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安全工程专业实验教学改革初探

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摘要:实验教学是培养创新型人才、提高学生学习兴趣、掌握重要知识点的重要教学方法。文章从安全工程专业传统实验教学存在的问题出发,对其产生原因进行分析,并针对问题成因提出实验教学体系改革方法。基于社会对人才的需要,主张培养学生创新和实践能力,既要增添新内容并分类,还要构建新型实验平台,以解决传统实验教学所产生的弊端,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

关键词:安全工程专业;实验教学;改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)34-0078-02

安全工程专业自改为一级学科开始,国家的重视程度日益明显,各工作岗位对人才的需要也更加苛刻。为了更好地贴近实际需要,提高学生能力,培养工程实践能力变得尤为重要。安全工程本科专业的主干实验课程主要有流体力学、工程力学、电子电工学、安全人机工程学以及个体防护等。这些实验课程从属于理论课程,多数为验证性实验,不利于全面培养学生的实验动手能力、综合分析问题和解决问题的能力。

本文结合现在传统实验教学方法的实际情况,分析传统实验教学体系存在问题,寻找问题产生的原因以及如何对传统实验教学进行改革等三方面进行阐述。

一、传统实验课程教学存在的问题

现在的教学体系普遍以理论与实验课程相结合,但实验内容陈旧、所占课时比例小、应试教育思想严重。

1.实验课程时间少。实验课程所占课时比例小,都是穿插到理论课程中,随着知识点的讲解而进行实验,只是初步熟悉实验器材的操作,对实验原理等并不能完全掌握。并且相关知识点之间的实验无法产生联系,较为分散,不利于学生对学科课程进行整体把握,更无法培养学生对该实验课程的兴趣爱好。

2.实验教学方法单一。实验教学方法多年来未曾有所改变,以学生根据老师所讲内容完成实验为主,得出实验结果并进行数据分析,最后得出结论。学生在实验中忽略了自身思考问题的能力。在实验课程中,缺乏创新、探索与讨论的实验。这种传统的实验教学方法不利于学生在实验课程中发现问题、解决问题并提高自身能力。

3.仪器闲置浪费。由于学校对实验课程不重视,导致实验室少有人关注,实验室环境差,设备陈旧。学生课程按照专业划分,所以实验课程结束后,实验器材闲置。

4.成绩评定方法局限性大。现各高校均以应试教育为先,老师讲解多于学生亲自动手,学生为了达到实验最终结果也是背诵多于理解,缺乏独立思考问题的能力,与社会所需人才不匹配。由于成绩考核只是基于最终实验报告的撰写,而忽略实验过程中学生产生的疑问以及自身能力的培养,限制了学生的发散性思维以及自主创新能力的发挥。

二、问题成因

虽然安全工程已得到了国家重视,但教学依然存在问题,分析问题成因便于解决问题。

1.应试教育体制。由于受传统教育束缚,应试教育体制的影响,学校对实验教学关注不够,导致没有完善的管理制度,没有固定的实验教师队伍。传统教学一般分为理论和实验两部分,而我国一直都是重理论轻实践,最后的成绩只是根据上交的实验报告和实验数据的处理分析来评定,无法真实反映学生在动手能力、创新思维上的水平,而这也是受应试教育体制的影响。

2.实验室管理制度。实验室经常按照专业划分,所以也会出现管理的真空地带,管理制度的不完善,导致了资源的浪费或是实验人数过多效果不佳。大部分实验仪器只是针对某课题而购买,适用范围有很大局限性。在实验教学中,学生没有选择权,无法根据自身能力水平选择实验内容。

