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1.专业课程设置概况
目前全国高校设置的安全工程专业方向覆盖了矿业、化工、核工业、交通、能源、土木、经济等各个领域,专业培养方向一般都与高校的行业背景紧密相关。经过多年的摸索和发展,当前一个相对成熟的安全工程专业课程体系在各高校之间被广泛采用,即把专业课程分为专业基础课和特色专业课。前者通常包括“工程力学”“流体力学”“工程热力学与传热学”“电子电工学”“可靠性工程”“燃烧爆炸学”“安全学原理”“安全系统工程”“安全管理学”“安全检测与监控技术”“安全人机工程学”“安全法规”等课程;后者一般以该校所依托的行业背景、学科优势和就业方向为依据,设置以应用为主的特色课程。如南华大学以核安全为特色开设了“核电安全工程”“核与辐射防护”“原子核物理”等课程;以建筑安全为特色开设了“建筑安全”“建筑消防技术”“基坑与土力学”“建筑材料”等课程;同时考虑学生就业,还开设了“起重机械安全”“压力容器安全”“电气安全”“职业卫生与安全”等课程。
2.实验课程设置概况
通过调研、文献查阅以及结合笔者所在学校的实际情况,发现目前安全工程本科专业实验课程主要由四种类型构成,即公共基础实验课(大学物理实验、大学化学实验)、专业基础实验课(工程力学实验、流体力学实验、工程热力学与传热学实验、电子电工实验)、专业通用实验课(安全监测与监控实验、安全人机实验、防火防爆实验、电气安全实验、机械安全实验)以及专业特色实验课(矿井通风实验、岩石力学实验、土力学实验、化工原理实验、化工工艺实验、人因失误实验、建筑消防实验、辐射剂量测量实验、交通事故调查与案例分析实验)。
二、专业特色实验课程教学中存在的问题
通过对国内部分高校的调查以及结合本校实际情况,发现安全工程专业实验教学中的公共基础实验课和专业基础实验课的教学都已形成规范化的体系,有系统性的教学方案、教材、考核体系等,但是专业特色实验教学普遍存在不足,主要体现在以下几个方面:
1.实验教材不规范
目前由于各个高校所依托的行业背景以及优势学科不同,还没有一本真正意义上的公开出版的且系统性较强的安全工程专业实验教材,各高校安全工程专业使用的实验教材大部分是由理论课教师自行编写,主要存在以下两个问题:
(1)实验项目受限
安全工程专业一般牵涉到燃烧爆炸、有毒有害等方面的实验项目,这些实验项目的开设往往受制于实验室的场地条件,同时也具有较大的破坏性和危险性,从学生安全方面考虑,很多高校也都刻意避免开设以上实验项目。为满足必要的实验课时,多以模型参观和演示性实验代替。
(2)实验内容过于简单,缺乏探索性
实验项目大多是采用相关仪器直接进行系统中物理化学参数的检测,如可燃液体闪点燃点的测定、粉尘含量的测定等,综合性、探索性实验偏少,导致学生用理论知识解决实际问题的能力以及创新能力得不到有效锻炼。除此之外,验证性实验步骤的编写过于详细,类似于仪器设备使用说明书,学生可以按照实验教材上的步骤机械地完成实验。这种实验不能激发学生的创造性和探索性,抑制了其对实验课的兴趣,导致学生心理上抵触实验课。
2.实验教学开展效果不佳
(1)实验教学计划不科学
理论课教师根据自己的教学计划来安排本门课程的实验教学计划和实验内容,没有同其他专业教师从专业培养计划的层面上去共同商讨实验项目的设置问题,使得各个实验项目在实验内容上缺乏连续性和系统性。
(2)实验教学考核标准不合理
在安全工程专业的实验教学中,大部分高校都没有设置独立的实验课程,实验课都是与理论课共同组成一门专业课程的教学。例如:一门2个学分的专业课程总计32个课时,一般理论课占28个课时,而实验课只占4个课时,实验课没有独立的考核机制,其成绩以作业的形式作为专业课程的平时成绩折算计入总分,导致学生主观上不重视。教师对学生实验能力的考核,完全依据学生上交的实验报告。而实验报告的参考性比考试显然要低很多,学生相互之间存在抄报告的现象。
3.实验室建设管理不当
(1)实验室建设定位不清晰
很多高校对于实验室的建设没有合理的规划,实验室的建设不是一朝一夕的事情,特别是对于经费一般的非重点高校,实验设备的配置是一个“添砖加瓦”的过程。实验室建设若没有长远规划,没有统一的思路,势必造成采购实验设备时没有针对性,所购置的仪器设备不成体系。导致很多综合设计性实验没有办法开展,而只能做一些简单的验证性实验。
(2)实验室管理体制不合理,管理机制不健全
同时,很多实验室课程由理论课教师和实验室教师共同完成,两者之间的职责划分不明确,导致实验管理存在盲区。
(3)仪器设备管理不当
随着国家对高校资金投入的不断增加,高校的实验室建设经费也在逐年增加,很多高校只管购买仪器,而不管仪器的维护,对仪器设备也没有实行档案化管理,导致设备重复购置,保修期内的设备得不到及时有效的维修。同时大部分高校对大型仪器设备没有设置共享平台,导致其利用率较低,造成设备闲置浪费。
4.实验队伍结构配置不合理
很多高校对实验技术人员存在偏见,主观上认为专业教师比实验技术人员重要,造成实验技术人员在高校中的地位低,在实验室工作缺少荣誉感,这主要体现在晋升职称以及人才配置方面。在很多高校,实验技术人员允许晋升的最高职称是高级实验师,类似于副教授,同时在人员配置方面,往往将年龄较大、学历较低或者职称较低的人员安排在实验室,从而导致实验室师资队伍不稳定,实验技术人员的工作积极性降低,同时导致实验队伍整体素质偏低。
5.实验仪器设备不能满足教学要求
安全工程专业作为一门“年轻”学科,在很多高校得不到应有的重视,学科建设经费少,导致没有足够的资金购买实验仪器设备。一方面,安全工程作为一门工程应用性强的交叉学科,很多实验的开展需要比较先进的进口仪器,比如便携式α、β气溶胶监测仪,测氡仪等,这类仪器一般价格较高,若没有资金购买仪器则相应的实验课没有办法开展;另一方面,由于资金不足,很多实验仪器的台套数不够,因此实验时,分组数少,每一组学生的人数过多,而学生的实践能力和学习能力因个体而异,有些学生根本不动手实验,等到同组同学的实验做完以后,直接照抄实验结果,其实验能力没有得到任何提高,大大降低了实验教学效果。
三、专业特色实验课程教学的思考及建议
1.加强实验课题体系建设
实验项目是实验教学的载体,所开设的实验项目应由验证性实验、演示性实验以及综合设计性实验有机构成,其中以验证性实验和综合设计性实验为主,以演示性实验为辅。综合设计性实验是由学生自己动手完成的一种开放式教学实验,有利于培养学生的自学能力、创新能力、科学的创造性思维能力。考虑到目前国内高校安全工程专业实验课程体系的现状,综合设计性实验数的比重应适当提高。在开发设计实验项目时,可以由教研室牵头,集合各门理论课的师资力量,充分考虑相关专业课之间的联系,在整个专业的层面上进行宏观设计,尽量让实验题目能够涉及几门课程的知识,增强其综合性。
2.加强实验教学管理
无论是理论课程还是实验课程,要想提高教学质量,就必须制订科学合理的成绩评价体系。目前很多高校都把实验当做理论课的一部分,实验成绩类似于课堂作业成绩,直接作为理论课平时成绩的一部分计入理论课总分,且所占比例很少。这不仅降低了教师对实验教学的重视程度,也在很大程度上制约了学生对实验课的积极性。鉴于此,针对专业特色实验,各高校应该设置独立的实验课时和实验学分,结合自身的实际情况制定一套包括考勤、实验操作、实验报告、实验态度、实验创新等全方面考核的成绩考核体系。
3.加强实验队伍的建设
实验技术人员的配置,应该根据实验室的层次、实验教学工作量、实验室的规划发展进行统筹考虑,科学定编,采用公开招聘、平等竞争等措施,建设一支人员性别、年龄、学历、职称以及知识结构合理的实验队伍。此外,学校人事部门还必须根据实验室的发展制定实验技术人员的培训规划,建立健全内部自我提升与外出培训相结合的能力提高机制,实验技术人员的科研奖励制度和年度绩效考评标准以及职称晋升制度等队伍建设管理制度,最大程度地激发实验技术和管理人员的工作积极性。
4.加强实验室的硬件建设
实验室建设主要是硬件和软件两方面的建设。实验室的硬件建设就是资金投入问题,只有保证了足够的资金投入,才能保障实验项目所需的仪器设备。近年来,教育部通过“特色专业”“卓越计划”“综合试点改革”等项目向高校投入了大量的经费,各高校应根据本校实际情况,将国家下拨的专项经费科学合理地用于实验室建设;另外,高校应该采取“走出去,引进来”的措施,加强同企业的合作,利用企业资金充足、理论水平相对缺乏的特点,采取“企业出钱,高校出力”的方式,与企业共建实验室,以此提高实验室的硬件水平。部分高校已在这方面进行了实践,如重庆大学与美国利宝集团共建重庆大学利宝互助职业安全研究生中心,中国矿业大学与神华集团、中煤科工集团等单位共同建设实验室、研发及现场实践基地。
四、结论
关键词:核安全工程;人才培养;高校
2010年,南华大学发挥自身几十年为我国核工业事业培养了大批专业人才的优势和特色,凭借扎实的专业建设基础,积极申报高等学校战略性新兴产业相关本科专业———核安全工程,并获得教育部批准设置。2010年即从新生中通过转专业的方式转入一个自然班开始培养工作,该专业2011年获批湖南省特色建设本科专业,2012年获批湖南省专业综合改革试点专业。2012年普通高等学校专业目录修订后,原“核安全工程”与“辐射防护与环境工程”专业调整为“辐射防护与核安全”。2013年经湖南省教育厅批准,南华大学以“核安全工程(专业方向)”继续招收本科学生,也是迄今唯一批准设置该专业的高校。本文从人才培养方案制定、培养目标、课程体系、师资队伍建设、实验室建设、实习基地建设等方面阐述南华大学核安全工程专业建设,以期为核安全领域本科层次人才培养提供借鉴与参考。
一、核安全工程专业培养方案制定的思考
