安全工程实验室建设的探索与实践

田运生，王景春，刘维华

（石家庄铁道大学 土木工程学院，河北 石家庄 050043）

安全科学与工程是我国高等教育体系中新增的一级学科。在我国设有安全工程学科的高校类型很多，学科特色涉及了军工、航空、化工、石油、矿业、土木、交通、能源、环境、经济等十几个领域。安全科学与工程的跨学科性、交叉性和复杂的系统性决定了该学科的课程内容和涉及的范围是随着科技的发展和人们对安全的认识及要求的日益提高而扩充的。

从检索文献中可知，我国的安全科学与工程是由矿山安全发展而来的，其主要研究对象是事故，目的是更好地预防事故的发生和控制事故发生后所造成的损失。由此而来的我国高校安全工程专业的侧重点倾向于了安全生产和安全技术，由于受行业劳动保护和自身特定的安全要求的影响，所培养的专业人才要求具有很强的行业背景，具有应用安全工程手段解决实际工作中所出现的安全问题的能力。这同我国高等工程教育中提倡“通才”教育有很大的不同。如何根据教育层次和社会需求的多样性，有针对性地设立培养目标，如何与工程人才的需要进行有机衔接，避免学科和专业建设与社会需求之间脱节，如何加强学生实际工程应用能力的训练是我们安全工程专业持续深入研究的问题［1－4］。

1 对安全工程实验室建设的基本认识

1.1 安全工程专业的培养目标及知识结构

安全工程的本科教育培养目标是：以科学发展促进安全技术，培养适应社会主义市场经济发展需要的，掌握安全管理、安全工程技术的基础理论、基本知识、基本技能，具备从事安全工程方面的研究、设计、检测、评价、监察和管理等工作的基本能力和素质，德、智、体全面发展的高级安全专业人才。

安全工程专业教育的知识结构通过多年的探讨已经逐步形成了自己的科学体系，组成了横向的文理学科基础、安全基础理论、安全工程技术4个知识平台，纵向的安全设备工程、安全“设备”卫生工程、安全社会工程、安全系统工程和安全检测检验技术5个学科、专业分支方向。而各高校则可以根据所涉领域安全生产的需要自主开设课程，为安全生产“量身定做”培养人才，实现课程设置与行业需求、企业需求、生产技术的发展相辅相成。

1.2 对安全工程专业实验室的认识

高等学校实验室是进行实验教学的场所，是教师和学生开展科学实验研究的平台，是培养学生工程实践能力和创新能力的重要基地。实验室建设也是高等学校重要的教学基本建设，是学科建设的重要组成部分，是本科教学和办好大学的基础，是培养卓越工程师的支撑点。

在安全工程学科的核心问题得到解决的基础上，各高校进一步加强教学改革，尤其是加强了实践教学环节建设，加强了与企业的合作，注重在培养学生的工程设计能力和实践能力上下功夫，进一步突破传统学科观念的局限，积极探索、拓展实践教学的创新空间，促进我国安全工程专业的发展和提升。

安全工程实验室既应满足本科生基础课程教学的需要，又要满足安全工程学科发展的科研主攻方向的要求。除进行日常实验课教学外，应能满足安全工程学科科研工作和研究生培养的要求，能够面向社会和地方承揽安全工程领域及其相关领域的科学实验研究项目和开展科学技术服务活动。为使安全工程实验室具有以上功能，实验室应具备与安全工程领域相关的实验装置、设备和实验条件。实验室应具备消防与防火防爆、环境检测与监测、应急救援器材设备、职业卫生检测、矿山与隧道检测与监测、爆破器材、建（构）筑物的无损检测等实验项目必备的仪器和设备。学生应掌握安全工程领域及相关领域目前先进的或比较先进的实验手段和实验方法，具有开展科研的必要条件和能力［5－7］。

2 安全工程实验室建设的实践

2.1 实验室建设的规划

根据石家庄铁道大学学科建设规划，所设的安全工程专业学科建设发展的主攻方向为：（1）安全系统工程与系统管理；（2）产业安全技术及风险评价；（3）矿山安全技术及工程；（4）爆炸安全理论与技术；（5）岩土灾害发生机理与防治；（6）环境安全控制及工程。

