国际一流安全工程人才实践创新能力培养的探索与实践

秦波涛　时国庆　王亮　裴晓东　王凯

摘要：安全是社会和企业的重大需求。中国矿业大学安全工程专业近年来围绕国家对安全工程人才的重大需求，积极探索安全工程人才实践创新能力培养的模式和机制，构建了专业化、层次化的实验教学体系，形成了国际化、实战化、模块化的实践教学模式，进一步提高学生的实践创新能力和工程素质，取得了丰硕的成果。

关键词：实践教学；实验教学；工程创新能力；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）32-0164-03

中国矿业大学安全工程托于国家一级学科“安全科学与工程”，为“国家特色专业建设点”，“江苏省重点建设专业”。2012年在教育部一级学科评估中排名第一，并成为我校进入国家双一流学科平台建设的两个学科之一。为适应新工科背景下，行业、社会和国家对创新能力强、实践能力高的人才需求，积极探索实践教学环节的机制和模式，形成了“多层次、专业化、模块化、实战化和国际化”的实验实践教学新模式，学生的工程实践创新能力显著提升，取得了较好的教学效果。

一、突出工程实践特色的人才培养目标及培养方案

安全工程专业制定了“培养德智体美全面发展，宽基础、强能力、高素质的具有历史使命感、社会责任心，富有工程素养和工程实践能力，秉承‘好学力行、求是创新精神，掌握安全科学、技术与管理的基础理论和方法，能从事安全系统设计、安全工程施工、安全工程检测、安全技术咨询与评估、安全教育与培训、安全监督与检查的工程技术人员，以及具备安全科学研究潜质、能为国家富强、社会进步做出贡献并具有国际视野的一流人才”的培养目标[1]。其中，“工程素养”、“工程实践能力”是衡量培养是否达标的重要指标，国际化视野是我们专业的培养内涵。为此，在课程体系设置时，安全工程专业大幅提升了实践课程比例。本科生所修的总学分为132分，其中实验、实践课程的学分总数达57学分，实践课程学分数占40%，比重相当大。为了做好实践教学环节，我专业充分利用国际国内教学资源、依托校外工程实践和校内实验平台，探索了丰富的实践实验教学模式，并进行了卓有成效的实践，取得了较好的教学效果。

二、专业化层次化的实验教学体系

实验教学旨在培养学生掌握基本的实验技能和科学研究方法，是培养学生创新能力、独立工作能力和实践能力的主要途径之一[2，3]。我专业从提升实验设备、实验教师的专业化程度入手，构建了多层次专业化的实验教学模式，以满足工程实践创新型人才培养的需求。

（一）设施先进，装备专业的实验平台建设

实验设备是否充足，实验装置先进与否直接影响实验教学的效果。托各级科研平台和实验中心，打造了专业化的实验教学平台。主要途径主要有以下几个，一是学校、学院加大资金投资购置先进的教学实验仪器，近三年来各级总投入资金达到1450万元用于新增教学实验设备和维护老设备。二是依靠各级科研平台，充实本科生实验教学。安全学院是一个研究型学院，安全工程专业入选国家双一流学科建设，学院拥有煤炭资源与安全开采国家重点实验室，瓦斯与火教育部重点实验室，地下城市空间江苏省重点实验室等多个省部级以上实验平台，这些平台全都面向本科生开放，以满足学生研究型、科研拓展型实验需求；同时，科研反哺教学，科研研制的仪器设备也被用到本科实验教学中，如研制的煤自燃倾向性测试仪、除尘器、瓦斯突出模拟装置均被应用到本科实验教学中去，这些仪器量身定做，专业性强，实验教学效果得到学生的一直好评。与此同时，我院积极引入虚拟实验教学平台，成功解决了安全工程专业实验危险性高和场景难在实验室靠实体设备难以再现的难题。如近年来引进了矿井通风机参数虚拟测试平台，煤巷防突虚拟实验平台等。

