以科研實踐和邏輯能力提升為導向的課程教學模式實踐與創新

摘 要：針對“現代安全監控技術”課程教學與實踐脫節等教學問題，本文通過創新教學內容、翻轉課堂互動、實際操作演示及實際問題剖析等多種教學方法，結合具體案例及技術綜合分析，促使學生深入理解和掌握視頻監控、智能分析及傳感器技術等現代安全監控技術。課程內容的創新和教學方法的調整，使得學生能夠更好地適應未來職業環境的需求。基于結果評估，表明該創新模式顯著提升了學生的學習積極性和自主性，實現了理論與實踐的有效結合，顯著提高了教學質量、學生的科研實踐能力和邏輯分析技能，旨在為安全監控領域培養更多具備良好分析能力和扎實理工科背景的專業人才。

關鍵詞：多模式教學；監控技術；科技教育；安全監測

中圖分類號：G642" 文獻標識碼：A

一、概述

在當前的高等教育體系中，科研實踐和邏輯分析能力日益成為評價工科類研究生綜合素質的重要指標［13］。科技進步的加速推動了對解決實際問題型專業人才的需求，而傳統的教育模式逐漸不能滿足現代社會和工業發展的需求。近年來，許多教育改革都聚焦于如何將科研實踐應用更有效地融入課程中，特別是在工程和技術相關領域。例如，在工程教育中，已經有多種教學模式被提出，以提高學生的實踐操作能力和創新思維，這些模式包括基于邏輯分析能力［4］、項目的學習［5］、翻轉課堂［6］以及案例教學法［7］等。這些模式的共同點在于它們都強調理論知識與實踐技能的結合，旨在通過實際操作和問題解決來深化學生的理解。此外，這些教育模式還強調跨學科的學習環境，以及與行業實踐的緊密結合，從而使學生能夠更好地適應未來的職業環境。

現代安全監控技術的發展迅猛，涵蓋了視頻監控、智能分析、傳感器技術等多個領域。隨著人工智能和大數據技術的不斷進步，安全監控系統的智能化水平也在不斷提高，面臨作業人員數據處理能力不足、系統監控隱私保護差等挑戰，迫切需要具備相應技術背景的專業人才。西安科技大學根據行業需求針對安全科學與工程專業的碩士研究生開設了“現代安全監控技術”課程，涵蓋了相關行業監測技術知識框架體系，但是教材的內容往往滯后于社會先進應用技術，導致教學內容和工程實際應用前沿技術有所脫節。針對現有的傳統教育體系和教材設置滯后于前沿技術的問題，也為提升學生解決實際工程問題和熟悉掌握最新監控監測設備及技術等能力，亟須對“現代安全監控技術”課程進行教學內容、教學方式和科教融匯等方面的改革。

本文旨在探索一種新的課程教學模式，該模式以科研實踐和邏輯能力提升為導向，重點應用于“現代安全監控技術”課程的教學中。通過此模式的實施，本研究意圖達到以下幾個目的。

（1）促進理論與實踐的結合：通過案例分析，學生能夠將理論知識有效轉化為實際操作技能，基于學習最新技術及原理，通過工程應用數據積累監控技術工程經驗。

（2）提高學生的科研實踐能力：通過直接參與傳感器測量學習，學生可以在實踐中學習和掌握傳感器操作，實物教學可顯著提升科教融匯效果。

（3）增強學生的邏輯分析能力：系統地訓練學生按照科學的方法理解具體監測技術，以提高對監測原理和設備的深度掌握，可顯著提升學生的邏輯表達能力，為后期工作提供堅實的理論儲備。

二、課程教學內容設計

“現代安全監控技術”課程是西安科技大學為安全科學與工程專業的研究生開設的一門課程，共計18學時。課程設計時針對礦業、化工、建筑等領域的安全需求，優化了傳統教學模式中的不足，采用多元化教學內容，旨在提升學生對“現代安全監控技術”課程的全面掌握。與傳統教學模式相比，該課程不再局限于基礎理論的單一傳授，而是圍繞實際監測需求進行精細化設計，重點講授包括視頻監控系統設計與實施、傳感器技術應用、數據分析技術的利用、無人機及自動化技術在危險區域的應用、遠程監控系統及地理信息系統（GIS）等。

首先，課程通過視頻監控和傳感器技術的結合，強化學生對實時監控和風險預警的理解，確保其能夠在監控系統的設計與應用過程中有效識別異常行為及潛在風險。其次，數據分析技術的引入使得學生能夠對采集的監控數據進行分析和預測，以有效進行事故預防和安全管理。最后，課程涵蓋了無人機、GIS、自動巡檢機器人等先進技術，使學生了解該先進監測技術原理及應用，為學生提供了多維度的數據監測來源。