我们根据安全工程专业培养目标和培养方案，按照教育部高等学校安全工程专业本科教学大纲要求，并通过到有关安全工程专业的院校调研后，在制定和修改了石家庄铁道大学安全工程专业教学计划的基础上，根据安全工程学科的特点及其发展规划，对我校安全工程实验室进行了总体规划，确定了其建设规模和发展方向。根据安全工程专业教学计划及其专业基础课和专业课的课程设置，安全工程实验室需要承担“安全检测技术及应用”、“消防安全工程”、“防火防爆技术”、“工程爆破”、“爆破安全技术”、“灾害防治理论与技术”、“噪声与振动控制技术”、“矿山安全技术”、“化工安全技术”、“通风除尘技术”、“安全人机工程学”、“安全心理学”等课程的有关实验教学内容。根据各课程开设实验项目的特点和安全工程实验室的功能与内涵，各实验项目可归为如下几大类别：消防与防火防爆类；安全检测类；应急救援类；职业卫生检测类；矿山与隧道类；爆破安全技术类。

2.2 安全工程实验室的实验项目建设

各部分应完成的基本实验项目和实验目的简述如下。

2.2.1 消防与防火防爆类

应完成的基本实验项目包括：BA－PL1型喷淋灭火系统实验；建筑材料可燃性实验；HC－2型氧指数测定；JCY－1型建材烟密度测试。

建立上述实验项目的目的是通过喷淋灭火系统实验可以使学生全面系统地了解建筑结构喷淋灭火的原理，了解建筑物内或高层建筑物内建立的自动监控自动灭火的自动化消防系统。掌握建筑消防系统的组成、工作原理及应用，并能很好地完成消防系统的设计；通过建筑材料可燃性实验、建筑材料氧指数测定实验和建材烟密度测试，可以使学生全面系统地了解建筑材料的可燃性及分级，建筑材料的安全检测内容及方法，以及各测试仪器设备的检测原理、操作步骤及使用方法。

2.2.2 安全检测类

应完成的基本实验项目包括：常用传感器的标定；土建工程施工作业环境条件检测；既有建筑物及构筑物的检测；振动测试与数据处理分析；桥梁动态监测；超声波钢轨探伤等实验。

建立上述实验项目的目的是使学生了解土木工程监控量测常用传感器的原理、使用方法和标定方法，如了解钢弦式土压力盒、钢筋计、混凝土应变计、锚杆计及位移计的埋设方法。掌握频率接收仪的使用、数据记录与处理；掌握土建工程施工环境检测的内容和方法，如学习噪声频谱分析仪、粉尘仪、核辐射仪的工作原理及使用步骤和方法；掌握既有建筑物无损检测的内容和方法，如数显回弹仪、钢筋锈蚀仪、非金属板测厚仪、钢筋定位仪等常用检测仪器的检测原理、操作步骤及使用方法；为施工过程安全评价和建筑物安全评价打下专业技术基础。掌握测振仪器安装和使用方法，学会对振动测试数据的处理与分析。通过桥梁动态监测实验可以使学生掌握桥梁安全运行的安全监测与评估方法，掌握桥梁动态监测系统的检测原理、操作步骤及使用方法。通过钢轨无损检测实验可以使学生掌握铁路安全运行钢轨安全检测方法，掌握超声波钢轨探伤仪检测原理、操作步骤及使用方法

2.2.3 应急救援类

应完成的基本实验项目包括：突发性事故气体快速检测实验；生命探测实验；全自动电脑心肺复苏模拟人实验。

建立上述实验项目的目的是通过突发性事故气体快速检测实验可以使学生掌握突发性事故气体快速检测原理、操作步骤及使用方法，掌握突发性事故气体快速检测必要知识。通过生命探测救助实验可以使学生掌握生命探测仪的探测原理、操作步骤及使用方法，掌握生命救助的必要知识。通过应急救援心肺复苏模拟人实验可以使学生掌握全自动电脑心肺复苏模拟人原理、操作步骤及使用方法。

2.2.4 职业卫生检测类

应完成的基本实验项目包括：粉尘检测实验；复合气体检测实验；噪声频谱分析实验；有害气体检测实验。

建立上述实验项目的目的是通过粉尘检测实验可以使学生掌握粉尘安全检测方法，掌握粉尘检测仪检测原理、操作步骤及使用方法。通过复合气体检测和有害气体检测实验可以使学生掌握有毒有害气体安全检测方法，掌握复合气体检测仪和有害气体检测仪的检测原理、操作步骤及使用方法。通过噪声频谱分析实验可以使学生掌握噪声安全检测方法，掌握噪声频谱分析仪检测原理、操作步骤及使用方法。