随着我国环境压力日益突出,核能作为一种几乎是零排放的清洁能源,在我国的能源结构调整中将发挥越来越重要的作用。为了保证我国核电建设的安全、高效发展,国家环保部核安全局已在国内实施注册核安全工程师制度。为了适应核安全人才的强大的需求现状,南华大学于2007年率先在安全工程专业下设置了核电安全工程和铀矿冶安全工程两个专业方向,并在人才培养目标方面进行了积极探索[1]。为了制定核安全工程专业培养方案,学科建设团队首先以需求为导向,先后调研了中核福清核电站、中核三门核电站、中国原子能科学研究院、中核北方核燃料元件有限公司(二二厂)、中核锦原铀业有限公司等十多个核工业企事业单位,获得了中核北方核燃料元件有限公司、中国核动力研究设计院、秦山核电有限公司、西安中核蓝天铀业有限公司等单位的信函回执反馈意见,并利用南华大学为中核集团开办的安全工程领域工程硕士班学生来校学习的机会,分企业类别(核电企业、研究院所、铀矿冶企业、核燃料加工企业、核废物处理企业等)召开学员座谈会,听取意见与建议。同时,组织南华大学相关专业(特别是核类专业)教师多次研讨核安全工程专业人才培养方案。最终确定以“核安全工程师应用型人才培养”为办学宗旨,主要参照国家《注册核安全工程师》、《注册安全评价师》和《安全工程专业中、高级技术资格评审条件》的知识要求,根据“基础厚、口径宽、能力强、素质高”的原则制定该专业人才培养方案,并分别于2012年和2014年进行了两次修改。
二、核安全工程专业的培养目标
专业培养目标是各个高等学校根据自身办学特点和服务对象所确定对所培养人才的特殊要求。培养目标需要全面贯彻党的教育方针,满足国家或地方经济社会发展对人才的要求,体现先进的教学理念和教育方法,实现学校培养目标。南华大学核安全工程专业培养目标为:适应我国国民经济建设和现代化核工业发展需要,培养具有扎实的自然科学基础知识、较好的人文知识和文化素质,掌握安全科学与工程、核与辐射安全、安全应急管理和职业健康基本理论、基础知识和基本技能,具备专门从事核安全与辐射防护工程设计、研究、检测、评价、监察和管理等工作能力的高素质应用型专门工程技术人才。为了实现这一专业培养目标,南华大学提出了核安全工程专业人才培养的具体要求:本专业学生在学习工程专业基础、人文社科知识的基础上,主要学习安全科学和核物理基础理论、核与辐射安全工程技术及安全应急管理相关课程,接受校内外实践环节、专业相关课程的课程设计和毕业论文与毕业设计的基本训练,具备注册核安全工程师所需的基础知识、专业能力和素质,具备服务于核工业各个领域的核与辐射安全研究、设计与监管的技能,并具有在核与辐射安全行政管理、核环境与核安全中介等机构中工作的能力。
三、核安全工程专业的课程体系
南华大学核安全工程专业课程体系重在体现核工业对核安全工程师基础知识、专业能力和素质的要求,以注册核安全工程师的核安全综合知识、核安全相关法律法规、核安全案例分析、核安全专业实务四大专业知识结构和能力要求为导向,建立适应核安全工程领域专业人才需求的课程体系。整个课程体系分为公共基础课、专业基础课、专业主干课、专业选修课、实践性教学和第二课堂,共计183学分。核心知识领域有工程理化基础、原子核物理、安全人机工程、事故致因理论、安全应急管理及其系统方法、核与辐射安全。核心课程包括“原子核物理”、“安全学原理”、“安全人机工程”、“安全系统工程”“、核与辐射安全”、“防火防爆技术”、“安全检测及监控技术”、“核电安全工程”、“核通风与空气净化”、“锅炉压力容器安全工程”、“铀矿开采安全技术”。实践性教学环节有金工实习、认识实习、生产实习、毕业实习及安全评价课程设计、核安全设施课程设计、辐射防护课程设计、核通风与防护课程设计、防火防爆课程设计。第二课堂包括各级大学生创新性实验、社会调查报告、各类竞赛活动获奖、发表的学术论文以及全校性的素质选修课程等。
四、核安全工程专业的师资队伍建设
教师是人才培养的主体,南华大学核安全工程师资队伍建设充分利用多年的积累与沉淀。学校合并前的原中南工学院和原核工业第六研究所隶属于原核工业部,有多年从事核工程与核技术、铀矿开采等方面教学研究工作积累;学校现有核反应堆工程、核工程与核技术、核化工与核燃料工程、核物理、辐射防护、采矿工程、放射医学等多个涉核专业。核类学科专业建设为我校核安全工程师资队伍建设打下了良好的基础。由此,核安全工程师资队伍建设围绕组建“核电安全专业课程教学团队”和“铀矿冶安全专业课程教学团队”两个核心教学团队开展工作。教学团队成员由校内教师和校外实习基地研究人员或工程师组成。对校内教师鼓励中青年骨干去企业锻炼或攻读博士学位及出国进修学习,派出年轻教师参加注册核安全工程师的培训和考试,重视“传帮带”“、老带新”的措施落实到位。校外教师,我们主要聘请有一定工作经验或成绩的专业技术人员,他们既是学生实践教学环节的指导教师,有时也被请进校园课堂给学生讲课。这一系列的举措使得核安全工程专业师资队伍建设取得明显成效。
五、核安全工程专业的实验室建设
专业实验室是培养学生实践动手能力和创新能力的重要场所,实验室建设是专业建设中非常重要的部分。南华大学核安全工程专业实验室建设的思路是:充分利用学校相关专业的已有资源,重点建设特色实验项目。经过几年的建设,现已建有辐射安全监测实验室、核通风与空气净化实验室、核应急救援实验室。大型仪器设备有:用于核环境安全监测分析的EQF3220结合态/未结合态氡子体及氡/钍测量仪、用于核通风与空气净化实验的粒子图像速度分析系统(PIV)、APS-3321空气动力学粒径谱仪以及正在建设的环境模拟风洞实验室。
六、核安全工程专业的实习基地建设
校外实习基地是培养学生实践能力和创新精神的重要场所,是学生接触社会、了解社会的纽带[2]。核安全工程实习基地建设时采用两条途径,一是充分利用南华大学现有实践教学资源。学校已有的国家级工程实践教育中心“南华大学—中国原子能科学研究院工程实践教育中心”、省“十二五”研究生培养创新基地“尾矿库退役治理技术中心研究生实践中心”和“核测控与核安全防护基地”,都已经成为了核安全工程的实习基地。另一条途径是新建校外基地。由于核安全工程具有鲜明的行业特色,为此,我们以国家核电产业链为导向,补充完善校外实习基地建设。先后与中核韶关锦原铀业有限公司、中核通辽铀业有限公司、中核二七二铀业有限公司、中核四四有限公司、广东核电集团有限公司等单位签订了实习基地协议。我们与这些基地间采取顶班替岗、校企科研协同、为企业选拔后备人才等多种互惠的合作模式,基地建设取得了较好的成效。这些基地在满足了学生认识实习1周、生产实习4周和毕业实习2周的要求的基础上,我们还在开展部分课程设计和毕业设计在基地完成的教学改革。南华大学核安全工程是目前唯一批准设置的本科专业(专业方向),人才培养没有现存的参照模式。经过几年的探索与实践,我们在培养目标与要求、课程体系、实践教学条件建设等方面取得了一定的成绩。今后,还需在人才培养模式、课程知识点要求等诸多方面进行深入系统的研究与实践,也希望各相关用人单位提出宝贵的意见与建议。
作者:刘迎云 蒋复量 王淑云 单位:南华大学
参考文献:
土木建筑施工领域是我国各行业中事故多发,因工致病、致残、致死较多的高危行业。国家安监总局统计数据分析显示,2009年,建筑施工坍塌坠落较大以上事故多发,因施救不当造成的重大、较大事故时有发生,包括非金属矿、尾矿库、隧道施工、铁路交通等行业较大涉险事故时有发生,安全生产形势不容乐观。可见,土木建筑施工安全技术与工程是目前需要重点研究和建设的重要方向。2002年,石家庄铁道大学(以下简称“我校”)在国内率先开设并确立了以土木施工安全技术为特色的土木安全工程专业发展方向,依托我校具有丰富的办学经验、雄厚的师资力量和良好的教学条件的国家特色专业——土木工程专业,为安全工程专业的建设和发展构筑了坚实的办学平台。
安全学科是理、工、文、法、管、医等学科的新兴、综合、交叉学科,土木工程也涵盖了建筑工程、交通土建、地下工程等近十个专业。因而,土木安全技术与工程要求学生应掌握的专业基础知识非常广泛,不但要求学生具备传统安全工程专业教学培养模式中最基本的“懂技术、会管理”,而且要求具备土木安全工程的实践技能,即综合性强、专业性强、实践性强的安全技术人才。由此可见,土木安全工程专业培养过程中实践的重要性,必须贯彻以实践教学为核心的办学理念。
伴随着现代化实践教学方法在高等院校专业教学领域中日渐广泛的运用,安全工程专业实践教学模式也开始萌生、发育与发展,并显示出强大的生命力,在土木安全工程人才培养方面发挥了不可替代的作用。
一、实践教学的特色办学理念
实践教学是指在整个教学过程中,学生通过参加一定的实践活动,把知识运用于实践的教学环节。通常,实践教学是为配合理论教学培养学生分析和解决问题的能力,加强专业训练和锻炼学生实践能力而设置的教学环节。
在高等教育强调重基础、淡专业、宽口径的培养模式下,安全工程的教学培养体系中,学生四年中大部分时间在学习公共基础课、人文社科类课程。同时,安全专业要求必须开设的安全类基础课和平台课也需要大量理论学时,由于受到本科教育年限和总学时的限制,特色专业技术类课程学时安排非常紧张,很多对于学生毕业后在实际工作中非常实用和现场特别紧缺的技术课程无法开设,课程设置困难,顾此失彼,课时捉襟见肘。
安全科学的交叉性造成了学生需要几乎所有科学的相关知识基础。在教学课时极为有限的条件下,专业课程设置受到限制,而且相应的专业基础、技术基础、实践环节、课程设计等内容无法跟上,违反了教学规律,学生学习后达不到希望的效果。[3]
为了解决这一问题,在土木安全工程培养模式中,确立了以实践教学为特色的办学理念。将实践教学模式贯穿课堂、专业课程实验、专业课程设计、实习环节、毕业论文以及课外活动之中。在教学中培养学生的实践能力,加大实践教学比重,抓基础、重实践,理论与实践相结合,以实践促进对理论的学习兴趣和学习效率。通过实践教学,在学习中对学生的科学思维方法、工程实践能力和创新意识进行实战性演习。
二、实践教学模式的建设与应用
如何在利用好学校现有资源的基础上,加大对土木安全工程专业的实践教学的改革与实践,建立更为“接近土木施工现场安全”的实践教学培养模式,是摆在我校安全工程系面前的一个亟待解决的客观问题。而且只有改革实践教学环节,才能更好地适应国家高等教育体制改革,才能办出特色,专业才能得以更好地生存与发展。经过不断探索,总结出以实践为特色的土木安全工程教学模式的建立,需要重点抓好课堂教学实践、课程设计实践、实习环节实践和毕业设计实践四个关键模块。
1.课堂教学以实践为导向
贯彻实践教学特色理念,首先是把以实践教学为核心的办学思想融入课堂教学。安全工程通过生产活动中各种事故分析为途径,应用自然科学技术和管理科学知识,识别和预测生产生活中存在的不安全因素,分析事故发生的原因和机理,并采取有效控制措施防止事故发生,这一科学技术知识体系是一门实践性、经验性非常强的工程学科。
