安全工程實驗室建設的探索與實踐

田運生，王景春，劉維華

（石家莊鐵道大學 土木工程學院，河北 石家莊 050043）

安全科學與工程是我國高等教育體系中新增的一級學科。在我國設有安全工程學科的高校類型很多，學科特色涉及了軍工、航空、化工、石油、礦業(yè)、土木、交通、能源、環(huán)境、經(jīng)濟等十幾個領域。安全科學與工程的跨學科性、交叉性和復雜的系統(tǒng)性決定了該學科的課程內(nèi)容和涉及的范圍是隨著科技的發(fā)展和人們對安全的認識及要求的日益提高而擴充的。

從檢索文獻中可知，我國的安全科學與工程是由礦山安全發(fā)展而來的，其主要研究對象是事故，目的是更好地預防事故的發(fā)生和控制事故發(fā)生后所造成的損失。由此而來的我國高校安全工程專業(yè)的側(cè)重點傾向于了安全生產(chǎn)和安全技術，由于受行業(yè)勞動保護和自身特定的安全要求的影響，所培養(yǎng)的專業(yè)人才要求具有很強的行業(yè)背景，具有應用安全工程手段解決實際工作中所出現(xiàn)的安全問題的能力。這同我國高等工程教育中提倡“通才”教育有很大的不同。如何根據(jù)教育層次和社會需求的多樣性，有針對性地設立培養(yǎng)目標，如何與工程人才的需要進行有機銜接，避免學科和專業(yè)建設與社會需求之間脫節(jié)，如何加強學生實際工程應用能力的訓練是我們安全工程專業(yè)持續(xù)深入研究的問題［1－4］。

1 對安全工程實驗室建設的基本認識

1.1 安全工程專業(yè)的培養(yǎng)目標及知識結(jié)構(gòu)

安全工程的本科教育培養(yǎng)目標是：以科學發(fā)展促進安全技術，培養(yǎng)適應社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展需要的，掌握安全管理、安全工程技術的基礎理論、基本知識、基本技能，具備從事安全工程方面的研究、設計、檢測、評價、監(jiān)察和管理等工作的基本能力和素質(zhì)，德、智、體全面發(fā)展的高級安全專業(yè)人才。

安全工程專業(yè)教育的知識結(jié)構(gòu)通過多年的探討已經(jīng)逐步形成了自己的科學體系，組成了橫向的文理學科基礎、安全基礎理論、安全工程技術4個知識平臺，縱向的安全設備工程、安全“設備”衛(wèi)生工程、安全社會工程、安全系統(tǒng)工程和安全檢測檢驗技術5個學科、專業(yè)分支方向。而各高校則可以根據(jù)所涉領域安全生產(chǎn)的需要自主開設課程，為安全生產(chǎn)“量身定做”培養(yǎng)人才，實現(xiàn)課程設置與行業(yè)需求、企業(yè)需求、生產(chǎn)技術的發(fā)展相輔相成。

1.2 對安全工程專業(yè)實驗室的認識

高等學校實驗室是進行實驗教學的場所，是教師和學生開展科學實驗研究的平臺，是培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的重要基地。實驗室建設也是高等學校重要的教學基本建設，是學科建設的重要組成部分，是本科教學和辦好大學的基礎，是培養(yǎng)卓越工程師的支撐點。

在安全工程學科的核心問題得到解決的基礎上，各高校進一步加強教學改革，尤其是加強了實踐教學環(huán)節(jié)建設，加強了與企業(yè)的合作，注重在培養(yǎng)學生的工程設計能力和實踐能力上下功夫，進一步突破傳統(tǒng)學科觀念的局限，積極探索、拓展實踐教學的創(chuàng)新空間，促進我國安全工程專業(yè)的發(fā)展和提升。

安全工程實驗室既應滿足本科生基礎課程教學的需要，又要滿足安全工程學科發(fā)展的科研主攻方向的要求。除進行日常實驗課教學外，應能滿足安全工程學科科研工作和研究生培養(yǎng)的要求，能夠面向社會和地方承攬安全工程領域及其相關領域的科學實驗研究項目和開展科學技術服務活動。為使安全工程實驗室具有以上功能，實驗室應具備與安全工程領域相關的實驗裝置、設備和實驗條件。實驗室應具備消防與防火防爆、環(huán)境檢測與監(jiān)測、應急救援器材設備、職業(yè)衛(wèi)生檢測、礦山與隧道檢測與監(jiān)測、爆破器材、建（構(gòu)）筑物的無損檢測等實驗項目必備的儀器和設備。學生應掌握安全工程領域及相關領域目前先進的或比較先進的實驗手段和實驗方法，具有開展科研的必要條件和能力［5－7］。