2.2.5 矿山与隧道类

应完成的基本实验项目包括：隧道与矿山巷道周边位移收敛量测实验；瓦斯煤尘爆炸演示实验；隧道与矿山巷道通风参数测试；AQG－1光干涉甲烷测定实验。

建立上述实验项目的目的是通过隧道与矿山巷道周边位移收敛量测实验，了解隧道与矿山巷道周边位移收敛量测的意义及量测目的，了解收敛计的性能，掌握其使用方法，学会收敛数据的处理与分析，以及隧道围岩稳定性判别准则的使用。通过瓦斯煤尘爆炸演示实验使学生了解瓦斯爆炸的危害，掌握各种浓度瓦斯爆炸的条件或爆炸三要素，了解瓦斯爆炸实验装置的使用步骤和操作方法，以及预防瓦斯爆炸的一些技术措施。通过隧道与矿山巷道通风参数测试实验，使学生掌握通风参数测试仪的工作原理、操作步骤及使用方法，了解矿井或隧道通风系统的阻力分布情况，为矿井或隧道各项安全技术措施的制定与实施提供依据，为矿井或隧道通风设计、网络计算、通风系统改造、控制火灾等提供可靠的基础资料。通过AQGD－1光干涉甲烷测定实验，可以使学生掌握矿山与隧道甲烷安全检测方法，掌握光干涉甲烷测定器检测原理、操作步骤及使用方法。

2.2.6 爆破安全技术类

应完成的基本实验项目包括：电雷管的电爆网路实验；导爆索法测定炸药爆速实验；导爆索性能检测实验；导爆管雷管的加工与网路连接实验；炸药的爆破漏斗实验；炸药的殉爆实验；导爆管的爆速测定实验；爆破振动智能监测实验；爆破冲击波与噪声智能监测实验。

通过以上各项实验项目，使学生了解电雷管的外形特征及内部构造，掌握电雷管全电阻的测量方法，电爆网路导通测试方法，学会常用电爆网路的联接方式，学会计算所连爆破网路中，流过每发电雷管的电流，从而根据《爆破安全规程》规定，判断所连网路是否准爆。了解导爆索网路的连接方法和起爆性能，掌握导爆索法测定炸药爆速的工作原理及操作方法，了解导爆管爆破网路的联接方法及起爆方式。根据形成的爆破漏斗的形状计算爆破漏斗体积和爆破作用指数，了解单个药包在岩土中的爆破作用，掌握测定炸药殉爆距离的方法及意义。通过爆破振动监测与安全评估实验可以使学生掌握爆破振动与安全评估检测方法，掌握爆破振动智能监测仪检测原理、操作步骤及使用方法。通过爆破冲击波与噪声安全检测实验可以使学生掌握爆破冲击波与噪声安全检测方法，掌握爆破冲击波与噪声智能监测仪检测原理、操作步骤及使用方法。

总之，建立上述实验总的目的是增强理论教学效果，强化学生基础理论与专业知识的掌握和创新思维与动手能力的培养，为“卓越计划”目标的实现奠定坚实的基础［8］。

3 安全工程实验室的管理体制和教师队伍建设

3.1 实验室的管理体制

为了提高实验室的开放程度和实验设备的利用率，加强理论教学与实践教学在学生素质培养方面有机的结合，提高教师队伍的业务素质和业务能力，2010年上半年，土木工程学院结合岗位聘任工作，以水力学教研室、地下工程系、安全工程系3个单位为改革试点，将实验室和教研室进行了合并。安全工程教研室和安全工程实验室集中办公地点，使每位教师可以随时进入实验室了解各类实验仪器设备，准备有关实验，以及进行科研工作。目前，我们土木学院将继续深化实验室改革，在总结2010年试点经验的基础上，将制定详细的实施方案，全面稳步推进系室合并改革。

