项目驱动模式下的“安全工程课程设计”

白大宇 王博 安宇 车琳 彭莹莹 李玲玲

摘  要：安全工程包含了从事安全工作人员应该必修的知识，且安全工程是一门综合性学科，专业知识要求以及经验设计范围广，知识网错综复杂，导致学生疲于记忆理论知识，而忽略了实践，且现在高校理论知识教学不能与安全生产现况融合，针对这个问题，我校哈尔滨理工大学通过以学生为重心的项目驱动式模式，围绕黑龙江省大学生创新创业训练计划项目针对“安全工程课程设计”课程进行教学改革。在老师的针对性引导与指导下，学生进行自主讨论与研究，对于叉车的急停装置，得到了利用单片机原理制成的连锁急停装置，不仅激发学生的创新思维和锻炼了学生的实践能力，更为高校关于安全工程专业课程改革指明了一个方向。

关键词：项目驱动模式;创新实践;课程设计;叉车安全;急停装置

中图分类号：G642        文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）03-0101-03

Abstract： The safety engineering includes the knowledge in the work that security personnel should be required， and safety engineering is a comprehensive discipline， professional knowledge and experience in the design scope is wide， knowledge network is complex， causing students to memory theory knowledge， and blind in practice， and theoretical knowledge teaching now cannot merge with safety production status， A1en. In view of this problem， Harbin university of science and technology of our university， through the student-centered project. Driven mode， centered on the innovation and entrepreneurship training program of college students in Heilongjiang province， carried out teaching reform for the course of "safety engineering course design". Under the targeted guidance and guidance of the teacher， students discuss and study independently the emergency stop device of forklift. The chain emergency stop device made by using the principle of single chip microcomputer not only stimulates students' innovative thinking and exercises their practical ability， but also points out a direction for the course reform of safety engineering major in colleges and universities.

Keywords： project-driven model; innovative practice; curriculum design; forklift safety; scramming device

一、概述

近年来，安全生产事故频发造成了大量的人身伤亡和财产损失，引起了社会的广泛关注。为保障安全生产的稳定运行，满足各行各业对安全管理人才的需求，安全学科教育受到了国家高度重视。安全工程涵盖领域极广，具有综合性强、多学科交叉及行业贯穿范围大的特点[1]，是一个涉及面极广的综合交叉学科，对安全工程专业学生危险识别、评价、控制方面的能力提出了更高的要求[2]。因此，安全学科专业教学质量亟待提升，安全工程课程设计需要更多的创新与实践性。

二、安全工程专业课程现状分析

（一）专业课程设计形式较为单一

各个设立安全工程专业高校均有课程设计这门课，但安全工程是一门综合性学科，但高校授课形式较为单一，无法满足专业知识的跨学科综合理解，尤其是课程均有学时限制，更加无法满足专业要求。

（二）教学模式设计较为被动

现如今，各个高校教学模式多限制在老师对学生进行大量灌输理论知识，很多学生根本无法体验到理论知识与生产实践相结合的“二合一”教学，导致学生只知其一，而不知其二，毕业以后缺乏实践经验。

（三）学生实践能力弱、積极性低

各开设安全工程专业的高校都为学生设置了实验课程如课程设计等，旨在激发学生创造性，增强学生实践动手能力[3]，但实际中学生大多以敷衍的态度对待，仅仅局限于老师所给的思路，不去认真思考，甚至不去动手实践，本来安全工程就是一门综合性学科，涉及行业较为广泛，如果不在动手中去发现各个行业的联系，本来就缺乏的动手实践能力将更加严重。

三、安全行业面临的新特点与挑战

（一）复合型事故增多

近年来，随着时代发展，各种新设备、新材料横空出世，被广泛应用的同时，还缺少了对其安全问题的全面认知，导致现在多方面、多方向的复合型事故频发。

（二）国家对安全生产的要求更为严格

党的十八大以来，新时代社会发展越来越迅速，各个行业发展迅速，而现下各种安全保障、安全措施跟不上国家的高速发展，因此，国家对安全生产有了更高的要求。

四、项目驱动模式下的课程改革设计

（一）总体设计方案

针对上述问题，我校哈尔滨理工大学以项目驱动模式为基础，采用项目中心型教学模式，针对“安全工程课程设计”课程进行教学改革。将晦涩的书本知识与实际安全生产相结合，首先为学生提供多个科研项目，然后学生自学选择、分组，在课前进行查资料、项目设计、研发等一系列准备工作，课上，老师根据每组的项目进展以及遇到的问题进行针对性指导，与学生进行互动与探讨，不仅可以将理论知识与实际安全生产情况融合起来，还可以激发学生创新思维，培养学生实际动手能力，也能推进科研研究、有效利用资源。总体设计方案流程如图1所示。