在教学中,结合安全工程专业“安全管理学”、“安全学原理”等部分较为抽象的课程,教师采用计算机辅助教学,运用多媒体电子课件、图文影像纪录片、事故案例分析教学、事故情境模拟等方式进行授课,引导学生通过对事故分析、企业安全管理方法学习和考察等实践性活动,加强对事故理论和现代安全管理思想理念的掌握,建立和运用实践教学思想,吸引学生将精力集中到课堂教学内容之中,有效克服安全工程专业理论教学枯燥脱离实际、泛泛空谈、学而无用的被动局面。此外,鼓励学生自导自演DV小品,加强安全意识和安全文化的宣传教育。
在“土木安全工程”、“安全事故分析与处理”、“爆炸安全技术”、“灾害防治理论与技术”等课程中,教师采取动画演示、网络互动视频教学、事故案例分析教学,增加学生对理论学习的感官刺激,培养学习兴趣,引导学生通过对事故分析的实践性活动,加强对土木施工和工程灾害发生的原因、规律和基本原理的消化理解,运用启发式教学,使学生主动式、自主式学习,强调教学的引导与互动,培养学生灵活运用理论知识去观察、分析、解决安全生产问题,从而提高教学效果。
2.课程设计以实践为检验
课程设计是工科学生完成某一课程理论学习之后进行的一次知识综合应用,是课堂学习的一种实践性延伸。在以实践教学为特色的土木安全工程专业培养模式中是一个最基本的集中实践环节。开设安全类及直接相关课程设计的课程包括“安全人机工程”、“安全系统工程”、“土木安全工程”、“应急结构工程”、“消防安全工程”等。
为了使课程设计形成体系,规范实践教学内容和过程,提高教学质量,课程设计大纲中拟定了指导性设计题目和设计方向。在课程设计过程中,学生可以依照自身的兴趣特长,运用所学的知识,自己动手,结合真实或虚拟、简化的生产现场实际,独立地展开设计工作。
“安全人机工程”课程设计让学生就土木工程现场简单施工机械工具和设备的安全可靠性进行分析,按照人机工程学要求对工具结构、尺寸、形状、不同工作环境下使用的安全性、便捷性、作业效率等进行改进和优化,设计、加装、改装安全保护设施、防止事故的报警装置等,培养了学生理论与实践相结合的开拓创新精神,动手能力有了很大提高。
“土木安全工程”课程设计结合路基、桥梁、隧道、轨道结构及施工技术进行,如进行高填深挖路基、深大基坑、岩质高边坡、桥梁加固、隧道支护结构等进行安全稳定分析、对施工提出安全专项方案,还可结合特殊不良地质、病害工程结构物、既有结构改扩建等进行设计。
“应急结构工程”课程设计以我校原铁道兵时期形成并保留下来的国防交通应急工程学科前沿为导向,结合战时铁路和桥梁抢修、抢建及军事交通保障设施、抢险救灾、重载运输、大件吊装、桥梁架设等急难险重工程中的部分简单构件和结构进行简单化、虚拟化、验证性课程设计。
“消防安全工程”课程设计主要对高层民用建筑、地铁、长达隧道等重要结构进行消防设计,包括消火栓、自动喷水灭火、高压给水、消防安全门、紧急电话等设施,提出设计方案及防火安全措施,使学生从设计实践中加深消防安全基础理论知识掌握,提升应用技能。
为了体现土木安全工程实践教学体系中“加强基础,拓宽专业,注重实际,提高素质”的总体思路,加大安全专业学生接触土木工程基础理论知识的深度,除了开设安全工程专业课程外,将土木工程与安全工程部分专业基础课程模块实行交叉,土木工程专业方向的专业基础课程开设给安全工程专业,一方面体现淡化专业方向,使学生的专业适应能力更强,专业口径更宽;另一方面也利用土木工程实践性、综合性、专业性的特点和办学优势条件锻炼强化学生的实践能力,使学生更快掌握和了解土木施工现场最新技术,更好的结合安全专业特点真刀真枪实干,开阔视野、活跃思维,挖掘创造力。
3.实习环节以实践为主线
土木安全工程的实习环节由专业认识实习、生产实习、毕业实习构成,尤其是生产实习和毕业实习对于安全工程专业来说是非常关键的实践训练环节,是学生面向土木施工现场的集中训练和全方位锻炼。目前不少高校由于学生扩招等多方面原因,联系实习单位较为困难,使实习流于形式,严重影响到学生实践能力的培养,然而土木安全工程专业学生由于采取小班招生培养,加上我校与中铁建、中交、中航、等大型企业紧密联系的优势,管理制度上建立了严格的实习环节质量监控措施,学生认识实习、生产实习和毕业实习质量能够得到扎实开展,取得显著的实习效果。
专业认识实习借助石家庄周边条件和工、矿企业建立长期合作的实习基地,内容包括危化、矿山、土木、铁路、电力、消防等方面,使学生对本专业性质、内容及其重要地位有所认识。如深入河北卫星化工厂雷管生产车间,学习参观危险化学品、爆炸器材生产、重大危险源监控、危险有害因素,炸药雷管等火工品库的主要防雷和防静电措施等;参观井陉、元氏等周边矿山企业,了解矿山开采、危险有害因素,通风系统、排水系统、供电系统、提升运输系统的危险有害因素的辨识,以及各种安全管理措施、各种安全规章制度。结合石太、京石、石武等周边项目参观土木施工现场,初步使学生了解土木施工安全技术、文化、管理制度、职业卫生等土木安全的有关知识,了解土木施工工地存在的主要危险有害因素、防护措施等。
土木安全工程专业生产实习是在修完专业技术基础课与大部分主干专业课的基础上进行的,是安全技术理论与实际相结合,巩固、加深所学知识,提高生产安全技术应用技能和管理能力的重要环节,实习过程中学生吃住在施工现场,跟班生产实践。为了挖掘学生用脑思维、用眼观察、动手操作的潜力,我们提出目标-调研-发现-讨论-论证“1+4”实践教学模式。
由于施工现场安全是复杂的系统,人员、机械、设备、作业场所等均处于不断流动变化中,交叉作业多,临时工程多,安全隐患多,包括生产和施工技术安全、加工机具安全、供配电及临时用电安全,施工现场布置和材料加工堆放安全、企业安全生产管理组织结构和管理制度、企业安全文化宣传和职工安全教育培训、环境与职业安全健康管理体系及工伤保险等,为了提高实习针对性和深入程度,参加实习的学生自愿报名,按照特点和兴趣划分实习小组,划定生产实习中主要考察、学习、研究的主要方向,帮助施工单位发现问题、分析原因,提出切实可行的安全生产解决方案建议。
“1+4”实践教学模式的“1”即是指实习指导教师在生产实习开始提出实习目标,“4”即结合选定方向深入项目部和施工现场展开调研,针对发现的安全隐患和问题进行小组讨论。实习结束前,在教师指导下进行小组答辩,实习学生对问题和解决方案的可行性展开论证。这种实习模式在实际应用中取得了学生和单位的一致认可,能够以具体的实战演练代替抽象的理论说教,学生普遍感到安全专业知识实用性强,改变了以往那种对安全专业内容空洞乏味、泛泛空谈的偏见和错误看法,同时也受到了施工企业的普遍欢迎,收到了良好的实践效果和社会效益。
毕业实习在毕业设计(论文)的阶段,收集、调研与毕业设计有关的现场数据资料,为毕业设计顺利进行做好基础性准备工作。主要是结合具体指导教师的毕业设计(论文)方向安排,多数结合教师科研项目。如隧道施工安全监测、施工安全评价,土石方工程爆破振动控制测试与监控等进行安排。
4.毕业设计以实践为核心
毕业设计是高等教育培养计划方案中最后一个重要的实践教学环节。在实践教学体系中,我们将毕业设计的选题贴近土木施工安全生产工作实际,学生通过自己的分析、思辨、实践,在走向工作岗位之前进行一次安全工程专业知识的综合应用与业务能力的全面凝练提升。
毕业设计题目设置要求每位指导教师尽可能结合科研课题、合作项目以及技术服务项目进行题目申报,教学虚拟题目必须由具有原型依托的企事业单位安排毕业实习,由系主任和学院对题目进行审批和把关,侧重以实践为核心。毕业设计环节已经连续完成4届,每年更新毕业设计题目,基本方向涵盖了土石方工程爆破安全设计、高速铁路路基施工危险源辨识与监测、预应力混凝土连续梁桥施工安全设计与风险管理、隧道施工安全监控、深基坑工程施工风险分析、施工现场安全管理、职业安全卫生体系、人工神经网络与模糊综合安全评价、特殊地质隧道施工安全技术、地铁盾构隧道施工安全与质量控制、病害隧道安全状态评估与整治、高层建筑消防安全设计、施工现场应急响应与救援等方面。
在每届毕业生开始毕业设计的前一学期,通过讲座方式,组织每一位指导教师向学生介绍所指导的毕业设计题目、选题要求和特色,让学生做好正式选题前的准备工作。所有题目网上申报,网上选题系统可以实现学生和指导教师的双向选择,有利于充分发挥每个学生的个性特征和兴趣爱好,同时也鼓励土木工程专业学生跨专业选报,以实现学生知识结构体系的优势互补。
毕业设计过程中,学生在指导教师安排下,协调实习企业单位展开毕业设计工作。如将隧道施工安全分析小组的学生派驻天衡山隧道工程现场,对在建隧道进行施工过程跟踪和安全监测,现场调研施工危险源并提出解决措施和对策。机电设备安全管理分析小组的学生走进英科特(宁波)机电设备有限公司进行驻厂考察,对企业生产工艺、危险化学品和安全管理进行现状评价等。
以实践为核心,校企联合的新型指导模式是土木安全工程实践教学的大胆改革与创新。新举措推行的过程中,我们意识到培养土木安全工程领域高级应用型人才,必须强调与工程一线和生产一线的实际相结合,促使指导教师真正在指导学生毕业设计上下工夫,炼内功。无形中给每位指导教师施加了压力,增强了责任,提升了毕业设计质量,锻炼了学生扎实的实践技能。
三、实践教学软环境
实践教学的软环境,包括实践教学理念、教学方法和手段、实践教学管理制度改革、教材建设、课程建设、教学与科研等,是保障实践教学模式顺利推进实施的基本切入点。
安全工程系将实验课程教学作为人才培养过程中十分重要的实践教学环节,以“工程教育回归工程”的教育理念,构建了突出安全工程技术技能培养的完善实践教学体系。高度重视实验教学的地位,将狠抓实践教学、提高人才培养质量列入专业发展规划。
在实践教学中加大投入,通过引进现代化的实验手段和实验技术,实现实验手段的现代化。建立网络教学平台,实现实验教学的网络化。全面开放实验室,建立以学生为中心的开放式实验教学模式和以自主式、合作式、研究式为主的学习模式。对开设的实验课程进行整合,对整合后的实验教学修订教学计划,制定新的教学大纲,理论教学与实验教学统筹协调,建立与理论教学有机结合,以能力培养为核心,规划合理、适用性强,效果良好的实验教学新体系。改革实验考试考核的方法,充分发挥实验考试考核对教学质量的双向调控作用,提高学生自主实验的能力。
