建筑工程安全素養提升課程教學創新與實踐★

沈萬岳，林濱濱，余春春，王曉華

(1.浙江建設職業技術學院,浙江 杭州 311231; 2.西藏職業技術學院,西藏 拉薩 850000)

0 引言

當前我國安全生產形勢依然十分嚴峻,建設行業施工現場事故也頻頻發生。建設類院校在教授建筑施工技術的同時也通過各種方式鍛煉學生的安全意識,教授學生施工現場安全技術要點等,但安全技術與管理的課程教學發展存在一定局限性。隨著新的科學技術特別是信息技術的進步能夠帶來教學模式和效果的更新提升,培養學生更高的安全意識和安全生產技能,促進建筑企業健康發展,意義重大。

1 目前安全技術與管理課程所存在的問題[1]

1.1 課程知識教學不系統

現場施工安全管理是一個煩瑣、復雜、難尋規律的工作,要求施工現場人員具備扎實的專業知識、豐富的施工經驗、清晰的管理思路、強烈的安全責任意識。目前施工現場最大的隱患,就是安全培訓教育不到位,安全教育屬于一邊培訓一邊上崗,自身就是安全隱患,隱患就是事故。為企業輸送專業人才的建設類院校注重專業知識教學,施工現場的安全管理知識雖然必修,但并沒有系統的教學資源和思路。面對競爭日益激烈的人才市場,擔負著教育責任,培養棟梁之材的工程建設類院校,不可能像基礎教育一樣只關注對學生基本素質、專業技能的培養,也必須打破施工現場安全知識教學不系統的困局。

建設類專業由于其特殊性,一般建筑企業不愿意接受學生實習,安全因素是一個比較大的難題。但本專業又具有突出的實踐性和應用性特點,使得在教學過程中必須通過實習和實訓,才能使學生將所學知識和技能掌握。另一方面缺少必要的實訓軟件和仿真實訓平臺,將嚴重影響教學質量和學生的綜合素質培養。

1.2 課程枯燥,缺乏親和力,學習茫然被動

安全技術與管理的教學內容過于抽象、龐雜,文字性理論內容過多,不具有啟發性和趣味性,缺乏“生氣”和可親近感,枯燥無味,學生的學習興趣不濃。傳統考核采用期末閉卷考試形式,導致學生把主要精力放在考試內容的記憶上,忽視對知識的理解和自身能力的培養。大多數高職學生不喜歡甚至厭倦文字性、說教性強的課程,因此在學習安全技術與管理這門課時感到無所適從,難以投入。由于缺乏基本的工程經歷和安全生產意識,很多學生不理解為什么要開設這樣一門“沒有技術含量”的課程,感覺學與不學、學得好不好都無所謂,導致學生輕視,考前突擊。同時相關課程對建筑安全方面的教學經常重復講解,導致學生厭學、茫然被動。

1.3 課程教學傳統單一,創新不足

傳統的教學方法已無法適用于新時代00后的高職生,他們好動愛玩,自我表現欲強,信息化手段嫻熟應用,教學中就不宜采用“滿堂灌”的傳統教學方法。“教無定法”“因材施教”,應選擇合理合適的教學方法對良好教學效果的營造具有積極意義。相當長時期內,我們在安全技術與管理課程教學中采用完全由教師主導的教學方法,這種教學方法的弊端和缺陷極易造成課堂變得乏味沉悶,從而嚴重影響教學質量。沒有創新,就沒有進步,為了適應當前高職學生的特點和信息技術的飛速發展,革新安全技術與管理課程的教學方法已成必然趨勢。

1.4 安全實踐教學難以開展

學生需要根據施工現場的情況,結合課堂講授的專業知識,才能形成系統的知識架構。但受客觀條件限制,建筑施工項目實踐教學很難有效開展。就師資結構和配置而言,絕大多數教師在接受本科、碩士或博士教育階段未受過建筑工程安全方面的系統性訓練,特別是一些應屆畢業的青年教師,幾乎沒有任何施工現場安全管理實踐經驗而直接走上高職院校的講臺。他們無法結合工程實際系統地講授相關知識,引導學生更多地從實際出發思考施工安全問題,進而將工程情境融入課堂。而建筑工程施工安全的教學,需要理論和實踐的結合,高職教師自身安全知識的欠缺影響了教學質量。

2 課程教學創新與實踐

將安全教育專業知識與虛擬現實技術(VR)、互聯網及大數據相結合,以安全測評與競賽為促學手段,采用“互聯網+”的手段實現教學模式創新、教學方法創新、教學內容與施工現場同步,以創新科技引領安全教育新形態,全面覆蓋“教-學-練-測-評”等教學環節[2]。如圖1所示。