2 安全工程實驗室建設的實踐

2.1 實驗室建設的規(guī)劃

根據(jù)石家莊鐵道大學學科建設規(guī)劃，所設的安全工程專業(yè)學科建設發(fā)展的主攻方向為：（1）安全系統(tǒng)工程與系統(tǒng)管理；（2）產(chǎn)業(yè)安全技術及風險評價；（3）礦山安全技術及工程；（4）爆炸安全理論與技術；（5）巖土災害發(fā)生機理與防治；（6）環(huán)境安全控制及工程。

我們根據(jù)安全工程專業(yè)培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案，按照教育部高等學校安全工程專業(yè)本科教學大綱要求，并通過到有關安全工程專業(yè)的院校調(diào)研后，在制定和修改了石家莊鐵道大學安全工程專業(yè)教學計劃的基礎上，根據(jù)安全工程學科的特點及其發(fā)展規(guī)劃，對我校安全工程實驗室進行了總體規(guī)劃，確定了其建設規(guī)模和發(fā)展方向。根據(jù)安全工程專業(yè)教學計劃及其專業(yè)基礎課和專業(yè)課的課程設置，安全工程實驗室需要承擔“安全檢測技術及應用”、“消防安全工程”、“防火防爆技術”、“工程爆破”、“爆破安全技術”、“災害防治理論與技術”、“噪聲與振動控制技術”、“礦山安全技術”、“化工安全技術”、“通風除塵技術”、“安全人機工程學”、“安全心理學”等課程的有關實驗教學內(nèi)容。根據(jù)各課程開設實驗項目的特點和安全工程實驗室的功能與內(nèi)涵，各實驗項目可歸為如下幾大類別：消防與防火防爆類；安全檢測類；應急救援類；職業(yè)衛(wèi)生檢測類；礦山與隧道類；爆破安全技術類。

2.2 安全工程實驗室的實驗項目建設

各部分應完成的基本實驗項目和實驗目的簡述如下。

2.2.1 消防與防火防爆類

應完成的基本實驗項目包括：BA－PL1型噴淋滅火系統(tǒng)實驗；建筑材料可燃性實驗；HC－2型氧指數(shù)測定；JCY－1型建材煙密度測試。

建立上述實驗項目的目的是通過噴淋滅火系統(tǒng)實驗可以使學生全面系統(tǒng)地了解建筑結(jié)構(gòu)噴淋滅火的原理，了解建筑物內(nèi)或高層建筑物內(nèi)建立的自動監(jiān)控自動滅火的自動化消防系統(tǒng)。掌握建筑消防系統(tǒng)的組成、工作原理及應用，并能很好地完成消防系統(tǒng)的設計；通過建筑材料可燃性實驗、建筑材料氧指數(shù)測定實驗和建材煙密度測試，可以使學生全面系統(tǒng)地了解建筑材料的可燃性及分級，建筑材料的安全檢測內(nèi)容及方法，以及各測試儀器設備的檢測原理、操作步驟及使用方法。

2.2.2 安全檢測類

應完成的基本實驗項目包括：常用傳感器的標定；土建工程施工作業(yè)環(huán)境條件檢測；既有建筑物及構(gòu)筑物的檢測；振動測試與數(shù)據(jù)處理分析；橋梁動態(tài)監(jiān)測；超聲波鋼軌探傷等實驗。

建立上述實驗項目的目的是使學生了解土木工程監(jiān)控量測常用傳感器的原理、使用方法和標定方法，如了解鋼弦式土壓力盒、鋼筋計、混凝土應變計、錨桿計及位移計的埋設方法。掌握頻率接收儀的使用、數(shù)據(jù)記錄與處理；掌握土建工程施工環(huán)境檢測的內(nèi)容和方法，如學習噪聲頻譜分析儀、粉塵儀、核輻射儀的工作原理及使用步驟和方法；掌握既有建筑物無損檢測的內(nèi)容和方法，如數(shù)顯回彈儀、鋼筋銹蝕儀、非金屬板測厚儀、鋼筋定位儀等常用檢測儀器的檢測原理、操作步驟及使用方法；為施工過程安全評價和建筑物安全評價打下專業(yè)技術基礎。掌握測振儀器安裝和使用方法，學會對振動測試數(shù)據(jù)的處理與分析。通過橋梁動態(tài)監(jiān)測實驗可以使學生掌握橋梁安全運行的安全監(jiān)測與評估方法，掌握橋梁動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的檢測原理、操作步驟及使用方法。通過鋼軌無損檢測實驗可以使學生掌握鐵路安全運行鋼軌安全檢測方法，掌握超聲波鋼軌探傷儀檢測原理、操作步驟及使用方法