加快土木安全工程系列教材建设,从安全工程专业特色出发,开发适合我校特色的专业课程教材或讲义,制定了五年发展规划,编写了《土木施工安全技术》、《爆炸安全技术》、《隧道施工安全技术与评价》、《安全检测控制原理及应用》、《工程结构安全检测实验指导》等教材,满足了理论和实验教学的需要,下一步重点抓好修订和出版工作。
在课程建设中,借助申报《土木安全工程》省精品课的契机,以评促建,巩固加强实践特色模式在课堂教学的导向作用,同时抓好“两个结合”,即实践教学与工程实际应用紧密结合,实验教学与学生创新创业活动紧密结合:部分实验教学项目选题来源于科研工程实践活动,指导教师也利用实验教学平台,提升教学科研能力。学生通过实践活动从事创业研究、其中1人研究成果已获得专利,实践效果显著,成绩突出。
四、实践教学设施和基地建设
自专业筹建之初,针对如何强化学生的能力培养,如何构建一个完整、科学、合理的实践教学体系就成为重点考虑的问题。通过多方面调研,确立了“建设层次系统化、工程化、开放化实践教学体系”的指导思想。我校安全工程专业的建设目标是培养满足社会需求,能解决土木工程现场实际安全技术问题的人才。因此,实验室建设也围绕如何通过实验教学,使学生进一步加深对理论知识的理解,了解实际工程中可能存在的具体问题,并学会如何将所学的理论灵活应用于工程实践,逐渐培养自己解决实际问题的能力等。
近几年,我校为了夯实实践特色教学的基础,重点进行了实验室、校内、校外实习基地的建设。在隧道与岩土工程研究所、桥隧施工地质技术研究所、岩土与环境工程研究所、岩土与结构实验中心(省重点实验室)基础上,于2001年~2005年专门筹建爆破实验室、安全工程实验室,实验面积达到200平方米,设备经费为250万元,直接服务安全工程系本科实践教学。此外,学校还建立了仿真实验室,满足了开展安全事故模拟与仿真等课程实践教学的需要。目前,分院正继续努力发展和完善安全实验室的设备投入,加强实验室管理力度,力争使60%以上的专业课程开出相关实验,开出率达到90%以上。
为了拓宽学生接触学科前沿,开阔视野,参与工程技术实践,指导学生充分利用我校拥有的道路与铁道工程安全保障实验室、交通环境与安全工程研究所、大型结构健康诊断与控制研究所、振动与噪声控制实验室等的资源优势,为安全工程专业本科和研究生实践教学服务,形成了递阶层次系统化的实验教学平台。
在实习基地建设上,我们就学校周边条件建立认识实习点,包括石家庄市内高架桥、地道桥等市政建设工地、元氏煤矿、邢台煤矿、井陉矿区、市桥东污水处理厂、河北卫星化工厂、朔黄铁路、京广铁路、石家庄编组站、上安电厂等,生产实习和毕业实习紧跟国家大型基础设施建设,在北京地铁、天津地铁、京石客专、石武客专、石太客专等项目工地与北京城市轨道交通有限公司、中铁隧道局、中铁十二局、中铁十四局、中铁二十局等多家单位建立了实习场所,与房山桥梁厂、河北金安、河北英博等企业公司建立了良好的长期合作关系。保证了我校安全工程专业学生具有充足、优质的校外生产实习与毕业实习场所,为土木安全工程实践特色教学奠定了坚实的基础。
五、结论
关键词: 安全工程; 实验教学; 创新能力
中图分类号: G642.42文献标识码: A 文章编号: 1009-8631(2011)08-0095-02
1引言
近年来, 众多学者都提出了着力提升本科教育质量的主张, 并积极建设和改进与研究型大学定位相符合的本科教育教学体系, 坚持教育目的多样性和人文主义精神的原则, 特别强调教学与科研的结合[1-8],近10 年来我校通过广泛的国内外调研,研究国内外安全工程专业人才培养的改革新动向,不断加大安全工程专业实验教学体系和教学内容改革的力度,运用新的教育理念,搭建起实验教学与科技研究平台,积极有效地引导学生开展科技研究,取得了人才培养的可喜成果。
2 转变实验教学观念,明确实验教学目标
传统的实验教学是从每门专课程总学时中划出部分学时进行实验教学,即课内试验。整个教学是以教师为中心,学生按照教师所“教”的内容,在有限分散的时间内完成规定的实验。使学生在整个实验教学过程中处于被动接收状态,也使得学生的主观能动性和创新性受到了严重限制。尽管我们在实验教学改革方面做了很大的努力,但由于将实验教学变成课程理论教学的辅助活动,致使实验教学没有独立的体系,教学内容和方法陈旧。建立适应研究创新型人才培养的实验教学观念、体系和内容等问题并没有得到根本解决。与我校建设世界一流研究性综合大学的目标差距较大。根据系统科学理论,教学体系应由理论和实验教学两大部分组成,理论与实验教学的关系不是主从关系,而是辩证统一的关系。实验教学相对于理论教学更具有直观性、综合性和创新性,也更能激励学生的好奇心和创造性,对于提高学生的综合素质、工程实践能力和科技创新能力具有不可替代的重要作用[1-4]。安全工程是是一门实践性很强学科。因此,在实验教学中明确地提出了“实验教学不仅是全新的实践性教学环节,也是培养学生研究创新意识和动手能力的重大途径”。我们在实验教学改革中坚持“实验课程系列化,实验对象层次化,实验内容现代化,实验管理规范化”原则。实验课程教学培养创新能力的目标是:培养学生掌握专业基本技能,提高实际动手能力和创新能力。
3 构建实验教学体系,更新实验教学内容
随着课程体系和教学内容改革,实验教学体系改革就成为本专业教学改革的重点。10年我们开始实行实验教学单独设课的教学改革。开设了5 门实验课程。分别是安全工程专业实验、课程设计、综合实验、科研训练、开放实验,实验总学分15学分。专业实验和课程设计由学生2 人1 组完成,综合实验由学生3 人1 组完成。完成实验的优秀学生可进入科技研究与创新实验。专业实验和课程设计教学目标是以几门基础和专业理论课的知识为基点,融实实验理论、实验知识和实验技能为一体,培养学生的基本试验思想、实验方法、实验技能和综合应用能力。综合实验、开放实验和科研训练教学是以课群为起点,主要是培养学生综合应用知识,分析、处理实际问题的能力和自主实验意识。
实验教学内容体系是实现教学目的具体体现,也是实验教学改革的难点。我专业的实验教学内容改革的措施是,研究确定新的实验内容,教师集体评议验收,编写实验指导书和投入实验室使用。“211 工程”一、二期建设、 “本科教学”建设、国家及省级精品平课程建设、国家特色专业建设、学科建设以来,安全工程实验教学投入近300 万元,目前共有1 个实验室,建设面积约1500M2。自主研发出新型燃烧爆炸参数(爆炸压力、火焰速度、爆炸温度等)测试实验平台、物质危险性参数测试平台、云雾形成和点火控制系统实验平台、粉尘爆炸研究实验系统、阻隔防爆实验系统、爆炸抑制研究实验系统和爆炸泄放实验系统等,共计40 多台套仪器设备。这些实验设备开出25实验,在学生动手能力和创新能力培养中发挥了很大的作用。我校安全工程实验教学内容见表1和表2。
4 改革实验教学方法,探索创新能力培养
教学方法的改革是实现教学目标、培养学生科技创新能力的根本保证[2]。随着实验教学课程体系和教学内容的改革,如何探索培养学生的创新意识和能力是亟待解决的首要问题,这就要求我们必须在实验教学方法改革上努力工作。我们具体做法是运用启发式教学,注重调动学生的主观能动性。根据不同的实验教学内容和学时,采用不同教学方法。指导教师只讲注意事项、新仪器仪表使用方法,对学生实验中提出的问题进行答疑,启发和鼓励学生独立思考和克服困难,使学生通过自己完成实验,提高分析解决问题的实践动手能力。实验课程成绩由预习、实验操作、实验记录、实验作风、回答问题、组织管理、实验报告7部分组成。具体评分标准见表3。
几年来的实践表明,这样的实验教学调动了学生实验的兴趣和主观能动性,而且大部分学生都能针对实验现象进行讨论并提出见解,大幅度地提升了实验课程的教学质量。
对于实验成绩优秀且有积极性的学生,每学年开设自拟实验。学生可根据自己的兴趣和实验条件,提出实验。学生自己认真查阅资料,精心设计实验方案和确定实验方法。指导教师加强实验过程的考察、质疑。通过实验,学生普遍反映“既感紧张,又感兴趣”,“既提高了我们的实际动手能力,又提高了创新思维能力”。
开展研究性教学,探索学生科技创新能力培养。由于我校安全学科的实力比较强,每年都承担十几项安全科研课题。我们采取多种鼓励措施,鼓励老师将在研课题内容列入科研训练课题,采用同学参加的科研课题的研究形式来培养学生的创新能力。同学充分利用课余时间和假期参加各类国内外学者的讲学。老师就科学研究课题方法、研究团队的协调作用等方面进行讲座,有计划有步骤地的逐渐培养学生的研究意识、团队精神和研究能力。学生根据研究内容和要求,查阅文献资料,拟定实验研究计划和方案,选择实验仪器和设备,完成实验内容。近三年来,参加研究性科研训练的本科生达60多人次,指导学生完成各种研究内容达20 余项。如由2 名本科生组成的小组在参与国家重点基金研究项目的“气溶胶云雾形成理论和实验研究”研究课题中,提出的云雾爆轰波传播胞格结构和爆炸参数测定技术思路新颖,方案切实可行。在教师的指导下通过学生的协作攻关,研究小组经过大量实验提出了燃料液滴云雾机理,在国内一级刊物《爆炸与冲击》上发表了论文。
5 结语
经过几年努力,我们根据安全工程实验教学特点,将培养大学生工程实践和科技创新能力放在首位,探索了专业课教学中培养研究型人才的途径。虽然我校安全工程经过几年建设已经列入国家第一批高等学校特色专业建设,但我们应以此为动力, 继续加强课程实验教学环节建设, 改革实验教学的形式和内容, 争取开设更多的综合性、设计性和创新性实验。
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关键词:安全工程;课程建设;协同创新
作者简介:张洪杰(1982-),女,辽宁铁岭人,武汉科技大学资源与环境工程学院安全科学与工程系副主任,讲师;向晓东(1958-),男,四川宣汉人,武汉科技大学资源与环境工程学院副院长,教授。(湖北 武汉 430081)
基金项目:本文系武汉科技大学教学研究项目“培养适合社会发展需求的安全工程创新型人才新模式的研究与实践”(项目编号:2012X94)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)20-0074-02