2.1 建筑安全教育內容架構

根據企業情況和崗位需要,梳理出建筑安全方面的教學和評價內容框架。安全能力分解流程如下:

專業群→政行企校調研→崗位分析→職業能力分析→能力與課程的轉化→課程設置→教學設計→實訓設計與應用→考核評價。

教學內容包括:安全常識、安全技術、隱患識別、安全管理、法律法規、標準規范等。以建筑施工安全技術為例,分解如表1所示。

表1 建筑施工安全技術知識點

2.2 教學資源建設

建設內容包括課件、短視頻、微課、案例、VR實訓、題庫等資源。為了讓學生更好地鞏固所學知識和適應畢業后的各類職業資格類考試(如建造師執業資格考試、施工現場崗位資格考試、安全管理“三類人員”培訓證考取),建筑安全學習內容和題庫與現場安全管理工作崗位深度融合,并支持多平臺應用,學生可以借助校園網絡實現在各種移動客戶端(如手機、平板電腦、筆記本電腦等)和VR設備(安全測評機、VR系統)進行練習和模擬考試。

1)建筑安全課件。內容需覆蓋安全生產法律法規、安全生產技術(各工程階段、分項工程、不同作業中的安全問題)和安全生產管理等方面。

2)建筑安全短視頻。源于建筑施工企業的安全教育短視頻。

3)微課。圍繞知識點進行設計,每個微課、短視頻以5 min～15 min時長為宜,畫面清晰,屏幕圖像的構圖合理,動畫的實現須流暢、合理、具有較強的可視性。

4)事故案例。結合教學實際,收集近幾年建筑行業發生的事故案例,整理成生動貼切的教學案例,可以是文字、視頻、微課等多種形式,展示在線上供學生學習。案例數量根據知識點需要進行設計,并不斷完善更新。

5)VR實訓。虛擬現實技術可以模擬施工環境、工作過程,最大程度直觀地還原了各種危險的情境和傷害,全面保障了安全教育的直觀化、有效性、安全性。VR實訓資源可以支持平板、筆記本電腦及VR眼鏡等多種終端應用,使用VR時會更有沉浸感。

6)建筑安全測評。測評流程如下:

360風險源識別全景隱患排查→安全知識答題→安全技術VR實操考核→測評結果。

通過安全測評系統,可將“教-學-練-測-評”凝為一體,以“普及建筑施工安全知識”“增強現場安全意識”為宗旨,以互動式體驗為核心,全方位打造專業建筑安全知識普及與VR模擬練習互動學習系統。改變以往安全教育過于理論化、枯燥乏味的方式。借助VR技術加入高危或極端的環境,貼合工程實際情況進行考評。

7)建筑安全題庫。題目類型包含全景找茬題、圖片題、視頻動畫題、連線題、匹配題、排序題、單選題、多選題等等。題庫分類如表2所示。

表2 建筑安全題庫知識點分類

2.3 體驗式安全教育中心建設

為解決目前院校的安全教育困境,建設“安全教育體驗基地”能為在校生提供一種接近施工場景的安全體驗教學場地。通過親身體驗,讓學生全面了解與此時的工作學習環境相關的職業健康安全方面的知識和流程,并且將安全技能的知識從文字描述變成多方面的感官感觸,能夠提高他們的安全意識[3]。

2.3.1 設計思路

教學功能為主線,分為兩大中心:1)建筑安全教育中心,分布多個實訓區域,區域內所分布安全體驗實訓項目須在安全員帶領下進行,每個項目即為一個實訓任務,多個實訓任務并存。2)建筑安全培訓中心,區域所分布安全體驗實訓項目無需安全員帶領下進行,學生自主學習,開展第二課堂學習。中心平面布置圖如圖2所示。

沉浸式+體驗式安全教育培訓基地項目建設成功的意義在于:“體驗安全情境、學習安全知識、領悟安全措施、樹立安全意識,貫徹安全理念”。通過沉浸教學、安全體驗和安全警示,達到“一次體驗,終身受用”的學習效果。

2.3.2 體驗安全創新中心,學習相關知識

場館分區如下:

