安全工程专业实验教学改革

【摘要】实验教学一直以来都对高等院校培养优秀人才起着相当重要的作用。而传统的实验教学内容安排不合理，教学手段陈旧，使得学生无法将安全工程专业理论知识与实验能力有效结合，并在此基础上进行深度探索学习，学生的综合素质和能力得不到提升。本文结合安全工程专业特点，通过对实验教学过程当中存在的问题进行案例分析，改革实验教学手段与方法，发现在完善专业基础性实验的同时，进行基于科研仪器资源的拓展性教学，能够激发学生们对实践探索的兴趣，提高其创新及综合实践能力。

【关键词】安全工程;实验教学;教学改革

1引言

改革创新是一个国家不断发展进步的动力源泉，高等教育对于培养高质量创新型人才起着至关重要的作用。国务院在《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确提出:“要加强课程的综合性和实践性，重视实验课教学，培养学生的实际操作能力”。安全工程专业实验教学是安全工程人才培养体系中不可或缺的组成部分，在引导学生理论结合实际，培养学生的创新精神和实践能力方面有着相当重要的作用。实验教学不仅仅是检验学生理论和发现新知识的一种方法，也是提高学生实践能力和培养创新意识的主要手段。完善的安全工程实验教学体系对全面提高学生的培养质量无疑具有非常重要的意义。早在20世纪80年代，高等院校已经开始设立安全工程专业，经过长期改革与发展，实验教学体系也在不断完善。但目前的安全工程专业实验教学方法无法适应各行业安全生产对学科人才培养的要求，实验教学内容安排、完成情况等执行效果不够理想，仍然存在着一些亟待解决的问题。本文通过分析安全工程专业实验教学现状及存在的问题，提出一些有效提高实验教学效果的改革措施，并逐步完善了实验教学体系。

2实验教学现状

安全工程专业发展至今，已经逐渐演变成一门涉及安全管理、安全心理、建筑安全、应急救援以及职业健康与安全等实践性以及综合性都非常强的交叉学科。纵观实验教学体系改革发展的历程，太原理工大学安全工程陆续增设了一些具有专业特色的实验室，如:粉尘测试实验室、瓦斯参数实验室、安全检测实验室、应急救援实验室、气相色谱分析实验室等。另外，在实验教学模式、实验方法、实验内容上进行了许多颇有成效的改革方案。通过对本专业实验教学体系的研究，发现实验教学主要存在以下几方面问题。

2.1实验教学与理论教学脱节

实验教学改革发展至今，教师们通常在其所讲述的理论知识中并不涉及实验内容部分，实验课堂中也不涉及理论知识的温习，以至于理论知识和实验内容看起来是相互独立的。学生们一般都是在实验课堂中，才开始进行实验内容的学习以及实验仪器的操作。不少人认为实验教学不应占用理论教学的时间，因为理论知识是实验课程学习及深入探索的基础，理论基础知识掌握不扎实，实验很难进行下去。但是在这种实验教学模式下，基础知识虽然掌握牢固了，但学生对实验没有一个宏观的概念以及整体的框架，这就造成了实验教学与理论教学在一定程度上的脱节。如果仅仅依靠学生本身，他们很难在理论与实践的学习中形成良好的循环。长此下去，学生无法形成良好的思维模式，能力也无法提升。因此，这种教学体系并不符合对安全工程人才的培养。

2.2实验教学手段陈旧

身处科技飞速发展的新时代，各种网络终端设备以及网络传媒手段正以惊人的速度更新发展。以往实验课堂中照本宣科的方法已经很难激发学生们对实验以及科学探索的兴趣，导致他们很难深入学习和掌握相关实验内容。除此之外，在传统实验教学模式中，教师通过实验手册讲解、动画演示等方法引导学生进入实验，基于这种情况，发现教师的投入精力与学生的掌握程度呈负相关的关系。而且教师“填鸭式”的输入方式，学生很难将这些知识消化吸收，主动输出更是难上加难。学生对于整个实验的了解、掌握程度不够，很难发现其中存在的问题并提出新想法等。学生的问题和想法得不到反馈，动手能力及创新能力得不到发展，这不仅不符合开设实验课程的初衷，更是制约了学生综合能力的发展。

2.3缺乏拓展性试验

一方面，传统的实验教学内容及方法十分固化，在实验教学过程中，学生通过教师讲解及演示等方法对实验进行学习，很少能够在现场对实验设备仪器进行实际操作。在此基础上，学生无法进行极具创新性、独立性、深入性、拓展性的实验研究，实践能力、思维能力、创新能力得不到有效提高;另一方面，科学技术的飞速发展加快了各种仪器设备的更新换代，而传统实验教学所使用的仪器设备更新速度却十分缓慢，且传统实验教学通常为安全工程专业基础性实验教学，虽然实验室基础设施完善，但学生们无法接触到新时代的新技术、新设备，更无法掌握较为先进的实验技能。由于有限的资源设备、实验室条件等，学生的主观能动性及创造性得不到充分发挥，发展空间、施展平台受到制约，这些都极大地限制了对安全工程高素质人才的培养。

3教学方法改革

以一切为了学生为出发点，以提高学生实际操作能力为培养目标，以增强学生对未来工程实践需求的适应能力为期望，有必要在已有实验条件和目前的实验教学方法的基础上，开展安全工程专业实验教学内容改革，构建一套行之有效的能够将实验教学内容与课堂授课内容以及前沿科研内容进行有机结合的实验教学方法。