（二）层次化的验设置

依托各级实验教学平台，安全工程专业建立了包含“基础实验、选修型实验、研究型实验、科研拓展型实验”的多层次创新型实验教学新体系。

基础实验主要面向低年级的全体本科生，实验设置与教材相匹配。实验的目的主要是课程学习过程中，为便于学生掌握和理解知识点而设置的实验，这一类实验主要是对理论的验证，要求学生掌握最基础的实验方法、基本操作和实验技能，培养学生最基本的实验素养和能力，即基本功训练，这些实验为选修型等实验奠定基础；选修型实验主要针对高年级本科生，学生可以依据个人兴趣在实验中进行选择；这类实验往往以基础型实验为基础，是开展研究型实验奠定基础；研究实验在基础实验、选修实验的基础上开设，是以培养学生独立设计、自主研究能力和创新能力为目的的开放性实验。研究创新实验的选题多来自大学生创新项目以及工业生产中的实际问题等，强调实验内容的自主性、实验结果的未知性、实验方法和手段的探索性；科研拓展型实验的选题主要来自于教师的科研项目，实验的展开主要依托专业教师的最新科研成果，利用科研实验室，鼓励有能力的教师将一些最新的学科前沿内容，通过科研拓展型实验传授给学生，尤其是本科学生，提升学生的实践创新能力，锻炼学生的科研素养。

从性质上来讲，基础实验是本科生的必修实验课程，选修型实验是学生根据个人兴趣进行选择的实践能力锻炼型实验，而研究型实验和科研拓展型实验则是学生的创新能力、实践能力的拓展。

（三）专业实验独立成课

传统的实验教学重讲授轻实践、重分析轻综合、重基本操作训练轻工程能力培养。实验目的多是为验证理论的正確性或真实性，或仅仅是演示理论所反映的事实真相或所阐述的事物变化过程，作为理解、掌握和提高理论知识的验证和旁证手段，以演示性、验证性实验为主，缺少或几乎没有结合工程实践和业务实际的综合性、设计性实验。实验课时只占课程总学时一小部分，成绩主要依据学生平时态度和报告质量评定，大部分仅作理论课成绩参考，不占学分[4，5]。这种实验教学模式很难满足创新实践人才的培养需求，为解决这一问题，我们积极探索专业实验独立设课。分别在《矿井通风与空气调节》《安全监测监控》《矿井火灾防治》《矿井瓦斯防治》等课程的专业实验独立设课的研究与探索，整合出一批独立的专业实验课程。这些课程紧跟学科领域内理论和先进技术的发展，通过课程和内容集成形成独立的实验课程。实验教学环节独立设置、单独考核、单独计算学分的办法，改变了过去实验教学依附于理论教学的模式，改变了实验成绩由理论课教师计入平时成绩而随意性较大的弊端，提高了实验教学质量。

三、多元化的实践教学体系

（一）实践教学实战化

2012年，2014年我专业联合徐州矿业集团和兖州矿业集团打造了国家级的工程实践教育中心，实现了学生认识实习、生产实习的集中化管理，结束了先前分散实习时效果难以保障的局面。依托实践教育中心的优质工程实践资源，我专业聘任实践经验丰富的现场技术人员实现了对学生的现场授课，围绕工程问题，学生和现场指导教师展开现场研讨，对于一些主要生产环节学生还有机会实施现场操练，整个实习过程实现了从现场授课、现场研讨到现场操练的实战化教学，学生带的工程实践能力得到显著提升。

（二）实践教学的模块化

针对矿业安全领域重大主要安全问题需求，构建了模块化的实践教学环节，主要包含采煤模块、通风模块、瓦斯防治模块、火灾防治模块和安全监测监控等几个主要模块。其中，采煤模块主要是针对煤矿采掘系统，包含掘进面和采煤面实践两方面的内容；该模块主要包含：采掘平面图识图，综采（放）工作面和综掘工作面参观，综掘区队班前会，掘进机实操、采煤机实操和移架实操等；通风模块主要包含主要通风机房参观、通风系统识图、风筒接边实操、密（板）闭施工实操演练等实践环节；防火模块主要包含灌浆站参观、注氮机房参观，灌浆系统识图，防灭火方案研讨等环节；瓦斯防治模块主要包含瓦斯抽放泵站参观、瓦斯地质图识图、瓦斯抽采设计、防突措施研讨等环节；安全监测监控模块主要包含监控主站参观、监控仪器仪表实操、监控系统设计研讨等实践环节。针对上述环节在实践过程中，实习学生以8人/组的形式轮换进行，保证每个同学有研讨发言和实操的机会，实践模块化提升了实习教学的专业性，有助于工程实践和创新能力的培养。