随着社会的进步和经济的发展,对安全工程专业人才的需求越来越广,已经由原来的矿山、冶金等传统行业扩展到石油、化工、机械、建筑、航空、交通、信息等领域,同时也对安全工程类人才的综合素质提出了更高的要求。[1]社会的需求推动了安全工程课程体系的革新,产学研一体化的理念已经渗透到诸多高等院校,人才的培养要围绕社会的需求,课程体系的组织和安排要为素质型、能力型人才的培养提供保障。在此背景下,武汉科技大学多年来以专业素质教育和实践能力培养作为课程体系设置的核心思想,搭建了从安全管理到安全技术的系列化安全工程专业平台课程,包括:安全管理、安全系统工程、工业通风与除尘、建筑施工安全、起重运输安全、电气安全等核心专业基础课。
本文介绍了武汉科技大学在构建安全工程专业平台课程体系过程中,运用协同创新的理念,探索教师与学生在教学活动中实现协同创新的手段和方法,培养理论与实践能力兼备的高素质复合型人才。
一、大学协同创新的内涵及基本特征
1.大学协同创新的内涵
“协同创新”是指创新资源和要素有效汇聚,通过突破创新主体间的壁垒,充分释放彼此间“人才、资本、信息、技术”等创新要素活力而实现深度合作。[2]大学协同创新的内涵是十分丰富的,它既可指大学内部,如精神、理念、制度等要素之间的协同创新,也可指大学外部,如大学与政府、企业、科研院所等之间的协同创新。[3,4]大学协同创新更为强调大学的主体作用,要求大学在协同创新中增强主体性,发挥参与、引导、指导、控制等作用。
2.大学教学协同创新的基本特征
协同在大学教学中的运用,使教与学和谐统一,有利于培养出创新人才,实现教学创新。它具有以下几个方面的特点。
(1)系统性。大学教学协同创新要求教学按照其自身的目标、结构和功能,必须循序、系统、连贯地进行。教师在教学创新目标之下,按照规定的教学内容,采用合适的教学手段或方法,切合学生掌握知识和能力发展的顺序,保证学生获得系统的知识及对知识的充分理解。同时改变过去只注重教师的“教”,而忽略学生的“学”的现象,使以教师为主导的教授活动与以学生为主体的学习活动两个方面有机统一起来,相互激励,共同进步,提高学生的综合素质及创新能力。
(2)接续性。接续性体现了教师与学生的相互作用是一致的、连续的。教师与学生之间思想的交流、碰撞和融合,使得知识传承、智慧涵育承前启后、继往开来。接续性也说明了教学周期的周而复始,连续运转,前一阶段的交流孕育着后一阶段的发展,并成为后一阶段发展的动力,最后导致整个创新性教学过程的可持续发展。[5]
(3)涵容性。教学的协同创新实现了教学的真谛,教学协同,使教师和学生不再是主动与被动的关系,而是双方共同投身于教学之中,各自敞开自我、接纳彼此,相互配合、共同参与教学活动。教学过程成为共同思想、情感交流与分享的场所。[5]在师生情感交流中,缩短了师生间的心理距离,鼓励了学生独立思考、敢于发言争辩的能力,珍视了学生独立的见解,使学生产生愉悦、轻松的心境,这样学生就学得主动,学得积极,从而使学生学习的能力得到提高。
(4)协同性。协同是指元素对元素的相干能力,表现了元素在整体发展运行过程中协调与合作的性质。结构元素各自之间的协调、协作形成拉动效应,推动事物共同前进,对事物双方或多方而言,协同的结果使个体获益,整体加强,共同发展。导致事物间属性互相增强、向积极方向发展的相干性即为协同性。[6]教学过程充满着师生的相互关怀、理解、尊重、激励,随着师生间的思想交融,使教学进入创新的境界,实现系统和个人的双重和谐发展。
(5)发展性。动态学习方式主张学生在动态学习环境下,形成动态思维结构,达到情感能力的协调发展。这种发展是在开放思维条件下,全时空发展的学习方式。
二、安全工程专业课程建设的协同创新
要实现安全工程专业课程建设的协同创新,必须按照协同创新的需要,建立行之有效的安全工程平台课程体系及一套协同创新的机制。以武汉科技大学为例,建立了安全工程专业课程的协同创新机制。
1.教师与学生之间的协同创新
高等教育协同创新的关键是最大限度地调动和激发教师、学生的主观能动性。只有将教师和学生两个主体的主动性、积极性、创造性同时调动起来,形成思想行动上的共识,才能真正做到教学相长,才能有效提高人才培养质量,提升科学研究水平,增强社会服务能力。[7]武汉科技大学在安全工程专业建设过程中,一直倡导“教师为主导,学生为主体”的教育思想,在课堂教学中确立学生的主体地位。
(1)课程组织建设。教师在选择教材和准备教案时,在学生中挑选出能力较强的学生作为教学团队的成员,让学生参与课程的组织建设工作,实现教师与学生之间的互动。学生在课前预先提出希望了解掌握的知识,课后反馈教学过程中存在的问题,对课程的兴趣明显提高。
(2)本科生参与教师科研。增强本科生参与研究的机会,提升研究意识和能力。例如,一方面本科生参与教师的课题研究,给本科生提供参与科学研究的平台。另一方面本科生在毕业设计(论文)阶段,承担教师科研课题的占48%以上。
2.教师与教师之间的协同创新
教师是教学活动的主导者和实施者,是提高人才培养质量的关键。要培养学生的创新精神和实践能力,教师就要在实践中锤炼、积淀、提升。[8]
(1)组成教学团队。为了建立教师与教师间的协同创新机制,武汉科技大学提倡教学团队的组织模式,要求各个教学团队必须由老、中、青三个梯队组成,通过教师间的交互合作,最大限度地形成创新合力,促进教师教学水平的提高。以安全工程平台课程体系为例,“岩石力学”、“建筑施工安全”及“房屋建筑学”课程的任课教师组成了学科建设团队,在不同的教学板块间进行经验交流,将课程教学中获得的创新经验相互融合,实现了教师与教师之间的协同创新。
(2)开展跨学科研究。武汉科技大学充分整合安全工程、采矿工程、机械设计、爆破及职业危害与防护等相关专业资源,确立了武汉科技大学安全工程专业的长期稳定的发展方向,在各位教师的协同配合下安全工程专业快速发展。现已具有“安全科学与工程”一级学科博士点,且为湖北省重点学科。
3.学生与学生之间的协同创新
学生与学生之间的协同创新就是在学生之间建立起一种协同学习的关系,在协同学习过程中,激发每位学生的创新能力。[9]在“安全人机工程学”课程学习过程中,教师将学生的成绩划分为三部分,即平时成绩、考试成绩及课件准备及讲解分数,适当增加课件准备及讲解分数所占比例,要求各小组成员准备教学内容,学生表现积极踊跃,从“作业场所安全、机械设备安全”到“汽车安全、ATM的设计”,甚至是“水龙头、菜刀的安全设计”,内容充分丰富多彩,其他小组成员积极点评,教学气氛活跃,学生在互动过程中充分理解掌握了“安全人机工程学”课程的内容及精髓。课下同其他小组的同学交叉学习,提高了学生的学习积极性和创新能力。
4.课程与课程的协同创新
安全工程专业的课程设置,注重“知识传授、能力培养、素质提高”三结合,开展教学改革。
(1)更新课程知识。结合前沿成果更新课程内容,使课程设置与创新型人才培养的要求紧密关联。例如,在讲授“安全评价”课程过程中,为了更好地让学生掌握“安全评价”过程,增加了安全评价实践教学内容,要求学生针对实例,如“校园、实验室、图书馆”等进行安全评价。结合武汉科技大学安全工业专业毕业生的主要就业方向,开设了“建筑施工安全”及“起重运输安全”等课程。
(2)注重能力培养。本专业以“夯实基础,拓宽口径,增强能力,提高素质”的教学理念为指导,设置本专业课程群和实践创新训练体系。
(3)开设人文社科类、经济管理类、科技类、创新训练类等课程。对于学生素质拓展,要求学生必须修满创新教育3个学分及第二课堂3个学分。
5.课程与实践协同创新
注重学生实践能力培养,搭建了“课程实验、校内实践、课外科研”的实践教学体系。
(1)课程实验教学体系。建立基本型、综合设计型、研究创新型的实验教学模式,开放、探究、任务驱动型的实验教学方法,将科研成果融入实验内容;开展实验教材建设。建立校内实验教学系统,采用全开放式的教学模式,学生在教务系统中选择后可随时到实验室进行课外实验,丰富了学生的课余生活,增强了学生的动手能力。
(2)校内实践创新体系。导师制指导学生科研,为学生毕业设计、课外科研、竞赛类立项和自主开展创新研究型项目提供支撑,建构了校内实践基地,提升实践教学质量。
(3)课外科研。通过导师选题,组织本科生在课外进行科学研究活动,促进学生对学科研究方法的理解,加深学生对学科应用实践的认识,及早进入学科前沿。
6.校内资源与校外资源协同创新
通过多元渠道吸收国外高校的先进经验,提高专业办学水平和质量。[10]
(1)专家讲学,如邀请中钢集团武汉安全环保研究院、武钢安全环保部等单位专家为本专业兼职教师进行授课。
(2)联合培养、合作办学。与美国桥港大学、德国德累斯顿工业大学、澳大利亚埃迪斯科文大学等多个国家开展学生的联合培养与合作办学,促进学生知识的交融,拓宽了学生的学术视野,提高了人才培养质量。
(3)建立校外实习实训基地。本专业结合自身特色与毕业生就业情况,与武汉钢铁(集团)公司、金山店铁矿、中交二航局等企业建立了一系列校外实习实训基地。
(4)与武汉大学、华中科技大学等院校建立教师互派、学生互换及学分互认等机制,鼓励学生到外校学习,发挥优势、弥补不足,有效扩展了学生的知识获取空间,激发学生创新潜能。
三、结论
社会对安全工程专业人才的需求不仅仅停留在基本的理论基础和技能要求,同时还要求学生要具有创新意识、创新思维及创新能力。在安全工程专业课程的教学实践中,运用协同创新的基本理念和教育思想,结合安全工程专业特色,构建了以协同创新为主题的教学模式和教学环境,提出了“教师与学生协同、教师与教师协同、学生与学生协同、课程与课程协同、课程与实践协同、校内资源与校外资源协同”的安全工程专业课程建设的协同创新机制。安全工程专业课程建设的协同创新机制的实施,对提高安全工程专业学生的实践能力和创新能力产生了积极作用。
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关键词:计算机犯罪侦查;信息安全;培养方.案;课程体系;
中图分类号:G642 文献标识码:A
1 引言
随着信息化的发展,虚拟空间的计算机犯罪呈快速发展的趋势,严重影响了信息化社会的健康发展,影响了现实社会的社会安定、社会安全和国家安全。为了应对新型的计算机犯罪问题,公安部组建并成立了公共信息网络安全监察局,并拥有覆盖全国的相关机构,以处理不断增多、形式多样的计算机犯罪问题。在和公安部下属的院校、研究所,以及普通科研机构中科院下属的软件研究所和高能物理研究所,北京大学、武汉大学等高等院校也展开了对计算机犯罪问题的研究工作。
