以专业认证为导向的安全工程专业实践教学创新研究

张爱然,姚有利,彭英健

(山西大同大学煤炭工程学院，山西 大同 037003)

开展工程教育专业认证可以增强高等教育与工业生产的联系，促使我国工程教育与国际工程教育的互认，同时可以提升我国高等工程教育的国际竞争力，直接影响工程师资格认证的国际互认[1]。我国于2006年开始建立工程教育认证体系，安全工程专业于2007年被列为新的工程教育认证试点专业。中国矿业大学(北京)于2008年首先通过了安全工程专业认证，随后设有安全工程专业的高校相继开展了工程教育专业认证工作。截至2017年底，我国安全工程共计有166个安全工程专业点，通过工程教育专业认证的学校达到30所[2]。根据《工程教育认证工作指南》[3]，工程教育专业认证标准包括通用标准和专业补充标准，而安全工程专业补充标准在课程体系、师资队伍和支持条件方面规定了特殊要求，要求申请工程教育专业认证的学校至少需要系统地准备两部分工作：一是建立与现代企业需求和行业标准对接(对等)的知识体系结构；二是建立能实现培养目标和达到培养水平的保障体系。知识体系结构主要通过人才培养方案和课程体系来完善，保障体系主要依托专业实践教学来实现，而工程教育专业认证更注重培养学生的工程实践能力，因此开展安全工程专业实践教学的创新研究十分必要。为此，本文以山西大同大学为例，在分析该高校安全工程专业实践教学现状及存在问题的基础上，针对安全工程专业实践教学，提出了采用虚拟仿真(Virtual Reality,简称VR)教学方法和基于问题学习(Problem-Based Learning,简称PBL)的教学新模式，以促进我校安全工程实践教学的改革与创新，达到工程教育专业认证的要求。

1 某高校安全工程专业实践教学现状及存在的问题

1. 1 某高校安全工程专业概况

山西大同大学安全工程专业由原煤炭工业部大同煤矿学校的矿井通风与安全专科升本科而成，于2010年开始招收本科生，2013年10月被确立为山西省高等学校服务转型综改试验区专项特色专业。该校安全工程专业以煤矿安全为特色，不断拓展领域范围，分为煤矿安全和建筑安全两大方向，已逐渐形成了以市场需求为导向、注重产学研结合、开展多元化实践教学、为企业培养应用型人才的办学特色。随着国家《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》的发布，该校以改革创新的精神将办学思路转到服务地方经济社会发展上，转到产教融合校企合作上，转到培养应用型技术技能型人才上，转到增强学生就业创业能力上，全面提高学校服务区域经济社会发展和创新驱动发展的能力[4]。目前学校安全工程专业共有五届毕业生，共540多人，年均就业率达90%，且主要集中在考研继续深造、煤矿单位和建筑施工单位，这说明本专业就业的专业相关度较高，社会需求上升，具有一定的发展潜力[5]。

1. 2 安全工程专业实习实践教学现状及存在的问题

目前山西大同大学安全工程专业执行2015版人才培养方案，其课程体系采用“三平台一环节”模块，由通识教育平台、学科与专业基础教育平台、专业选修教育平台和实践教学环节组成，安全工程专业课程结构及学时学分比例分配情况见表1。

由表1可知，该校安全工程专业最低学时要求为2 200学时，最低学分要求为169.5学分，其中实践教学环节学分要求为54.5学分，占比达32.15%，可见实践教学在应用型人才培养过程中的占比较高，作用十分重要。实践教学包括专业实验、专业社会实践、认识实习、生产实习、课程设计、毕业实习及毕业设计(论文)等环节。

表1 某高校安全工程专业课程结构及学时学分比例分配表

为了确切掌握目前该校安全工程专业实践教学的效果和存在的问题，本文设计了一份调查问卷，向参加过实践教学活动的大二、大三、大四学生发放问卷共计199份，收回有效问卷174份，问卷回收率为87%。通过对问卷数据进行统计与分析，将安全工程专业实践教学中存在的问题归纳如下：

