通過不斷地改進(jìn)和完善教學(xué)形式,使課程達(dá)到工程教育認(rèn)證發(fā)展要求的目標(biāo)。