信息安全学科是由数学、计算机科学与技术、信息与通信工程等学科交叉形成的一门综合性学科。信息安全专业是一个综合性的专业,它以计算机、通信、数学、法学等专业为基础,主要研究领域涉及现代密码学、计算机系统安全、计算机与通信网络安全、信息系统安全、电子商务/电子政务系统安全、信息隐藏与伪装等。
计算机犯罪侦查专业目前主要在公安院校设立,2004年首先在中国人民公安大学、沈阳刑警学院的计算机科学与技术专业发展而来。本文结合作者在中国人民公安大学信息安全工程系的教学工作,就如何在计算机犯罪侦查专业教学中设置信息安全相关课程进行了探讨,包括课程设置、实践环节设计、实验室建设等内容。
2 课程设置
2.1 课程设置原则
课程设置要符合专业知识体系特点,由于计算机犯罪侦查专业是交叉学科,要求的基础面比较宽,不可能开设所有相关的专业基础课,因此对这些基础课程必须进行一些取舍。专业课程设置可分为专业基础课、专业主干课、专业提高课和专业实验实践课。为了培养多方面多层次的人才,在课程设置上还应注重多层面内容的结合,特别加强了专业实验实践教学来提高学生运用知识的能力。其中在专业提高课中,注重学生的分流,对有深造愿望的一部分学生加强专业理论的学习,对就业的大部分同学加强专业知识的实践运用。专业实验实践课程主要加强在公安实践中的专业知识的运用。
课程方案基于2004年版中国人民公安大学计算机犯罪侦查专业培养方案(以下简称原有方案)的课程体系进行设计,参照了国内外院校信息安全专业课程设置的相关材料,既体现计算机科学与技术学科基础,突出信息安全学科专业方向内容,同时又保持我校公安侦查特色与优势。
2.1 课程设置方案
根据原有课程设置方案,计算机犯罪侦查专业课程设置大致分为通识教育内容、专业教育内容和公安学教育内容三个部分,每个部分又包含若干个知识体系。通识教育内容包括:人文社会科学、自然科学、思想教育、外语、计算机信息技术、体育和实践动手能力训练等7个知识体系。专业教育课程大致包括:专业基础课程、专业主干课程、专业提高课程、专业实验实践课程等4个知识体系。公安学教育内容包括刑法学、公安学、侦查学、刑事科学技术、治安学和警体技能等6个知识体系。
参考全国高校本科信息安全专业本科教学规范和相关高校计算机学院信息安全专业的人才培养方案,结合公安业务部门一线需求实践,保留我校计算机犯罪侦查专业的特色和优势,我们可以对原有方案的课程设置做如下调整:
(1)大学通识教育课程和公安学课程类保持不变。
(2)对专业基础课程进行调整,使其涵盖数学、计算机、电子、通信学科的基础内容。在原有方案中,增加“电路与电子技术”、“通信原理”两门课程。同时把“离散数学”改为“信息安全数学基础”,增加数论和群环域等代数内容,侦查学课程只保留侦查学概论(公安学课程类中已讲)、侦查程序内容。
(3)对专业主干课程进行调整。专业特色课程包括原有方案的“现代密码学”、“网络安全”、“信息网络安全监察技术”、“计算机犯罪侦查技术”,以及新增的“信息安全体系结构”和“计算机犯罪取证技术”。
(4)在专业提高课程中,对专业提高课进行了增减,包括原有“数字信号处理”、“嵌入式系统”、“多媒体技术”、“JAVA与面向对象程序设计”、“Linux原理与应用”以及新增的“信息隐藏与数字水印”、“电磁防护与物理安全”、“信息内容安全”、“信息安全新技术讲座”、“电子取证技术”和“网络程序设计”等。调整后的提高课程,增加了信息安全与计算机侦查技术的知识广度,同时加强了学生程序开发能力。专业提高课程是按知识结构进行了简单的分类,而在学生选修课程时可以打破选修方向限制,可根据兴趣同时选修每个方向的每门课程。
(5)专业实验实践课程,在下一节介绍。
表1给出了计算机犯罪侦查专业方向的课程设置方案。
3 计算机犯罪侦查专业实验实践教学的设计
计算机犯罪侦查是一个实践性很强的学科,尤其适应公安网监等部门的业务要求,要求学生有更强的解决实际问题的能力,计算机犯罪侦查专业必须加强实践环节的教学。因此我校特别加强了专业实验实践课,包括独立实验课程、专业课题设计、项目实践、毕业课题、科技创新、公安认知型实践、公安专业业务实习等多种形式。
(1)专业实验课程。包括原有方案中的“密码技术应用实验”、“微机系统与接口实验”、“计算机取证技术训练”和“计算机组成实验”,以及新增的“计算机网络实验”、“信息安全综合实验”、“网络安全实验”等。
(2)专业课程设计。在专业课教学中,由任课教师安排组织学生组成若干项目组,根据教学内容设计题目进行编程开发和系统实现。可进行“嵌入式系统设计”、“计算机网络系统设计”和“信息安全工程系统设计”等一般性课程设计,也可以进行“程序设计综合训练”、“信息安全系统软件”等大型应用软件课程设计。
(3)项目实践。引导有特长的学生参与到系部老师在研的项目中,进行实际项目开发与工程实践。
(4)科技创新。系部资助经费,鼓励学生参加程序设计大赛、电子设计大赛、嵌入式系统大赛、科技创新或发明大赛、创新或创业设计大赛、撰写学术论文等。
(5)毕业课题设计。由指导教师确定题目或结合公安实习单位相关项目,进行技术专题研究或工程设计。
(6)公安认知型实践。主要在大一和大二的暑假,要求学生参与基层派出所工作,初步了解基层公安工作,树立警察意识,培养警察职业的感性认识和适应能力。
(7)公安专业业务实习。大三和毕业实习中,深入了解公安业务,参与到网监部门工作,掌握警察执勤办案程序,并结合所学计算机犯罪侦查专业,参与到实习单位项目开发中,培养独立工作能力。
表2给出了一个计算机犯罪侦查专业的实践教学的安排。
公安大学计算机犯罪侦查实验室结合了公安专业特色,目前建了计算机基础实验室、计算机软件工程实验室、计算机硬件实验室、网络攻防实验室、计算机犯罪侦查实验室和信息安全实验室。我校信息安全工程系和安全防范系合作申请部级“电子证据实验室”,主要以我国公安、司法部门针对计算机犯罪应用的法律和技术方面相关需求为导向,开展面向电子证据取证的技术、标准、检验方法、取证模型等领域的研究。
公安大学计算机基础实验室主要完成全校计算机公共课的实验教学。计算机软件工程实验室主要面向计算机犯罪侦查系专业课学习,可进行软件工程、面向对象语言等教学实验。计算机硬件实验室为“数字逻辑实验”、“微机系统与接口实验”和“计算机组成实验”等实验教学服务。网络攻防实验室主要进行网络攻击与防御技术、计算机病毒原理与防治、入侵检测等实验教学。计算机犯罪侦查实验室主要进行计算机犯罪侦查技术、计算机犯罪取证技术和侦控、监控技术的教学实验。信息安全实验室主要为现代密码学等相关内容的教学实验服务。在申请的“电子证据实验室”将为学生可以提供计算机犯罪侦查和电子取证的综合软硬件的实验实践场所。
关键词:安全工程;校企联合;培养模式;课程体系
一、人才培养目标及课程体系的建设
1.人才培养目标。人才培养“以培养应用技术型人才为目标,以化工、建筑安全为专业教学方向,以实现人才培养与企业需求紧密衔接为重点,以实习实践课程由校、企共同指导考核为特色。”培养掌握安全科学与工程基本理论,具备扎实安全工程专业知识、工程实践能力和创新精神的高级应用技术型人才。2.课程体系的构建。提出“通识培养+联合培养”课程设置方案;通识培养阶段为第1~6学期,包括德育、外语、身心素质、基础课和专业基础课系列;联合培养阶段(与企业联合培养)为第7~8学期,包括应用专业类、技术研究类、创新创业类和国际拓展类四个方向。其中,通识培养阶段的专业基础课系列分为应用专业、技术研究、创新创业和国际拓展四类(第5~6学期),学生可以对这四类进行选择,但必须与联合培养阶段的方向一致。通识培养阶段主要为理论课,联合培养阶段主要是实践课程。(1)理论教学内容的优化。首先,收集国家安全行业的最新法律、法规及相关研究单位的最新技术研究成果。然后到化工、建筑类企业进行调研,与往届在相关企业工作的毕业生进行访谈,分析企业现场工作急需的安全知识及技能;为课程教学内容的优化及应重点讲解的内容提供现实依据和理论依据。例如,了解当前化工企业安全监管过程中存在的关于企业选址、布局及生产中的隐患问题等,有针对性地调整化工安全等相关课程内容,删除与当前规定不符的内容,由董文庚老师等与企业合作开发编写《化工安全原理与应用》《安全检测》等教材。(2)实践教学体系的改革。校企共建实践教学体系必须以专业岗位需求为目标,构建实践教学体系的内容与形式,优化实践教学的各个环节,强化实践与理论之间的有机结合,实现应用型人才培养的整体功能。首先,积极向学校争取实验室建设资金,完善本科实验条件。其次,实习的教学要求在合作企业中进行,部分专业课的学习、个性化教育和毕业设计都要求与企业导师结合。把行业、企业的一线需要作为毕业设计选题来源,毕业设计(论文)指导教师选取“专职教师+兼职教师”相结合的双导师制,技术主要由企业导师负责,进度及格式等由专职导师负责,实现学生技能方面的零距离就业。3.实践教学基地的建设。按照“校企联手,双向互动”的思路以及校企资源优化整合的建设目标,与石药集团、河北诚信化工、河北电力建设集团、河北道桥交通集团有限公司等联合建立校外实习实践基地,争取企业为学生实习提供食宿的经费。与安监局、企业合作,共建“河北科技大学安全培训中心”,获得住建部“一级机电建造师继续教育培训”资质,成为集教学、实习、培训与技术服务为一体的开放型综合实践基地。
二、教师队伍建设及教学方式改革
1.教师队伍的建设。建立一支知识、技术共享的“双师双能型”专兼职教师队伍。首先,以共建的实习基地为基础,安排专职教师进企业进行工程实践锻炼,提高专职教师的工程实践能力,实现“大学为企业人才进行理论提升,企业为青年教师进行工程实践培养”的目标。另外,建立强大的兼职教师队伍,主要由两部分组成:一是聘请行业内具有注册安全工程师资格或高级工程师资格的技术人员;二是在实习阶段聘请企业实践能力强的技术人员为校外实习导师。学校还出台“双师双能型”型教师队伍建设的鼓励政策,如青年教师有3个月以上的工程实践,评职称时优秀考虑。学校还每年定期组织部分教师去国内其他高校进行短期访学,提高专职教师的教学实践能力,调动兼职教师的教学积极性。2.教学方式的改革。为充分体现教师的主导和学生的主体地位,全面推行案例教学、项目教学;充分利用现代多媒体,声情并茂与视听相结合,使传统教学中抽象的难以理解的内容通过视频、图片的形式,直观清晰地呈现在学生面前。校企共同设计教学方案和教学内容,共同开发教学课件和教学资源,理论教学内容以学校教师为主,案例及实践教学内容以企业兼职教师为主。