3.1将实验内容融于相应课程的课堂当中

改变传统课堂教学过程中极少涉及配套的实验教学模式，或仅在规定的实验课时中进行相关的实验教学模式，在课堂上将相关的实验内容融入具体教学学时中，提前让学生接触到将要开展的实验教学内容，以便于在正式开始实验教学前学生能够提前了解实验内容，能够在教师的引导下更好地过渡到实验学习当中。例如，在理论课堂中讲述“安全监测系统”这一部分内容时，引导学生思考安全监测系统所建立的目的及意义、安全监测系统各部分的组成及工作原理、整个系统如何运行、系统各部分的功能、如何在现有基础上进行改进等。相关理论课堂结束后，学生以小组为单位对理论知识进行回顾，对实验内容进行展望，并在实验课堂中以PPT形式进行汇报、讨论、交流。这种方法将部分实验内容与基础知识有效结合，形成了一套完整的知识体系，使学生能自然而然地将两者连接起来而不出现思维上的跳跃。多学科交叉的安全工程专业实验教学体系必须与理论教学内容进行重组与整合，突出必要的专业知识，同时也要融合其他学科的知识，使其成为一个有机整体。实验教学与理论教学在人才培养过程中有各自的分工，但同时，这两种方式又是紧密联系的，我们无法脱离理论而去实践，也无法脱离实践而去空谈理论，它们两个相互验证，互为整体，不可分割。

3.2在实验教学过程中互换师生角色

抛开原本单一的主讲教师向学生讲授实验内容的传统模式，而基于前期课堂上讲授的实验内容，在不影响实验仪器安全使用的前提下，以典型学生为主体，为课程主讲教师讲授实验内容，并现场操作仪器设备，使学生能够充分发挥其主体作用，而主讲教师仅给予点评、补充讲解和纠正仪器操作方法，以便学生真正地充分掌握所学的实验内容，促进学生全面发展。例如，在“粉尘测试”理论课堂结束后，学生以小组为单位，查阅大量与“粉尘测试”相关实验资料，并将资料进行有效整合、吸收，提炼出粉尘测试的完整实验体系，如粉尘测试实验目的、方法、设备、原理、存在问题与改进等。在实验教学时，将课堂交给学生，由学生作为主讲教师同时实际操作粉尘测试实验设备，而教师仅对学生在讲解和实际演示过程当中存在的问题进行纠正及补充。这样，不但学生自主学习、发现问题、解决问题的能力得到明显提升，教师也能够及时发现学生在学习过程中存在的问题，并给予及时纠正。在此过程当中，学生由原本的被动输入变为主动输出，不但能够掌握实验内容及方法，还可以在教师的引导下解决实验过程中所出现的问题。除此之外，学生还能够与教师及同学深入探讨新问题、新想法。这些都有利于培养学生独立思考问题，发现问题并解决问题的能力。

3.3进行基于科研仪器设备资源的拓展性实验教学

严格按照教育部工程教育认证要求，对安全工程专业本科实验室进行建设，在发展安全工程专业基础性实验的同时，增设拓展性实验教学，增加设计类实验平台，最大化地实现了教学与科研的统一。除此之外，对安全工程方向相关教师的科研仪器设备进行普查，并设计出与所学课程相关的研究创新性的实验项目，由科研仪器负责教师协同课程主讲教师对学生进行拓展性实验教学，以便学生在理解掌握基础实验内容的基础上，了解解决实际工程问题的科研成果、科技前沿及生产应用性的新技术。例如，以所建设的安全监测实验室、粉尘测试实验室、瓦斯参数实验室和火灾实验室为教改对象，将原本仅进行的演示实验改为设计性实验，挑选通风仿真模拟系统、热重分析仪、图像颗粒分析系统和气相色谱分析仪作为创新性实验设计的典型仪器设备。同时，积极鼓励学生提前加入到科研工作当中。在进行拓展实验教学后，鼓励学生们积极思考，有兴趣的学生可以以小组为单位参加大学生创新类竞赛、国家发明专利的撰写以及各种基金项目，这样不但可以培养他们的团队互助精神，还能够提升他们的创新能力、科研能力及综合素养。这类实验来自科研课题，“真刀真枪”，对学生们极具挑战性。这样不但能够使实验室资源的效用发挥到最大，同时，还减少了资金浪费和资源闲置，使得教学工作和科研工作联系得更加紧密，学生发展提升的空间增大。实验教学是提高学生综合素质及能力的重要手段，进行基于科研仪器设备资源的拓展性实验教学是教学改革的客观要求。

4教学效果

在2014届150名安全本科生当中，有8名学生分别获“第三届全国安全科学与工程大学生实践与创新作品大赛”实体作品与模型类三等奖和软件作品与仿真模拟类三等奖;5名学生参加2018年度“大学生创新创业训练计划”并获得“优秀项目”;6名学生撰写8项国家授发明专利，都已进入实质审查期;2名学生采用通风仿真模拟系统参与了太原理工大学“本科生实践动手能力提升计划”，并开展了太原理工大学实验室开放项目。

5小结

国家飞速发展、社会日益进步都依赖于综合型、创新型人才的培养以及发展，实验教学的发展是实现这一目的的重要手段。对于实验教学的讨论及改革一直以来都是高等院校培养高素质人才及提高学生综合能力的研究热点。对于多学科综合交叉的安全工程而言，加强实验教学的改革与创新更是势在必行。本文结合安全工程专业背景，指出实验教学过程中存在的一些问题，提出相应改革措施，并介绍了其初步取得的成效。基于教学改革的成果发现，在理论课堂之中融入实验内容是学生实验学习的“预习阶段”;在实验教学中转换师生角色是实验学习的“演练阶段”;进行基于科研仪器设备资源的拓展性实验教学是实验学习的“升华阶段”，这三个阶段由浅到深指导学生实验学习，学生的实践、创新能力及综合素质逐步得到提高。

作者：胡胜勇 关舒文 单位：太原理工大学