（三）实践教学国际化

安全工程专业以培养具有国际一流矿业安全人才为目标，特别注重学生国际交流能力，实践能力和国际视野培养。中国矿业大学和西弗吉尼亚大学、肯塔基大学共建有实习基地。2016年、2017年专业在个人申报、择优录取的基础上选拔资助20名学生参加了美国肯塔基大学的暑期实践交流。先后聘请美国著名矿业工程专业教授讲授了《美国矿山安全》《通风除尘》等课程；参观了美国知名的矿山企业，在矿山井下开展工程技术学习交流；访问了列克星敦消防研究所，进行了救援设备的实操演练，了解了美国矿业和火灾应急救援领域的现状；参观了知名矿业类大学和科研中心的实验室，了解了美国矿山领域研究热点与研究前沿；

通过2批次的海外实习教学探索，安全工程专业逐步固定了这一实践教学模式，形成从实习学生选拔、到实习活动组织、实习日程安排等一系列的规章制度。以后每年安全工程专业都会选拔一定比例的优秀学生参加国际暑期实习活动，不断优化活动组织，使这一暑期实践教学活动在学生国际视野提升方面充分发挥作用。

四、实践教学成果

通过专业化、层次化的實验教学和实战化、模块化、国际化的实践教学模式探索与实践，学生的工程实践能力得到了显著提升。近三年取得了丰硕的成果。首先，通过实验、实践教学模式的探索，建成了丰富的实验实践教学资源，如教学实验室评为江苏省示范实验教学中心，建成了国家级工程实践教育中心2个；实验教学师资队伍专业化程度进一步提高，专门的实验授课教师达10余人，聘任承担实践教学任务的企业导师近30名；学生的工程实践和创新能力得到显著的提高，近三年学生新获得国家级大学生创业创新计划项目6项；在各类大学生实践创新活动中获得多项奖励，如仅2017年，我们就获得全国安全科学与工程大学生实践与创新作品大赛一等奖1项，三等奖1项。第十五届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛和创业计划大赛一等奖1项，二等奖1项；最令人欣慰的是，用人单位对学生培养质量的反馈表明，我专业毕业生“责任心强”，“综合素质高”“实践动手能力强”，这是企业对我专业学生的工程实践能力进行了充分的肯定。

五、总结

1.安全工程专业制定了突出工程实践能力培养为特色的人才培养目标，制定了对应的培养方案，实践课程设置的比重大，实践教学具有重要地位。

2.积极探索了层次化、专业化的实验教学。依托国家级和江苏省实验教学示范中心，依靠专业化的实验装备，探索实施了专业实验独立成课的尝试，实验教学无论是在师资还是装备方面实现了专业化；为满足学生培养的个性化需求，实施了“基础实验、选修型实验、研究型实验、科研拓展型实验”的层次化的实验教学模式。

3.实现了多元化的实践教学。依托2个国家级工程实践教育中心，发挥企业工程资源优势实现了实习实践教学的集中化专业化管理，围绕矿业安全领域需求，实施了“采煤、通风、火灾防治、瓦斯防治、监测监控”等模块化的实践教学，实现了“现场授课、现场研讨、现场操练”的实战化教学；依托中国矿业大学—肯塔基大学共建实习基地，实现了实习实践教学的国际化，拓展了学生国际视野。

4.专业化、层次化实验教学模式和多元化实践教学模式的探索与实践显著提升了安全工程专业学生的实践创新能力，取得了丰富的教学成果，毕业生的工程实践能力得到了用人单位好评。

参考文献：

[1]刘贞堂.强化实践创新能力培养的安全工程专业实践教学体系研究[J].高教学刊，2017，（2）：15-17.

[2]沈为民.独立设课的专业实验组织教学研究与实践[J].实验室科学，2012，15（2）：144-147.

[3]何晓燕.本科化学专业实验教学模式的改革与实践[J].化学教育，2016，37（16）：27-30.

[4]张忠福.建立以能力培养为中心的实践教学体系[J].实验技术与管理，2011，（2）：11-14.

[5]刘幽燕，覃益民，童张法，等.生物化工专业实验独立设课教学体系的构建与实践[J].化工高等教育，2008，（1）：39-41.