三、課程教學方法設計

（一）教師講授模式

目前，教師通常采用多媒體演示和講授作為主要的教學手段。為了提升教學效果并吸引學生的注意力，創新傳統的教學方法變得尤為關鍵。在準備課程內容時，教師必須考慮學生的具體需求，設計清晰且結構化良好的多媒體課件。為了減少課程內容的枯燥感，教師應在PPT中用直觀的圖表和視頻代替復雜的文本描述，且重點知識配備相應案例。本課程中涉及石油管道泄漏監測、煤礦瓦斯濃度監測、隧道結構穩定性監測等相關案例，這樣不僅使知識點更加生動易懂，還能突出每個知識點在案例中的具體運用，便于學生對照學習，彌補了學生基礎的薄弱，使學生更好地學習和吸收理論知識。此外，在引導學生如何提升邏輯分析能力方面，教師應從選擇一篇具有代表性的監控技術開始，詳細講解其研究內容和方法。通過這種實例講解，學生可以更清楚地理解問題解決的思路和分析技巧，從而提高他們的研究能力和問題解決能力。

（二）課堂互動模式

在講授過程中，教師需要鼓勵學生就課程內容等方面提出問題和意見，教師與學生共同探討技術應用的實際問題及解決方案，增強課堂互動性。同時利用“翻轉課堂”方法作為過程考核，每位學生需要在課前獨立搜索并閱讀近五年發布的關于安全監控技術的文獻并上臺講解，完畢后教師與其余學生提出問題。通過PPT、圖表等重要內容標注等方式進行詳述。通過這種方式，學生不僅有機會深入了解專業領域的最新研究動態，還能通過公開演講來增強他們的表達和批判性思維能力。

（三）實踐教學模式

實踐教學是提高學生學習效果的重要環節，特別是在技術和工程教育中。通過直接與教學材料互動，學生能夠更深入地理解理論知識，并將其應用于實際操作中。本課程中，實踐教學模式的引入旨在增強學生的實操技能和理解能力。

在課堂上，教師將展示并講解傳統監測儀器，如溫度傳感器和壓力變送器等常用設備。學生將有機會直接觸摸和操作這些儀器，從而對儀器的外觀、尺寸、操作方式及其測量精度有一個直觀的認識。此外，這種教學模式還包括讓學生進行簡單的實驗和數據收集。這不僅有助于學生熟悉儀器的操作流程，還能鍛煉他們的實驗設計和問題解決能力。通過實際操作，學生能夠加深對課堂學習內容的理解，并在實際工作中運用所學知識，有效提升他們的職業技能。

（四）“互聯網+”應用

隨著互聯網技術的迅速發展，獲取和分享知識變得更加方便。在這種背景之下，政府和教育部門高度重視互聯網在教育領域中的應用［8］。本課程積極響應這一趨勢，通過創建和維護多種在線學習平臺，極大地豐富了學習資源的可訪問性。具體來說，學校已經開設了“超星”等學習網絡平臺，允許教師上傳包括課件、電子書籍以及視頻教材等多種教學資源。通過這些平臺，學生可以利用統一的客戶端接入，實現隨時隨地的自主學習。這不僅使學生能夠根據個人的學習節奏調整學習時間和方式，也大大增強了他們對課程材料的理解和掌握。

（五）邏輯表達能力

本課程最重要的組成部分是提升邏輯表達能力，不僅是學生展示其對課堂知識掌握和深入理解的一個平臺，還是培養其學術表達和批判性思維能力的關鍵途徑。為了加強這些技能，課程結束時，每位學生都需要撰寫一篇技術分析報告作為結課作業。學生寫作時需要將課堂上學到的理論與實際案例分析相結合，展示他們對課程內容的全面理解和應用能力。作業應包括研究背景、問題綜述、方法論、研究結果和結論等標準部分。學生應展示能夠批判性分析問題和數據，合理地從研究中得出結論。考核過程將加強學生的研究、分析和邏輯推理能力，同時提高其邏輯表達能力。

四、學生成績評價及授課效果分析

學生成績評價體系在本課程中被設計為綜合反映學生的學習表現，包括平時成績、期中翻轉課堂表現和期末作業撰寫三個部分，各占總評的20%、20%和60%。平時成績涵蓋了考勤、課堂參與度等多個方面，并采用積分制進行評分，以激勵學生在課堂上的活躍參與和持續努力。期中翻轉課堂表現評分則側重于評估學生在自主學習方面的能力，包括資料的查找廣度與深度以及課堂匯報的效果，重點考核學生對安全監測技術的理解和分析，評估對課程核心內容的理解和掌握。學生需要通過PPT進行講解來展示研究成果，證明他們能夠將理論知識與實踐應用結合起來，具備解決相關領域實際問題的能力。通過這種方式，期末考核不僅測試了學生的學術研究能力，也評估了他們在實際應用中的創新和批判性思維能力。通過這樣的評價體系，本課程不僅促進了學生的自主學習，還有助于提高他們的創新思維和實際操作能力，符合以學生為中心的教學理念，從而培養出既有扎實理論基礎又具備實際操作技能的工程學科專業人才。