智慧工地/安全認知自主安全黨建展示區如圖3所示。

移動式傾倒平臺體驗是通過氣缸的作用,模擬移動式操作平臺發生側翻,讓體驗者了解移動作業可能遇到的危險。從而在移動施工作業時保持高度警惕,并采取必要的防護措施。

護欄推倒體驗有助于提高體驗者對各類臨邊防護設施的識別能力,提高安全意識,避免發生無法挽回的慘劇。

機械傷害體驗外觀采用機械人結構設計,機械人正前面上方是模擬皮帶絞入機械傷害,下方是模擬齒輪卷入機械傷害,左右2個手可以上下伸縮模擬夾壓機械傷害體驗,如圖4所示。

電焊實操實訓設備將仿真設備與虛擬技術融合,讓體驗者全面掌握電焊操作及知識,完美實現“體驗+教學+實踐”的安全培訓理念。

安全知識互動平臺支持3人同時進行知識搶答競賽,無需裁判,當選手就位,其中任意一位選手按“開始”即可進入搶答環節,自動計分,并統計最終成績和排名,富有樂趣,管理方便,完全自助式不需要任何人來協助。本系統利用計算機軟件、顯示屏共同組建完成,緊張快速的搶答互動環節,給體驗者帶來更加生動深刻的學習記憶效應,如圖5所示。

吊籃實操體驗設備還原仿真的高空作業現場,操作機械設備讓體驗者體會到真實的高空作業感覺,并輔以知識問答,體驗者更能加深理解、學習高空作業的安全注意事項。

安全帶體驗是由旋轉電機將體驗者帶到空中,從而讓體驗者在懸空狀態下體驗安全帶的作用,了解到安全帶在施工時的重要性,提高安全意識,如圖6所示。

安全鞋撞擊體驗是讓體驗者在穿好安全鞋的情況下硬物撞擊足趾保護位置的真實體驗,達到讓體驗者對安全鞋更全面直接的了解。

安全帽撞擊體驗的工作原理是由電缸拉回鋼球限位,再讓鋼球自由落體達到物體砸落撞擊,從而讓體驗者在佩戴好安全帽的情況下體驗墜物撞擊安全帽的真實效果,達到讓體驗者對安全帽更全面直接的了解,如圖7所示。

安全急救體驗使用假人模擬生命體征:瞳孔縮放,頸動脈搏動。為體驗人員提供CPR訓練和CPR考核兩種模式。體驗人員通過這兩種模式的反復練習,可掌握標準的心肺復蘇技能,掌握自救或互救的方法。

VR安全體驗把建筑工地的實景轉換到虛擬場景中,想象一下,如同看3D-IMAX電影一樣,工人戴上VR眼鏡后,仿佛身臨其境,整個工程形象逼真地展示在眼前,似乎觸手可及,就能在虛擬環境中體驗,可以直接體驗到洞口墜落、在材料堆里吸煙引發火災、高空作業不慎掉落等險情,激發了學生參加安全教育的興趣,學生對安全事故的感性認識也會大大增強。虛擬場景建設不受場地限制,可最大程度模擬真實場景下的安全事故。VR場景更加真實完整,體驗感更強,安全教育效果更明顯,如圖8所示。

腳手架隱患排查學習重點是腳手架的構造、各桿件的作用及安全要求。因為腳手架在房屋建筑中應用較為普遍,而且安全問題也較多。通過設置本場地內腳手架存在的20個及以上隱患讓學生查找,并說出正確的做法,如圖9所示。

體驗式安全教育中心采用分布式數據監控平臺對體驗中心設備及人員情況進行統一管理、數據量化,采用LED大屏展示數據。管理邏輯如圖10所示。

根據每個人的學習、體驗、考核任務不同,后臺自動生成學習任務和學習數據分析報告。數據報告中可以看到個人在安全意識、質量意識、專業能力、崗位技能、理解能力等多個維度的報告信息。開放外部數據接口,實現與學院專業教學一體化云平臺的數據集成,一體化平臺可根據學生各任務包的實訓情況,智能推送學習內容。全面統計全校安全教育教學情況、測評結果數據,提供多維度分析報告,幫助學校針對性開展安全教育工作,提升安全教育效果。采用打印觸摸一體機管理,學生在考核完可打印成績單[4-5]。

3 結語

建筑工程安全管理課程是一門實踐性很強的學科,其知識面覆蓋廣、理論性強且體系性較弱。因此,應結合高職院校的特色和專業群人才培養目標,創新性地開展建筑工程安全教育[6]。目前“雙高計劃”的建設任務要求提升學校教學的信息化水平,以“信息技術+”升級傳統教學手段,建設智慧課堂和虛擬工場,廣泛開展線上線下混合教學。針對該門課程,以建筑工程項目施工現場為載體,建設一整套施工安全線上線下教學實訓系統,以信息化、可視化的方式呈現課程知識點,通過親身參與,親自體驗,親自感悟,寓教于樂,讓學習建筑安全知識更生動形象,讓每位學生都有實際認知能力與實際操作的動手能力[7],提高學生的積極性和主動性,豐富課程的教學方式,更大程度上提升教學效果。