2.2.3 應急救援類

應完成的基本實驗項目包括：突發(fā)性事故氣體快速檢測實驗；生命探測實驗；全自動電腦心肺復蘇模擬人實驗。

建立上述實驗項目的目的是通過突發(fā)性事故氣體快速檢測實驗可以使學生掌握突發(fā)性事故氣體快速檢測原理、操作步驟及使用方法，掌握突發(fā)性事故氣體快速檢測必要知識。通過生命探測救助實驗可以使學生掌握生命探測儀的探測原理、操作步驟及使用方法，掌握生命救助的必要知識。通過應急救援心肺復蘇模擬人實驗可以使學生掌握全自動電腦心肺復蘇模擬人原理、操作步驟及使用方法。

2.2.4 職業(yè)衛(wèi)生檢測類

應完成的基本實驗項目包括：粉塵檢測實驗；復合氣體檢測實驗；噪聲頻譜分析實驗；有害氣體檢測實驗。

建立上述實驗項目的目的是通過粉塵檢測實驗可以使學生掌握粉塵安全檢測方法，掌握粉塵檢測儀檢測原理、操作步驟及使用方法。通過復合氣體檢測和有害氣體檢測實驗可以使學生掌握有毒有害氣體安全檢測方法，掌握復合氣體檢測儀和有害氣體檢測儀的檢測原理、操作步驟及使用方法。通過噪聲頻譜分析實驗可以使學生掌握噪聲安全檢測方法，掌握噪聲頻譜分析儀檢測原理、操作步驟及使用方法。

2.2.5 礦山與隧道類

應完成的基本實驗項目包括：隧道與礦山巷道周邊位移收斂量測實驗；瓦斯煤塵爆炸演示實驗；隧道與礦山巷道通風參數(shù)測試；AQG－1光干涉甲烷測定實驗。

建立上述實驗項目的目的是通過隧道與礦山巷道周邊位移收斂量測實驗，了解隧道與礦山巷道周邊位移收斂量測的意義及量測目的，了解收斂計的性能，掌握其使用方法，學會收斂數(shù)據(jù)的處理與分析，以及隧道圍巖穩(wěn)定性判別準則的使用。通過瓦斯煤塵爆炸演示實驗使學生了解瓦斯爆炸的危害，掌握各種濃度瓦斯爆炸的條件或爆炸三要素，了解瓦斯爆炸實驗裝置的使用步驟和操作方法，以及預防瓦斯爆炸的一些技術措施。通過隧道與礦山巷道通風參數(shù)測試實驗，使學生掌握通風參數(shù)測試儀的工作原理、操作步驟及使用方法，了解礦井或隧道通風系統(tǒng)的阻力分布情況，為礦井或隧道各項安全技術措施的制定與實施提供依據(jù)，為礦井或隧道通風設計、網(wǎng)絡計算、通風系統(tǒng)改造、控制火災等提供可靠的基礎資料。通過AQGD－1光干涉甲烷測定實驗，可以使學生掌握礦山與隧道甲烷安全檢測方法，掌握光干涉甲烷測定器檢測原理、操作步驟及使用方法。

2.2.6 爆破安全技術類

應完成的基本實驗項目包括：電雷管的電爆網(wǎng)路實驗；導爆索法測定炸藥爆速實驗；導爆索性能檢測實驗；導爆管雷管的加工與網(wǎng)路連接實驗；炸藥的爆破漏斗實驗；炸藥的殉爆實驗；導爆管的爆速測定實驗；爆破振動智能監(jiān)測實驗；爆破沖擊波與噪聲智能監(jiān)測實驗。

通過以上各項實驗項目，使學生了解電雷管的外形特征及內(nèi)部構(gòu)造，掌握電雷管全電阻的測量方法，電爆網(wǎng)路導通測試方法，學會常用電爆網(wǎng)路的聯(lián)接方式，學會計算所連爆破網(wǎng)路中，流過每發(fā)電雷管的電流，從而根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，判斷所連網(wǎng)路是否準爆。了解導爆索網(wǎng)路的連接方法和起爆性能，掌握導爆索法測定炸藥爆速的工作原理及操作方法，了解導爆管爆破網(wǎng)路的聯(lián)接方法及起爆方式。根據(jù)形成的爆破漏斗的形狀計算爆破漏斗體積和爆破作用指數(shù)，了解單個藥包在巖土中的爆破作用，掌握測定炸藥殉爆距離的方法及意義。通過爆破振動監(jiān)測與安全評估實驗可以使學生掌握爆破振動與安全評估檢測方法，掌握爆破振動智能監(jiān)測儀檢測原理、操作步驟及使用方法。通過爆破沖擊波與噪聲安全檢測實驗可以使學生掌握爆破沖擊波與噪聲安全檢測方法，掌握爆破沖擊波與噪聲智能監(jiān)測儀檢測原理、操作步驟及使用方法。