進一步對學生成績進行分析，從而展現教師的授課效果，該課程的學生平均成績：81.17分，標準差：5.29分，最低分數：70分，最高分：94分，中位數：81分。結果顯示，大多數學生的成績分布在80～85分的范圍內，這表明課程設計基本上能夠滿足大部分學生的學習需求。同時，得分在90分以上和70分以下的學生較少，這說明成績的極端波動不常見，反映出課程難度和學生能力之間的良好匹配。從具體數據來看，平均成績81.17分意味著整體學生對課程內容的掌握程度處于較為良好的水平。標準差5.29分相對較小，進一步印證了學生成績的穩定性，即學生之間的成績差異并不懸殊。中位數81分與平均成績相近，也表明成績分布較為均勻。

這一評價體系所反映出的學生成績情況，能直觀體現教師的授課效果。學生成績良好且分布合理，側面說明教師在教學過程中對課程內容的講解清晰透徹，成功引導學生理解和掌握了安全監測技術等核心知識。在平時成績、期中翻轉課堂表現和期末作業撰寫各環節的精心設計與指導，有效激發了學生的自主學習積極性和創新思維。

然而，仍存在成績相對較差的學生，針對這部分學生可采用專題輔導、一對一答疑等形式，幫助他們夯實基礎。后續可以根據差異化教學策略對成績較差的學生提供更多基礎知識的復習和實踐操作的機會。在實踐操作方面，為其安排更多有針對性的實驗項目，實時糾正操作偏差，逐步提升他們的實際操作技能。同時，對于成績優秀的學生，也可設計拓展性學習任務，如參與科研項目的輔助工作，進一步挖掘他們的潛力，培養學科拔尖人才。

持續優化課程評價體系與教學方法，關注每一位學生的成長，才能更好地實現培養既有扎實理論基礎又具備實際操作技能的工程學科專業人才這一目標，使課程教學質量邁向更高臺階。

五、結論

在西安科技大學針對碩士研究生開設的“現代安全監控技術”課程中，通過采用優化傳統教學（翻轉課堂等）+動手實踐+邏輯能力提升的教學改革，展示了明顯的教育成效。這種教學模式不僅加強了學生的實踐能力和獨立思考能力，還提高了他們的邏輯表達技能。此外，教師講授過程中課件制作的針對性、簡潔性的實施也推動了教師在教學方法和內容上進行創新和調整，確保教學活動能更好地適應學生的學習需求和發展趨勢。

盡管課程在融合邏輯表達及原有分析思維的過程中遇到了一定的挑戰，但課程中的“翻轉課堂”和傳感器實際操作獲得了學生的廣泛認可。這種跨學科的教學方式對于當今的高等教育具有重要的啟示意義，它不僅提升了學生的專業能力，也拓展了他們的思維方式和學術視野。

展望未來，這種教學模式有望在更多的科技和工程領域中得到應用和發展。隨著教育技術的進步和學科交叉的深入，傳統的教學模式需要進一步革新，以培養能夠適應快速變化的全球工程技術環境的復合型人才。通過繼續探索和優化這種教學模式，我們可以更有效地促進學生的全面發展，提高他們的創新能力和國際競爭力，這將為安全領域的持續發展培養出更多具有高級寫作能力和扎實理工科基礎的專業人才。

參考文獻：

［1］彭志偉，張元波，徐斌，等.研究生科技寫作課程教學改革與實踐［J］.高教學刊，2021，7（31）：150153.

［2］李江，嚴啟龍，石磊.強化多層次訓練與實踐的“科技寫作與交流能力”課程體系建設［J］.大學，2024（17）：135138.

［3］郭文斌，潘玉進，王敏，等.提升研究生科研能力的教學實踐研究［J］.教育理論與實踐，2012，32（33）：4648.

［4］楊睿月，張逸群，李敬彬，等.石油工程科技論文寫作過程性考核教學改革實踐與分析：以石油工程本科生教學為例［J］.教育教學論壇，2021（04）：3842.

［5］孔祥國，成連華，李超，等.安全工程專業本科必修課程《城市地鐵施工與安全》建設［J］.高教學刊，2021（06）：132135.

［6］吳琦，趙海霞，姚慧鵬，等.基于慕課的生物化學翻轉課堂研究與實踐［J］.高教學刊，2024，10（23）：4346.

［7］李永華，陳寶魁，吳斯亮.土木工程專業學生解決復雜工程問題能力的培養：基于事故案例分析的課程教學探索［J］.實驗室研究與探索，2024，43（08）：180184.

［8］張杰.互聯網+背景下高等教育信息技術應用現狀研究［J］.中國教育技術裝備，2022（22）：1620.

基金項目：煤炭行業高等教育研究課題“新工科視域下安全工程一流專業建設的理論與實踐研究”（2021MX JG014）；西安科技大學2022年校級學位與研究生教育教學改革項目“安全應急領域一流學科專業本碩博貫通式培養模式探索與實踐”（YJG2022003）

作者簡介：秦雷（1990— ），男，漢族，山東濟寧人，博士研究生，副教授，研究方向：礦山安全、煤基固廢綠色處置。