以專業認證為導向的安全工程專業實踐教學創新研究

張愛然,姚有利,彭英健

(山西大同大學煤炭工程學院，山西 大同 037003)

開展工程教育專業認證可以增強高等教育與工業生產的聯系，促使我國工程教育與國際工程教育的互認，同時可以提升我國高等工程教育的國際競爭力，直接影響工程師資格認證的國際互認[1]。我國于2006年開始建立工程教育認證體系，安全工程專業于2007年被列為新的工程教育認證試點專業。中國礦業大學(北京)于2008年首先通過了安全工程專業認證，隨后設有安全工程專業的高校相繼開展了工程教育專業認證工作。截至2017年底，我國安全工程共計有166個安全工程專業點，通過工程教育專業認證的學校達到30所[2]。根據《工程教育認證工作指南》[3]，工程教育專業認證標準包括通用標準和專業補充標準，而安全工程專業補充標準在課程體系、師資隊伍和支持條件方面規定了特殊要求，要求申請工程教育專業認證的學校至少需要系統地準備兩部分工作：一是建立與現代企業需求和行業標準對接(對等)的知識體系結構；二是建立能實現培養目標和達到培養水平的保障體系。知識體系結構主要通過人才培養方案和課程體系來完善，保障體系主要依托專業實踐教學來實現，而工程教育專業認證更注重培養學生的工程實踐能力，因此開展安全工程專業實踐教學的創新研究十分必要。為此，本文以山西大同大學為例，在分析該高校安全工程專業實踐教學現狀及存在問題的基礎上，針對安全工程專業實踐教學，提出了采用虛擬仿真(Virtual Reality,簡稱VR)教學方法和基于問題學習(Problem-Based Learning,簡稱PBL)的教學新模式，以促進我校安全工程實踐教學的改革與創新，達到工程教育專業認證的要求。

1 某高校安全工程專業實踐教學現狀及存在的問題

1. 1 某高校安全工程專業概況

山西大同大學安全工程專業由原煤炭工業部大同煤礦學校的礦井通風與安全專科升本科而成，于2010年開始招收本科生，2013年10月被確立為山西省高等學校服務轉型綜改試驗區專項特色專業。該校安全工程專業以煤礦安全為特色，不斷拓展領域范圍，分為煤礦安全和建筑安全兩大方向，已逐漸形成了以市場需求為導向、注重產學研結合、開展多元化實踐教學、為企業培養應用型人才的辦學特色。隨著國家《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》的發布，該校以改革創新的精神將辦學思路轉到服務地方經濟社會發展上，轉到產教融合校企合作上，轉到培養應用型技術技能型人才上，轉到增強學生就業創業能力上，全面提高學校服務區域經濟社會發展和創新驅動發展的能力[4]。目前學校安全工程專業共有五屆畢業生，共540多人，年均就業率達90%，且主要集中在考研繼續深造、煤礦單位和建筑施工單位，這說明本專業就業的專業相關度較高，社會需求上升，具有一定的發展潛力[5]。

1. 2 安全工程專業實習實踐教學現狀及存在的問題

目前山西大同大學安全工程專業執行2015版人才培養方案，其課程體系采用“三平臺一環節”模塊，由通識教育平臺、學科與專業基礎教育平臺、專業選修教育平臺和實踐教學環節組成，安全工程專業課程結構及學時學分比例分配情況見表1。

由表1可知，該校安全工程專業最低學時要求為2 200學時，最低學分要求為169.5學分，其中實踐教學環節學分要求為54.5學分，占比達32.15%，可見實踐教學在應用型人才培養過程中的占比較高，作用十分重要。實踐教學包括專業實驗、專業社會實踐、認識實習、生產實習、課程設計、畢業實習及畢業設計(論文)等環節。

表1 某高校安全工程專業課程結構及學時學分比例分配表

為了確切掌握目前該校安全工程專業實踐教學的效果和存在的問題，本文設計了一份調查問卷，向參加過實踐教學活動的大二、大三、大四學生發放問卷共計199份，收回有效問卷174份，問卷回收率為87%。通過對問卷數據進行統計與分析，將安全工程專業實踐教學中存在的問題歸納如下：