(1) 实践教学效果亟待提高。目前，尽管安全工程专业实践教学能正常运转，但是实践教学的质量管理监控较薄弱，对于目前该校的教学实习实践教学方式和效果，仍有30人(17.24%)不太满意，90人(51.73%)基本满意，54人(31.03%)很满意；有23人(13.22%)认为通过教学实习对学生自身实践能力的提升程度不明显，105人(60.34%)认为提升效果一般，46人(26.44%)认为提升效果明显；学生在整个实践教学过程中积极性不高，有126人(72.41%)认为实习流于形式，外出实习好像“工厂参观一日游”，只能起到开阔视野的作用，对提高分析和解决现实复杂问题的能力及培养创新性思维能力等帮助不大。

(2) 实践教学设施投入不足。目前该校的实验设备只能满足基本的演示性和验证性实验，综合设计性实验和开放性实验很难开展[6]，且部分大型仪器设备的配套措施还有待进一步完善；目前该校安全工程专业未涉及VR教学方法，有129人(74.14%)未接触或未体验过VR技术，表示对此很期待；根据安全工程专业认证补充标准，该校还缺少安全监测检测、电气安全和防火防爆方面的实验室[3]。

(3) 校外实践教学基地领域不够宽广。目前该校安全工程专业校外实践教学基地大多为煤炭行业，学生实习受限[7]。有122人(70.11%)认为学校应拓展实习基地，优化实践活动，提高活动的参与度和挑战性。

(4) 实践教学缺乏科技创新。其原因是：有91人(52.35%)认为是学生自身参加安全科技创新活动的积极性不高，53人(30.23%)认为学校对学生需求的关注度不够，30人(17.42%)认为缺乏老师的有效指导。

1. 3 毕业设计(论文)现状及存在的问题

本文统计了该校五届毕业生的毕业设计(论文)选题情况，根据选题内容分为煤矿一通三防类、建筑施工类、安全评价类、安全管理类、消防设施设计类和软件应用类，各类选题的数量和比例见表2。

表2 某高校安全工程专业毕业设计(论文)选题数量统计表

由表2可知，该校安全工程专业的毕业设计选题类型逐年增多，基本上每年都会增加选题范围，尤其2018年使用BIM、Pyrosim等软件进行可视化研究的选题数量增多；煤矿一通三防类的选题比例逐年减少，建筑施工类和消防设施设计类的选题比例不太稳定，选择安全评价和管理类的选题比例稳中有升。这与学生毕业当年的就业形势有很大的关系。

毕业设计(论文)存在的问题主要表现为：①毕业设计(论文)选题的范围有待拓展，应结合当下社会需求的热点问题进行研究；②学生在选题时存在避重就轻的现象，多倾向于选择重复性课题，缺乏选择新颖性题目；③每届学生在毕业设计过程中都存在(且是大部分)按部就班地套用设计过程和程序的情况，学生的自主探究和思考能力无法得到锻炼。

2 解决措施

为了解决上述问题，培养应用创新型人才，使我校安全工程专业尽快顺利通过工程教育专业认证，经深入学习教育教学基本理论和教育改革方法，本文从关注学生的需求、提倡教师终身学习、虚拟现实仿真实践教学方法和基于问题学习的教学模式四个方面提出了如下具体解决措施：

(1) 关注学生的需求和兴趣点，激发学生求知欲，处理好“鱼”、“渔”、“欲”的关系[8]。“鱼”指固有的基础知识和基本技能，学生可以通过多种渠道灵活获得；“渔”指可有效获得知识的学习方法、策略和习惯，教师要在课堂讲授过程中重点指导，并注重训练学生的思维，尤其是批判性、创新性思维；“欲”指学生内在的学习欲望和动机，直接影响学生的积极性、主动性和学习效果，教师在教学过程中要做到引导和因材施教，留给学生思考、探索的时间和空间。

(2) 提倡专业教师要践行终身学习的理念，为学生提供全方位的指导。专业教师要多联系实习场地以开阔学生的视野，扩大毕业设计的选题范围及就业范围；以学科竞赛和创新创业竞赛为契机，结合新工科建设和安全产业发展的要求，指导学生为安全生产、防灾减灾、应急救援等安全保障活动提供技术、产品和服务。

(3) 采用虚拟现实仿真实践教学方法[9-12]。为了进一步推进信息技术与教育的深度融合，发展“互联网+”教育，本文提出安全工程专业VR实践教学方法，结合学校煤矿安全和建筑安全两个模块，通过VR仿真系统模拟真实的生产环境和事故现场(如煤矿安全事故、建筑施工安全事故、火灾等)，让学生如身临其境般地学习，这种教学方法既可以解决实习经费不足、实践教学设施不全、实践基地受限的问题，也可以满足工程教育专业认证的要求，同时培养了学生的实践能力、创新能力、不断学习和适应发展的能力。