系室合并后各类实验项目由相应的实验教学组分管，由相应的任课教师具体实施，实行个人负责制。如“消防安全工程”课程实验由其主要的任课教师负责，“安全检测技术”课程实验由其任课教师负责。这样做的好处是一方面可精简实验室的人员编制，另一方面可避免课程讲授内容与实验教学内容的不衔接，有助于学生理论联系实际，有助于教师重点培养学生的工程实践能力和创新能力。

3.2 实验室教师队伍的建设

建设一支结构合理的高素质实验教师队伍是实验室建设的核心和根本。实验室使用的效率提高，主要体现在提高实验教学质量、多出科研成果和提高实验设备利用率3个方面，而这都离不开实验教师。当前我校正在实施的全方位开放式实验教学，其重点工作是要开发出一批综合性、探索性、设计性实验和应用现代新技术的新实验，将科研成果转化为实验教学项目，推行产学研结合的实验教学新模式，这也离不开实验教师的积极参与，而且对实验教师提出了更高的要求：实验教师不仅要有扎实的理论基础知识，而且还要具备熟练的工程技能与实践经验，在业务上一专多能，在教学中能解决更多的专业实验技术问题。

改革以后的安全工程实验教师队伍形成了合理的梯队，将学历层次高、基础理论扎实、有较高专业技术能力的人员充实到了实验教学中来。现在实验教师队伍中已有2名博士，4名硕士，1名教授，2名副教授，3名讲师。

为了提高实验人员的职业素质，学校实验室主管部门举办了实验室管理培训班，制订了具体的培训计划，并通过有计划地选派人员进修、在职培训等形式提高实验人员的学历层次和技术水平，同时也制订了切实可行的考核办法，严格考核，使各项工作落实到了实处。

教师参加实验室工作不仅有利于教师理论和实际能力的结合，而且对提高实验教学质量起到了较好的示范作用，能极大地改善实验室队伍的学历结构，促进实验技术整体水平的提高。此外，鼓励研究生参加实验室建设工作。在读研究生可以在所研究方向的实验室受聘参与实验教学和实验室建设工作。这样不仅能提供给研究生理论联系实际的便利机会，提高其学术水平，而且给实验室补充了新鲜的血液，增加了新生力量［9－12］。

4 结束语

安全工程实验室是安全工程专业知识创新体系的主要创新单元和重要载体，实验室的建设要根据专业特点和未来发展方向制定适合本专业的总体规划。开发综合性、设计性以及创新性的实验项目、添置相应的实验教学器材和设备，是培养安全工程技术人才和创新型人才的基础；建立一支结构合理、高素质的实验教师队伍，是培养工程技术人才和创新型人才的关键；制定人性化的实验室工作规范管理体系和创新实验教学体系，是培养安全工程技术人才和创新型人才的保证。

（References）

［1］宋守信，杨书宏，傅贵，等.中美安全工程专业教育及认证标准对比研究［J］.中国安全科学学报，2012，22（12）：23－28.

［2］王秋衡，刘如民.安全系统学科建设安全工程专业的研究［J］.安全与环境工程，2004，11（4）：66－68.

［3］傅贵，陈大伟，杨甲文.论安全学科的内涵与本科教育课程体系［J］.中国安全科学学报，2005，15（1）：63－66.

［4］刘志斌，陈建平，于皓.环境工程实验室建设中若干问题的思考［J］.辽宁工程技术大学学报：社会科学版，2003，5（增刊）：95－96.

［5］田运生，刘维华，王景春.综合性设计性实验项目建设的探索与实践［J］.实验技术与管理，2012，29（2）：126－129.

［6］聂百胜，张金锋，胡铁柱，等.安全工程本科专业实验课程设置［J］.安全与环境学报，2006，6（增刊）：14－16.

［7］李景奇.高校的改革与实验室工作的探讨［J］.实验室研究与探索，2001，20（6）：1－3.

［8］崔克清.21世纪的安全工程与我们的任务［J］.安全，1999（1）：14－16.

［9］范姣莲，王海波.对高校实验教师队伍建设的探讨与研究［J］.实验技术与管理，2011，10（10）：11－14.

［10］吴振强.高等学校实验技术队伍团队建设的思考［J］.实验技术与管理，2009，26（12）：25－28.

［11］杜建华.队伍是实验室建设的核心［J］.实验室研究与探索，2006，25（2）：137－138.

［12］王玉清.高等学校创新型实验技术队伍建设研究［J］.实验技术与管理，2011，28（2）：194－197.