(1) 實踐教學效果亟待提高。目前，盡管安全工程專業實踐教學能正常運轉，但是實踐教學的質量管理監控較薄弱，對于目前該校的教學實習實踐教學方式和效果，仍有30人(17.24%)不太滿意，90人(51.73%)基本滿意，54人(31.03%)很滿意；有23人(13.22%)認為通過教學實習對學生自身實踐能力的提升程度不明顯，105人(60.34%)認為提升效果一般，46人(26.44%)認為提升效果明顯；學生在整個實踐教學過程中積極性不高，有126人(72.41%)認為實習流于形式，外出實習好像“工廠參觀一日游”，只能起到開闊視野的作用，對提高分析和解決現實復雜問題的能力及培養創新性思維能力等幫助不大。

(2) 實踐教學設施投入不足。目前該校的實驗設備只能滿足基本的演示性和驗證性實驗，綜合設計性實驗和開放性實驗很難開展[6]，且部分大型儀器設備的配套措施還有待進一步完善；目前該校安全工程專業未涉及VR教學方法，有129人(74.14%)未接觸或未體驗過VR技術，表示對此很期待；根據安全工程專業認證補充標準，該校還缺少安全監測檢測、電氣安全和防火防爆方面的實驗室[3]。

(3) 校外實踐教學基地領域不夠寬廣。目前該校安全工程專業校外實踐教學基地大多為煤炭行業，學生實習受限[7]。有122人(70.11%)認為學校應拓展實習基地，優化實踐活動，提高活動的參與度和挑戰性。

(4) 實踐教學缺乏科技創新。其原因是：有91人(52.35%)認為是學生自身參加安全科技創新活動的積極性不高，53人(30.23%)認為學校對學生需求的關注度不夠，30人(17.42%)認為缺乏老師的有效指導。

1. 3 畢業設計(論文)現狀及存在的問題

本文統計了該校五屆畢業生的畢業設計(論文)選題情況，根據選題內容分為煤礦一通三防類、建筑施工類、安全評價類、安全管理類、消防設施設計類和軟件應用類，各類選題的數量和比例見表2。

表2 某高校安全工程專業畢業設計(論文)選題數量統計表

由表2可知，該校安全工程專業的畢業設計選題類型逐年增多，基本上每年都會增加選題范圍，尤其2018年使用BIM、Pyrosim等軟件進行可視化研究的選題數量增多；煤礦一通三防類的選題比例逐年減少，建筑施工類和消防設施設計類的選題比例不太穩定，選擇安全評價和管理類的選題比例穩中有升。這與學生畢業當年的就業形勢有很大的關系。

畢業設計(論文)存在的問題主要表現為：①畢業設計(論文)選題的范圍有待拓展，應結合當下社會需求的熱點問題進行研究；②學生在選題時存在避重就輕的現象，多傾向于選擇重復性課題，缺乏選擇新穎性題目；③每屆學生在畢業設計過程中都存在(且是大部分)按部就班地套用設計過程和程序的情況，學生的自主探究和思考能力無法得到鍛煉。

2 解決措施

為了解決上述問題，培養應用創新型人才，使我校安全工程專業盡快順利通過工程教育專業認證，經深入學習教育教學基本理論和教育改革方法，本文從關注學生的需求、提倡教師終身學習、虛擬現實仿真實踐教學方法和基于問題學習的教學模式四個方面提出了如下具體解決措施：

(1) 關注學生的需求和興趣點，激發學生求知欲，處理好“魚”、“漁”、“欲”的關系[8]。“魚”指固有的基礎知識和基本技能，學生可以通過多種渠道靈活獲得；“漁”指可有效獲得知識的學習方法、策略和習慣，教師要在課堂講授過程中重點指導，并注重訓練學生的思維，尤其是批判性、創新性思維；“欲”指學生內在的學習欲望和動機，直接影響學生的積極性、主動性和學習效果，教師在教學過程中要做到引導和因材施教，留給學生思考、探索的時間和空間。

(2) 提倡專業教師要踐行終身學習的理念，為學生提供全方位的指導。專業教師要多聯系實習場地以開闊學生的視野，擴大畢業設計的選題范圍及就業范圍；以學科競賽和創新創業競賽為契機，結合新工科建設和安全產業發展的要求，指導學生為安全生產、防災減災、應急救援等安全保障活動提供技術、產品和服務。

(3) 采用虛擬現實仿真實踐教學方法[9-12]。為了進一步推進信息技術與教育的深度融合，發展“互聯網+”教育，本文提出安全工程專業VR實踐教學方法，結合學校煤礦安全和建筑安全兩個模塊，通過VR仿真系統模擬真實的生產環境和事故現場(如煤礦安全事故、建筑施工安全事故、火災等)，讓學生如身臨其境般地學習，這種教學方法既可以解決實習經費不足、實踐教學設施不全、實踐基地受限的問題，也可以滿足工程教育專業認證的要求，同時培養了學生的實踐能力、創新能力、不斷學習和適應發展的能力。