三、安全工程实验教学体系改革的几点看法

根据传统实验教学方法的问题,对安全工程实验教学的改革可从完善教学内容、构建实验平台、增设科技创新和科研项目以及完善成绩评定制度四方面入手。

1.完善教学内容。为了使学生全面把握安全工程学科的所有应知应会的实验内容,可将实验教学分为三个等级,分别为公共基础实验、专业基础实验以及专业领域实验。(1)公共基础实验。这部分实验课程为简单的实验仪器应用,实验室制度的了解以及对数据的分析处理等,主要为专业实验课培养基本动手操作能力。①数学实验。数学实验主要应用MATLAB软件进行简单的数学矩阵运算和绘图。②物理实验。主要内容包括:惠斯通电桥实验、验证动量守恒定律、惯性秤测量物体质量、示波器的使用等,旨在为专业实验奠定基础。③电子电工学。主要内容包括:戴维宁定理及最大功率传输条件的研究、单相交流电路的研究、三相交流电路的研究、模拟运算电路,研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能、日光灯及其功率因数的提高。④化学实验。主要内容包括:常见危险化学品的认知、酸碱滴定、沉淀平衡和电离平衡。(2)专业基础实验课。①工程力学。主要包括:拉伸、压缩实验,通过万能材料试验机观察和分析低碳钢及铸铁在拉伸和压缩过程中的各种现象、扭转破坏实验、金属冲击实验、工字型梁弯曲试验。②流体力学。主要内容包括:静水压强实验、文丘里实验、不可压缩流体恒定流动量定律实验、毕托管测速实验、雷诺实验、管路沿程水头损失实验。(3)专业领域实验。①人机安全工程实验。主要内容包括:运动反应时间测定,检验优势手的反应时间与运动时间是否相关、注意分配测定、双手调节器实验、人体测量实验、闪光融合频率测定实验、错觉实验、人机操作实验、劳动强度与疲劳测定等。②作业环境检测。主要内容包括:粉尘、温度、湿度、辐射强度的测定等。③噪声与振动。主要内容包括:道路交通噪声测量、驻波管法吸声材料垂直入射吸声系数的测定、混响时间的测定、振动仪的使用。④个体防护。主要内容包括:安全帽、滤光镜、防毒面罩、防静电服、保护鞋、安全带等使用方法。

2.构建实验平台。教学内容的丰富可以提高学生的动手能力,但大部分为验证性或认知性的实验,还应该加入能够提高创新意识、工程意识的开放性实验。(1)结合其他学科。为了适应社会需求,可与采矿、环境等学科相结合,培养学生应用专业的数字化软件来解决问题的能力。(2)安排递进式课程。针对原本的实验课程,在学习了基础实验课程、专业基础实验课程以及专业领域实验课程后,可根据学生能力先后参与课程设计、综合实验、科研训练和开放实验,并且在毕业前进入科技研究与创新实验,进一步贴近社会需求。(3)运用引导式教学。运用引导式教学,要因材施教。指导教师以学生独立思考和克服困难为主,指导学生通过自己的努力完成实验。对于实验过程中表现出积极性的学生,应开设自拟实验,学生可以通过自己查阅资料、设计实验方案等提高实际动手能力和创新思维能力。(4)建设开放实验室。由于学生的学习负担非常大,学生对于每门课程的时间分配都较少,应该更好地利用实验课。开放实验室的实验教学,是指学生可以利用课余时间对感兴趣的实验内容等进行自由练习,有效提高了实验室的使用效率。(5)建设安全工程实验中心网站。建设“安全工程实验中心网站”,设置实验教学、教学资源等栏目,开放实验预约系统,满足不同层次学生的自主学习要求。学生实验时可将实验数据或实验成果通过网络上传到教师平台,实现实验室信息化、网络化、智能化管理。(6)开设“虚拟实验室”。利用软件搭建一个现代化或与现实实验室相同的虚拟实验室,不受时间空间限制,为学生提供一个开放的虚拟实验环境,可以测试实验器材临界点、发生危险的实验方法等。

3.增设科技创新和科研项目。学生在学习完基础课程并基本掌握所学内容后,可向教师提出申请,进入科技创新环节或与学长学姐参加科研项目的研究。学生在实验前,根据实验项目要求,查阅文献,设计方案,交教师评析,进行实验,分析数据并得到结论。有利于学生的全面发展,为学生走向工作岗位打下了坚实的基础。

4.完善成绩评定制度。成绩的评定方法很大程度影响着学生的学习兴趣和能力的成长。成绩评定不能只依据实验报告,还应包括对实验的整体把握、实验中的表现以及实验报告的撰写等,以此来真实体现学生在学习过程中所遇到的困难和自身能力的提升空间。

本文结合传统实验教学实际情况,分析了安全工程专业传统实验课程体系存在的问题并分析成因,并从实验教学内容开始提出了解决方法。不仅要对实验教学内容及时更新和补充,还要对现有的实验课程分类并层层递进,让学生充分发挥自己能力的同时不会觉得乏味。为了提高学生学习积极性,不仅要从实验内容进行改变,还要加入新鲜元素,如网络预约实验室、交流平台以及虚拟实验室,来提高学生对安全工程专业的兴趣。为了让学生可以有所提高,在学生完成学校规定的实验课程之后,成绩优秀者还可以自主选题、自主设计进行科技创新实验,或直接进入课题组,为毕业设计和将来工作打下坚实基础。

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