三、教学效果考核体系的构建
1.加大理论课课上讨论、回答问题、作业成绩比例,占总成绩的30%~50%,每次课程结束后评出成绩交给授课教师;实现对整个学习过程的考核,规范学生的学习方式,提高学生的学习积极性。2.实践课程采取答辩与作业相结合的形式考核,加强对学生理解、分析和综合解决能力的考核。答辩组由学校教师和企业教师组成。校企合作共建人才培养体系实现了河北科技大学理工学院向应用型大学的转型,发挥了学校理论教学、企业工程实践有机融合的特长。通过共建校企大学生工程实践教学基地、联合培养的课程内容、双师型教师队伍等,提升校企共建的人才培养能力,不但推动了安全工程专业学生“学以致用、学以致产”的步伐,还锻炼了青年专业课教师、企业技术管理人员的工程教育、实践能力。
参考文献:
[1]孙香云.关于高职文科专业校企共建人才培养模式的探索[J].广东交通职业技术学院学报,2014
【关键词】教学改革;矿业工程;培养模式;教学手段;立体化教材
1引言
教育信息化发展的新时代,我国高等教育正逐渐从精英教育向大众教育转型,而人才培养的质量与社会发展的需求之间的矛盾越来越突出。一方面,当前学术科研的发展使得越来越多的人才涌入了高校,其教学能力与职业理念还有待提升,而且新老教师之间的更替缺乏交流;另一方面,学生的基础理论知识良莠不齐,有些学生的学习能力与自主性有所欠缺。特别地,相当多的大学生将“60分万岁,多一分浪费”当成一种信念,“选修课必逃,必修课选逃”当成口号,渐渐地对大学的课程没了兴趣和积极性,使得教与学在某种程度上出现了一定的分歧。因此,高校教师必须寻求更为多样化的教学资源与积极有效的教学手段给学生一个优质鲜活的教学课堂。随着计算机的普及与多媒体的推广发生了巨大的变革,传统的教学模式渐渐淡出历史的舞台,个性化、自主式学习已经成为普遍的需求,立体化教材、微课与翻转课堂的兴起正是教育信息化的产物。其中,教学资源的立体化和教学手段的信息化、网络化是其重要的组成部分[1]。关于立体化教材,国内外有多种说法,“一体化教材”或者“多元化教材”,英文称为“integratedtext-book/coursebook”。我国最早在2001年教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中提出了立体化教材的建设。其真正含义是立足于现代教育理念和计算机网络技术平台,以教学应用的主教材、参考书、学习指导书等传统纸质教学资源为基础,借助电子教案、CAI课件、网络课程、仿真教学系统等多种教学手段与教学工具,并结合学科建设与可持续发展的策略以汇聚多层次更全面的教学内容、教学重点与教学思想,最大限度地满足教师教学需要和学生学习的目的,即媒体呈现的立体化,教学设计的一体化,教学应用的多元化[2,3]。此外,立体化教材的设计有效地结合了现代建构主义学习理论,教与学不再是单纯的知识传授与接受,而是学习者在已有的知识背景和一定社会文化环境中,自主进行新信息的加工与现实意义的建构和整合。而建构主义教学理论借助多媒介、多形态、多元化的现代信息技术为高等教育提供了创新的教学理念、互动式教学系统,在教学形式和教学内容上有效地协调了教与学的辩证关系,近年来兴起的翻转课堂正是新型立体化教材建设的真实体现。然而,尽管高等教育教学工作中立体化教材建设发展迅速,但仍存在着诸多问题需要进一步改进和完善,以矿业工程类学科的立体化教材建设为例,主要表现在以下几个方面[4,5]:(1)立体化教材建设数量众多,内容比较繁杂,本质认识尚浅,多媒介、多元化往往只是教材的外在形式,特别是立体化教材设计与教学内容编排匮乏,建构主义学习理论很难有效开展。(2)立体化教材的内容和形式在编制过程中由于团队或个人制作的差异存在着不同步与不协调,而且新老教学理念的转变使得老教师的教学思想得不到有效的传承。(3)目前的立体化教材缺乏科学、规范及成熟的评价标准,致使立体化教材的建设质量良莠不齐,矿业工程类学科立体化教材建设和开发规范不统一,针对不同区域有不同的教学方案,通用性较差,学生在理解上容易出现误区。(4)立体化教材建设交互性、互动性不强,没有支撑理论与实践结合的平台,无法满足学生自主学习的需要;而且,学生能够接触的实践环境非常有限,尤其对女生来说,煤矿领域就是她们的禁区;而偏重理论上的构建,便缺乏具体使用过程和效果的实践研究。这一方面也是矿业工程类学科的立体化教材建设的难点和重点。这样,学生们很难掌握课堂中的知识点在实际应用领域中的真正意义,不能很好地满足教学实际要求。现有的多媒体课件基本上是将文字叙述结合图片和有限的视频传输信息,使得学生在理论和实践结合的过程中差异较大,甚至在实践活动中出现偏差。因此,完善教学资源,强化教学理念,开发出适应教育信息化发展新时代的创新教材,对提高高等教育教学质量和提升大学生专业知识素养具有重要的现实意义,也是本课题研究的重要内容。此外,高校生源与教师资源匹配失衡,师生之间的沟通交流匮乏,有些课程需要根据教学内容开设相关的课程设计以检验学生的实践活动能力,这往往使得学生们在教师有效的时间内得不到全面的指导,特别是大四本科生面临的毕业设计。通常情况是教师们既要做好自己的本职工作,又要指导本科生做设计或者论文,而且有的教师还需要时间指导自己带的博士硕士研究生,很多时候因为精力有限而不能做好本科生设计或者论文的指导者和督导人。结合当前情况,本研究以作者主讲的《矿井瓦斯防治技术》课程为例,通过教学资源的多媒介、多层次开发与教学手段系统化、现代化应用,编制出适应教育信息化发展新时代的立体化教材;并结合博士、硕士、学士梯队式建设的毕业设计理念,通过专业课程设计的互动互学与团队实践研究,实现培养具有综合能力复合型人才的目标。本研究对高校立体化教材建设和毕业设计理念的构建有着一定的指导意义和应用前景。
2立体化教材建设与梯队式毕业设计理念构建
2.1立体化教材建设内容及表现形式
矿井瓦斯防治课程主要介绍矿井瓦斯喷出及防治、煤与瓦斯突出机理、特征和分布规律、煤与瓦斯突出预测与防治技术、矿井瓦斯爆炸灾害及其预防、矿井瓦斯抽采技术等。随着国家安全监管总局对矿井瓦斯防治工作的强化和能源危机与环境污染的日益加剧,矿井瓦斯的防治与开发利用显得尤为重要。因此,安全工程专业培养目标要顺应当前社会、经济和科学技术发展需要,培养出能够运用自然科学基础理论和安全科学、安全技术及工程等专业知识进行系统安全分析、安全设计、安全评价,并能够解决生产、管理、事故处理等现场中复杂的安全工程问题,成为具备安全工程师素养,能从事安全工程技术和安全工程管理的应用型高级工程技术人才。进而,安全工程专业课程教学需要理论知识结合实验实践研究及相应的课程设计以更全面的教学手段提高教学质量和教学效果,推动高等教育的教学改革[6]。本课程在选用国家高等教育规划教材的基础上,参考其他高校矿业工程类学科教材,以现代教育思想指导课程的改革,从认知规律入手,编排教学内容;并通过实验实践内容检验学生对知识的掌握程度;进一步开设瓦斯等级鉴定与瓦斯抽采设计的课程设计环节以加强学生对工程实际应用的理解;特别地,应用煤矿仿真模拟教学系统以独特的三维仿真技术将煤矿井下环境完整地呈现,全新的三维仿真交互操作突破了以往传统的教学方式,让学生能够以多种视角对井下环境进行多维度的学习和认识。首先,结合建构主义教学理论进行教学内容的设计与教学手段的选取,即主教材、参考书、指导书、学术前沿与学科发展资料库、试题库等教学资源的编排与电子教案、CAI课件、网络课程、仿真教学系统等多种教学手段的应用,以适应矿业工程类不同学科立体化教材建设。具体来说,1)根据培养计划制定课程方案:矿井瓦斯防治技术学习导言、教学提示、学习提示等。2)以章为单位设置教学纲要:教学基本要求,知识点、要点归纳,要点、难点剖析,典型案例系统分析。3)多媒体教学方案:弥补现有电子教案的不足,及时更新矿井瓦斯防治技术的研究背景;运用文字、声音、图像、动画效果相结合的教学手段,多角度、多方位配合学生的认识规律和思维过程;并根据培养目标和教学要求,适当增加师生互动环节,充分调动学生学习的积极性与自主性,强化学生在实践研究中的理论基础知识。4)矿井仿真模拟教学系统:学生能够亲身感受到矿井瓦斯灾害防治中的各种场景,打开了女生们不能跨越的煤矿领域的禁区,有效地带动学生们学习和研究的积极性,为提高教学质量、突破教学难点、增强教学效率奠定了基础。5)学术前沿与学科发展等教学素材资料库:紧随网络信息化时代的发展,搜集整理当前学术前沿与学科发展的最新教学资源,以实现教学型大学向教学科研型大学的转变。包括:瓦斯灾害防治技术在煤与瓦斯突出大、中、小不同类别矿区的教学案例、防突措施、瓦斯抽采技术、煤层开采的主要技术与煤层注水、水力冲孔、水力压裂、水力割缝等辅措施,以及应用与实践案例库。最后,根据考核要求选择考试题型,含选择题、填空题、计算题、综合论述题等。其次,在实验实践环节中,安排布置相关的实验内容:1)了解煤层瓦斯含量快速测定原理,掌握利用WHK-I型煤层瓦斯含量快速测定装置测定煤层瓦斯含量的步骤、方法,能够在煤矿现场进行煤层瓦斯含量测定。2)掌握落锤法测定煤的坚固性系数f的方法、步骤,了解坚固性系数f值在煤与瓦斯突出危险性预测中的应用。3)明确煤的瓦斯放散初速度指标(ΔP)的物理意义及其瓦斯渗透和流动规律;了解WT-1型瓦斯扩斯速度测试仪的结构和工作原理;分析掌握煤的坚固性系数与煤的瓦斯放散初速度的关系。4)通过煤矿瓦斯爆炸实验了解煤矿井下瓦斯爆炸的主要特征参数和基本特性。最后,进行实验室相关数据的测试分析以及学生的互动交流等。接着,开设瓦斯等级鉴定与瓦斯抽采设计的课程设计中,根据安全工程专业教学培养计划的要求,学生在学习完矿井瓦斯防治课程后,进行该课程的实践环节:1)矿井瓦斯等级鉴定工作,以矿井瓦斯防治课程的基础知识和基本理论为基础,掌握有关等级鉴定测点布置、测定路线以及相关数值计算方法和技能。主要目的是使学生深入理解矿井正常生产情况下,依据测点布置原则、测定路线,计算相应的绝对和相对瓦斯涌出量进而判定矿井瓦斯等级。2)矿井瓦斯抽采设计工作,根据课程设计大纲的要求,完成某综采工作面本煤层抽采设计,编写出设计说明书并绘出抽采钻孔布置平面图和剖面图、工作面瓦斯抽放系统图。其目的是通过课程设计加深对矿井瓦斯防治和相关课程专业理论知识的理解。综合应用理论解决实际问题,培养学生计算、绘图和设计的能力,为毕业设计奠定基础。最后,通过煤矿仿真模拟教学系统的顺序模式或者自由模式,实现全新的三维仿真交互操作模式。即要么根据煤矿安全生产的工序流程与提示进行学习与操作;要么按照学生自身需求有针对性的深入学习。学生通过了解与完成在虚拟的井下环境中的相关任务流程后,发现问题并及时解决,以便于深入了解瓦斯防治技术在煤矿开采中的应用。