(4) 采用基于問題學習的教學模式。PBL教學法由美國神經病學教授Barrows于1969年在加拿大的麥克瑪斯特大學醫學院首創，以后逐漸被推廣[13]。PBL教學法是以學生為中心、教師做引導、學生自主學習的教學模式，其強調把學習設置于現實問題中，讓學生通過查閱資料、小組討論，獲得解決該問題的方法；教師通過提問和引導，不斷地激發學生去思考、探索，從而培養學生自主探究和學習的能力，達到用以促學的目的。

3 安全工程專業基于虛擬仿真和問題學習的實踐教學新模式

本文綜合考慮以上四個方面的解決措施，針對安全工程專業實踐教學提出了安全工程專業基于VR+PBL的實踐教學新模式，其具體實施路徑案例分析和效果評估如下。

3. 1 實施路徑

(1) 在實踐教學課程進行前，指導教師根據教學大綱、學習進度和學生基礎布置相應的任務，學生根據自身興趣選題，5～6人一組，明確任務分工。

(2) 在實踐教學過程中，學生根據自己的任務，通過查閱文獻，到安全工程專業VR實驗平臺或現場參觀學習并收集資料，與現場指導人員交流，按照進度完成實踐教學內容。

(3) 實踐教學結束后，學生提交實踐成果，并對實踐教學效果進行考核評估，包括學生自評、小組成員互評和老師點評。

3. 2 案例分析

本文選擇山西大同大學2016級安全工程專業本科生的認識實習進行基于VR+PBL的實踐教學探索案例分析。該年級學生已學習的專業課程有安全科學導論與原理、安全管理學、安全系統工程及安全心理學。在實習進行前，根據認識實習教學大綱要求和學生基礎，老師給出6個方面的實習題目：①煤炭生產過程中危險有害因素辨識及控制；②建筑施工企業事故類型及安全措施；③某企業的安全管理、應急救援現狀及改進措施；④某企業員工的不安全行為調查及控制；⑤某商場的消防安全現狀調查和評價；⑥某煤礦工人的職業病現狀、原因及應對措施調查。學生根據興趣自由選擇實習題目，并形成實習小組，指導老師根據學生選擇的實習題目準備相關材料并聯系實習場地，實習小組內成員共同完成調查工作和實習報告的撰寫。

3. 3 效果評估

通過虛擬場景和現場實際的感受及調研，學生認為本次認識實習提升了自己的實踐能力，為專業課程的學習奠定了基礎，同時也培養了自己的責任感、社會交往能力以及團結協作精神，但相比以前的實習更累。教師通過評閱學生提交的實習報告，發現學生反映的內容不再空洞和雷同，但實習小組內成員的分工還不夠明確。

4 結 語

(1) 通過對山西大同大學安全工程專業學生的問卷調查和數據統計分析，發現目前我校安全工程專業實踐教學和畢業設計(論文)中還存在一些問題，實踐教學效果與工程教育專業認證的標準還存在一定的差距，因此對安全工程專業的實踐教學進行創新研究十分必要。

(2)根據課程實驗、實習、實訓、設計等內容，通過安全工程專業虛擬仿真(VR)實踐教學方法的運動，讓學生在虛擬環境中感受抽象的實驗項目和無法在真實環境中體驗的內容(如煤礦安全事故、建筑施工事故、火災等)，以豐富學生的實踐經歷，提高學生參與實踐課程的積極性和主動性，讓學生在實踐中探索、在探索中創新，培養學生的工程實踐能力，改善實踐教學的效果；同時，通過采用基于問題學習(PBL)的教學模式，并結合教育基本理論可發掘學生的興趣并激發其學習欲望，提高學生對實踐教學的參與度，培養學生自主探究的能力，同時加強老師對學生實踐和創新活動的指導。

(3) 實踐結果表明：安全工程專業采用基于VR+PBL的實踐教學新模式能提高學生的積極性和參與度，學生收獲較大，但學生付出的時間和精力也較多；同時，該新的實踐教學模式對指導老師也提出了更高的要求。可見，安全工程專業的實踐教學要想取得預期的效果，還需師生的共同努力。