(4) 采用基于问题学习的教学模式。PBL教学法由美国神经病学教授Barrows于1969年在加拿大的麦克玛斯特大学医学院首创，以后逐渐被推广[13]。PBL教学法是以学生为中心、教师做引导、学生自主学习的教学模式，其强调把学习设置于现实问题中，让学生通过查阅资料、小组讨论，获得解决该问题的方法；教师通过提问和引导，不断地激发学生去思考、探索，从而培养学生自主探究和学习的能力，达到用以促学的目的。

3 安全工程专业基于虚拟仿真和问题学习的实践教学新模式

本文综合考虑以上四个方面的解决措施，针对安全工程专业实践教学提出了安全工程专业基于VR+PBL的实践教学新模式，其具体实施路径案例分析和效果评估如下。

3. 1 实施路径

(1) 在实践教学课程进行前，指导教师根据教学大纲、学习进度和学生基础布置相应的任务，学生根据自身兴趣选题，5～6人一组，明确任务分工。

(2) 在实践教学过程中，学生根据自己的任务，通过查阅文献，到安全工程专业VR实验平台或现场参观学习并收集资料，与现场指导人员交流，按照进度完成实践教学内容。

(3) 实践教学结束后，学生提交实践成果，并对实践教学效果进行考核评估，包括学生自评、小组成员互评和老师点评。

3. 2 案例分析

本文选择山西大同大学2016级安全工程专业本科生的认识实习进行基于VR+PBL的实践教学探索案例分析。该年级学生已学习的专业课程有安全科学导论与原理、安全管理学、安全系统工程及安全心理学。在实习进行前，根据认识实习教学大纲要求和学生基础，老师给出6个方面的实习题目：①煤炭生产过程中危险有害因素辨识及控制；②建筑施工企业事故类型及安全措施；③某企业的安全管理、应急救援现状及改进措施；④某企业员工的不安全行为调查及控制；⑤某商场的消防安全现状调查和评价；⑥某煤矿工人的职业病现状、原因及应对措施调查。学生根据兴趣自由选择实习题目，并形成实习小组，指导老师根据学生选择的实习题目准备相关材料并联系实习场地，实习小组内成员共同完成调查工作和实习报告的撰写。

3. 3 效果评估

通过虚拟场景和现场实际的感受及调研，学生认为本次认识实习提升了自己的实践能力，为专业课程的学习奠定了基础，同时也培养了自己的责任感、社会交往能力以及团结协作精神，但相比以前的实习更累。教师通过评阅学生提交的实习报告，发现学生反映的内容不再空洞和雷同，但实习小组内成员的分工还不够明确。

4 结 语

(1) 通过对山西大同大学安全工程专业学生的问卷调查和数据统计分析，发现目前我校安全工程专业实践教学和毕业设计(论文)中还存在一些问题，实践教学效果与工程教育专业认证的标准还存在一定的差距，因此对安全工程专业的实践教学进行创新研究十分必要。

(2)根据课程实验、实习、实训、设计等内容，通过安全工程专业虚拟仿真(VR)实践教学方法的运动，让学生在虚拟环境中感受抽象的实验项目和无法在真实环境中体验的内容(如煤矿安全事故、建筑施工事故、火灾等)，以丰富学生的实践经历，提高学生参与实践课程的积极性和主动性，让学生在实践中探索、在探索中创新，培养学生的工程实践能力，改善实践教学的效果；同时，通过采用基于问题学习(PBL)的教学模式，并结合教育基本理论可发掘学生的兴趣并激发其学习欲望，提高学生对实践教学的参与度，培养学生自主探究的能力，同时加强老师对学生实践和创新活动的指导。

(3) 实践结果表明：安全工程专业采用基于VR+PBL的实践教学新模式能提高学生的积极性和参与度，学生收获较大，但学生付出的时间和精力也较多；同时，该新的实践教学模式对指导老师也提出了更高的要求。可见，安全工程专业的实践教学要想取得预期的效果，还需师生的共同努力。