2.2梯队式毕业设计理念构建
如果说立体化教材建设是学校软环境建设的第一要素,是提高教学质量的根本保障,那么,学生的实践研究能力就是检验应用型工程技术人才的重要标准。针对高校生源与教师资源匹配关系的问题,本研究提出了梯队式毕业设计模式。其理念的构建是基于大四本科生毕业设计而提供的学习平台。该平台是以相同的研究课题为基础,以博士研究生的工作为主导,硕士研究生的工作为重要支柱,本科生的研究工作为辅助和分支,建立一个梯队式的研究合作团队。梯队式毕业设计模式通过博士和硕士研究生的工作带动本科生的研究工作的积极性与能动性,并作为本科生研究工作的直接指导者和督导人;而本科生的研究工作最终目的是为研究生的工作提供研究素材和成果,本硕博融为一体,相辅相成。这样,一方面,通过梯队式研究团队的合作,带动了学生们互动互学的积极性,而且研究生的学习和研究经验可以为本科生的研究工作借鉴,本科生的研究成果可以为研究生的工作服务;另一方面,梯队式的研究模式可以避免学生因为种种不便不能及时和指导教师沟通交流,得不到有效的指导与帮助,而且指导教师也可以缓解由于指导学生过多带来的工作压力。更重要的一点是,梯队式的研究模式在课题组研究工作合理的任务分工下,可以有效地提高课题组研究工作的效率。通过构建梯队式毕业设计团队,使我们的教学理念和人才培养计划开辟了新方案和新思路,为我校软环境建设和教学科研型大学发展探索出一条崭新的道路。
我国环境工程专业从1977年清华大学、同济大学等一批院校开设开始,经过30多年的发展,目前年招生人数已达到2万人左右。环境工程的最大特点在于它是一门边缘交叉型的综合性学科。广义地说,几乎任何一门基础学科或工程学科的技术应用于环境保护领域都会在环境工程专业占有一席之地。在现有专业目录中,环境工程可能算得上是一门对其他各门学科的知识体系包容性很强的学科,也正是由于这一特点,我国环境工程本科专业的知识结构和教学计划自专业创建之始至今一直处于发展、完善之中。
虽然各高校的环境工程专业已统一相同的名字,但各高校依旧保持了传统的特色。全国各院校环境工程专业的培养体系也呈百花齐放、多种特色并存的特点。一般环境工程专业教学体系强调基础教学,以环境工程原理为专业基础,以水污染控制工程、大气污染控制工程、噪声污染控制工程、固体废物处理处置与资源化工程、环境监测、环境规划与管理等为专业课。培养过程过于强调教学过程,轻视综合能力这一最终目标。强调课堂教学,重视提供大量的实践锻炼,学生毕业论文或设计课题多为模拟,缺乏“真刀真枪”的实际训练。[1]国家环境保护“十二五”规划中对涉核环境保护与辐射安全管理提出本文由收集整理了明确的要求,按此规划要求,在核原料开采、纯化和核废物处置循环全过程、核电设计、核工程技术、核反应堆工程、核与辐射安全、运行管理等领域均需要大量具有核环境保护知识的专门人才。为了满足这个需求,探索南华大学有核特色环境工程学科新的教学体系,培养厚基础、宽专业、强能力的专门人才,使之理论扎实、知识面广、素质高、创新意识和独立工作能力强,服务于国防建设、核工业发展、地方经济建设与社会发展的各个领域。通过十多年的建设和发展,在教学体系建设与实践方面进行了有效探索,积累了一些成功的经验,并逐步形成了特色。
一、有核特色环境工程教学体系的建立
随着环境保护政策的深入,环境保护相关产业的发展基本走过了以“三废”治理为主要特征的发展阶段,正在朝着有利于改善经济的环境品质、促进经济增长、提高经济档次的方向发展,这样就对环境专业人才应具备的知识、能力、素质提出了更高要求。
环境工程专业既坚持“统一”性又注意发展“特殊”性,突出“个性”。统一性就是在培养规格和基本要求上做到一致。特殊性就是要根据学校相关学科优势和自身条件及毕业生服务行业、部门和区域的要求,使培养的人才在某个或某些方面具有特色或优势,得到社会的认可。kyoto大学本科生的教学重点以有毒有害及放射性废物管理为主。德国环境工程专业本科生的教学目标是使学生能够从事一般性的环境技术问题,更多地强调工程教学的实践性和应用性,并以应用型人才的培养为主。[2]国内大多数高校已经或正在使自己的环境工程教育特色化。为使南华大学环境工程专业学生能满足国防事业、核电建设、地方经济发展对环境工程专业人才的需求,实现“厚基础、高素质、重实践、强能力、宽适应”的全新的教学内容和课程体系,拓宽学生专业知识,为培养多样化、个性化、高素质的创造性人才构建好平台。在教学体系的制订过程中,以市场需求为导向,以追求教学质量和教学效果为目标,以学生的能力提高为核心,多平台设置课程,将实践教学、实习与校内课堂教学放在同等重要的位置。设有公共基础课平台、学科基础课平台、专业课平台、实践教学平台。每个平台又分为必修和选修,开设跨专业修双学士学位课程,对学生实行弹性管理模式,学生在一定的时间内修满180课程学分、10分第二课堂学分即可申请学位。为了达到上述目的,根据教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会的意见,将所有的课程分为四大类:一是公共基础课,重点培养学生的基本素质,尤其强调世界观、道德、外语和计算机应用知识的学习。二是学科基础课,在于让学生打好基础,开设了“大学物理”、“分析化学”和“核工业生产概论”等课程。三是专业课程,提供1~2个专业课程模块,让学生了解相关专业的情况,实行主修和辅修相结合的教学机制。将“水污染控制工程”与“排水工程”的相关内容结合起来教学;“环工原理与设备”、“环境微生物学”、“大气污染控制工程”、“固体废弃物的处置和综合利用”、“噪声控制工程”为主要专业课程。特别增设了“核环境学”、“放射性辐射防护”、“放射性三废处理”、“放射性环境监测与评价”等课程,以“环境保护与可持续发展”、“环境系统工程”等课程强调持续发展理念以及环境伦理学的观念。四是专业选修类课程,分为限制选修和任意选修。鼓励学生跨专业跨学科选修课程,也可在大类学科范围内任意选课,以建立合理的知识结构,扩展知识面,开设了“环境管理与法律”、“工程监理”等课程。培养计划的模块化操作除了落实教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会制订的高等学校本科环境工程专业专业规范所要求的教学任务外,其显著的特点是增加涉核课程,突出实践教学,使毕业生能快速地适应国防、核工业等有关领域的工作需要。
二、培养核特色环工人才的实践
1.整合资源,促进发展
不同层次学校学科建设的目标和建设思路有所不同,如何坚持走以内涵发展为主的道路,突出特色,优化资源配置,打破学科壁垒,增强学科间的内在联系和相互支撑是实施资源整合、培养有核特色的环境工程人才的前提条件。核心能力是资源整合的结果,但核心能力首先不是单指一个组织所拥有的一、两种“我有你没有”、“我行你不行”的专长设备、专长技术,而是获取、配置并充分运用各种资源的有效优化的整合能力。教学资源整合可分为四个方面。专业内课程资源整合:同一专业、不同研究方向的教师共享教学资源,就教学内容、教学形式等进行交流与合作,形成基于课程的教师学习与教研共同体;专业之间教学资源的整合:与辐射防护与环境工程、市政工程及安全工程专业实现教学资源的整合与共享;校内教学资源的整合:在专业课之外,与校内采矿工程、核技术及应用、市政工程等6个省级重点学科中环境相关的研究领域建立资源共享机制,拓展专业的课程内容,丰富课程学习资源;校园—社会相关资源的整合:为了营造学术氛围,学校经常开展学术报告、咨询、讲座等活动,让学生在这个大环境中受到潜移默化的影响,充分利用核类企业实践教学资源。
2.改革实验教学,培养动手能力
实验室是“知识创新的源头、人才培育的基地”。实验室在提高学生的实践能力、创新能力以及实施素质教育的过程中发挥着不可替代的作用。学校一直高度重视实验室建设,以培养学生的实践能力、创新能力和社会竞争力,体现专业特色为基础,构建了校园微型专业环境,进行专业之间的横向拓展,实现专业之间的教学资源、校内教学资源整合;市政与环境实验室、基础化学实验室、放射性辐射防护实验室和环境监测实验室对学生全面开放;作为部省级重点实验室的节能与环境实验室和氡实验室向学生的科研、毕业论文开放,不仅使实验室的功能得到了拓展,而且使仪器设备的功能得到了开发和利用。
在实验内容和形式上,增加设计性实验、综合性实验、创新性实验和探索实验,减少单纯验证性实验。部分实验,学生在独立查阅文献的基础上自己设计方案,采用“三开放”形式,实验时间、实验地点和实验方式开放,以此培养学生的初步工程意识和提高学生的工程实践能力。
3.强化实践,培养工程能力
在实验教学和课程设计、实习、毕业设计等环节大幅度提高实践教育的地位,并以实验的设计上最充分地调动学生的主体性和充分发挥他们的主观能动性作为实验室设计的主要宗旨,使高仿真的实验环境和主体角色体验成为促进学生主动学习的兴趣源、动力源,强化学生创新和科研能力的培养。为此,设置研究型课程和第二课堂学分,广泛开展科技文化活动;进行了公共场所空气质量评价、校园环境监测、湘江流域(衡阳段)水质评价、放射性核素和重金属在表层土壤中的迁移行为研究等;让学生根据情况查阅相关的文献资料,在老师的指导下自己制订方案,实施实验,对实验现象及结果进行分析和解释。同时,鼓励学生参加省、市、学校和环境保护协会举办的大学生科研创新活动。通过这些活动使他们的创新思维和实践动手能力得到了很好的锻炼。充分利用已开辟的6处教学实习基地(中核集团二七二铀业有限责任公司、桂林污水处理厂和耒阳电厂等),让学生有充分的接触和认知工程的机会。