總之，建立上述實驗總的目的是增強理論教學效果，強化學生基礎理論與專業(yè)知識的掌握和創(chuàng)新思維與動手能力的培養(yǎng)，為“卓越計劃”目標的實現(xiàn)奠定堅實的基礎［8］。

3 安全工程實驗室的管理體制和教師隊伍建設

3.1 實驗室的管理體制

為了提高實驗室的開放程度和實驗設備的利用率，加強理論教學與實踐教學在學生素質(zhì)培養(yǎng)方面有機的結(jié)合，提高教師隊伍的業(yè)務素質(zhì)和業(yè)務能力，2010年上半年，土木工程學院結(jié)合崗位聘任工作，以水力學教研室、地下工程系、安全工程系3個單位為改革試點，將實驗室和教研室進行了合并。安全工程教研室和安全工程實驗室集中辦公地點，使每位教師可以隨時進入實驗室了解各類實驗儀器設備，準備有關實驗，以及進行科研工作。目前，我們土木學院將繼續(xù)深化實驗室改革，在總結(jié)2010年試點經(jīng)驗的基礎上，將制定詳細的實施方案，全面穩(wěn)步推進系室合并改革。

系室合并后各類實驗項目由相應的實驗教學組分管，由相應的任課教師具體實施，實行個人負責制。如“消防安全工程”課程實驗由其主要的任課教師負責，“安全檢測技術”課程實驗由其任課教師負責。這樣做的好處是一方面可精簡實驗室的人員編制，另一方面可避免課程講授內(nèi)容與實驗教學內(nèi)容的不銜接，有助于學生理論聯(lián)系實際，有助于教師重點培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

3.2 實驗室教師隊伍的建設

建設一支結(jié)構(gòu)合理的高素質(zhì)實驗教師隊伍是實驗室建設的核心和根本。實驗室使用的效率提高，主要體現(xiàn)在提高實驗教學質(zhì)量、多出科研成果和提高實驗設備利用率3個方面，而這都離不開實驗教師。當前我校正在實施的全方位開放式實驗教學，其重點工作是要開發(fā)出一批綜合性、探索性、設計性實驗和應用現(xiàn)代新技術的新實驗，將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學項目，推行產(chǎn)學研結(jié)合的實驗教學新模式，這也離不開實驗教師的積極參與，而且對實驗教師提出了更高的要求：實驗教師不僅要有扎實的理論基礎知識，而且還要具備熟練的工程技能與實踐經(jīng)驗，在業(yè)務上一專多能，在教學中能解決更多的專業(yè)實驗技術問題。

改革以后的安全工程實驗教師隊伍形成了合理的梯隊，將學歷層次高、基礎理論扎實、有較高專業(yè)技術能力的人員充實到了實驗教學中來。現(xiàn)在實驗教師隊伍中已有2名博士，4名碩士，1名教授，2名副教授，3名講師。

為了提高實驗人員的職業(yè)素質(zhì)，學校實驗室主管部門舉辦了實驗室管理培訓班，制訂了具體的培訓計劃，并通過有計劃地選派人員進修、在職培訓等形式提高實驗人員的學歷層次和技術水平，同時也制訂了切實可行的考核辦法，嚴格考核，使各項工作落實到了實處。

教師參加實驗室工作不僅有利于教師理論和實際能力的結(jié)合，而且對提高實驗教學質(zhì)量起到了較好的示范作用，能極大地改善實驗室隊伍的學歷結(jié)構(gòu)，促進實驗技術整體水平的提高。此外，鼓勵研究生參加實驗室建設工作。在讀研究生可以在所研究方向的實驗室受聘參與實驗教學和實驗室建設工作。這樣不僅能提供給研究生理論聯(lián)系實際的便利機會，提高其學術水平，而且給實驗室補充了新鮮的血液，增加了新生力量［9－12］。

4 結(jié)束語

安全工程實驗室是安全工程專業(yè)知識創(chuàng)新體系的主要創(chuàng)新單元和重要載體，實驗室的建設要根據(jù)專業(yè)特點和未來發(fā)展方向制定適合本專業(yè)的總體規(guī)劃。開發(fā)綜合性、設計性以及創(chuàng)新性的實驗項目、添置相應的實驗教學器材和設備，是培養(yǎng)安全工程技術人才和創(chuàng)新型人才的基礎；建立一支結(jié)構(gòu)合理、高素質(zhì)的實驗教師隊伍，是培養(yǎng)工程技術人才和創(chuàng)新型人才的關鍵；制定人性化的實驗室工作規(guī)范管理體系和創(chuàng)新實驗教學體系，是培養(yǎng)安全工程技術人才和創(chuàng)新型人才的保證。

（References）

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［12］王玉清.高等學校創(chuàng)新型實驗技術隊伍建設研究［J］.實驗技術與管理，2011，28（2）：194－197.