（二）教学案例

1. 教学目标

我校哈尔滨理工大学依托于黑龙江省大学生创新创业训练计划项目，在项目驱动式教学模式下的“安全工程课程设计”课程中，组织本科三年级的安全工程专业学生，利用安全系统工程、机械安全等专业知识解决叉车安全急停的实际问题。

2. 项目背景

目前国家对叉车的相关操作规定、操作注意事项、操作人员须知等方面的相关条例较为完善，但叉车本身性能及所需安全装置不完善，市场上大多叉车不配备安全装置，叉车没有限速报警和制动措施，且报警器只在遇到特别紧急情况时才会发生报警，完全不能充分起到预防事故的作用，尤其是当叉车行驶过程中不注意周围情况，碰到行人或物品时，且又无急停装置，容易引发事故。因此，为满足叉车安全需要，学生在老师的指导下，寻找解决方案。

3. 研究路线

学生在搜集大量关于国内外叉车事故，针对应用叉车的特点，依据国家相关法律法规和安全标准规范，结合叉车急停的实际需要，实现叉车智能化安全急停。

4. 师生互动

确定研究路线后，需根据原理进行项目设计，老师在课堂上仔细了解每一组的设计方案，并针对性的提出自己的意见，帮助同学们解决问题。

最终确定了利用单片机原理，设计出超声波传感器、信号处理模块、A/D转换模块、单片机控制模块。设定报警的持续时间，获得超时后叉车自动控制刹车的效果。

5. 教学成果

通过以项目驱动模式为基础的项目中心型教学模式，围绕黑龙江省大学生创新创业训练计划项目，在老师的启发性教授、针对性指导下，学生们自主讨论，研究了叉车安全急停的问题，设计了急停连锁装置。

（1）整体工作原理

当叉车启动时，投影设备打开并在叉车周围投射安全范围，投影区域随叉车移动，通过投影报警系统精确判断周围是否存在危险并做出反应，有人员或障碍物进入到危险区域时发出声光报警，超过时限进行紧急停车，实现第一时间预防事故发生（图2）。

（2）急停连锁装置

学生运用单片机设计系统。包括信号采集装置和信号接收装置，信号采集装置包含依次通讯连接的超声波传感器、信号处理模块、A/D转换模块、单片机控制模块，信息采集流程如图3所示。

依据探测技术和叉车在不同行业的使用情况，确定报警持续的限定时间，致使自动连锁功能得实现。

（3）安全投影部分

通过投影的方式，使安全警示区域和安全标志跟随叉车一起移动，解决特殊区域无法添加安全标志、安全标志不醒目、安全标志破损频繁更换等难以对移动中的叉车很好地进行安全警示的问题（图4）。

（4）单片机控制部分

超声波感知到行人进入危险区域，传感器将信息传输过来，单片机实现迅速警报甚至是“急停”以此达到安全的目的。

采用红外线传感器，超声波传感器，置于叉车底部，投射出叉车的安全工作区域，若有人或异物进入工作范围，叉车立刻停止工作并发出警报（图5）。

（5）与传统叉车急停对比

现阶段预防叉车事故的手段比较单一，是通过在厂区内安装距离探测装置，在厂区工作人员身上佩戴定位设施，在叉车车身四周安装监控装置，通过厂区控制室和叉车驾驶员监测叉车与现场行人的实时位置，以达到保持行人与叉车之间安全距离的目的。这种装置的应用范围有限，只适用于相对密闭的工厂和仓库之中，对于人口流动量大，人员相对密集的室外工作场所不能进行有效的防范，监测点集中在叉车司机的身上，行人规避叉车只能通过肉眼观察，往往在意识到问题时已经来不及做出反应。

运用叉车急停连锁装置的叉车，利用自动聯锁装置，当声光报警持续至限定时间时，自动控制叉车停止行驶，进一步防止由于人失误等不安全行为而造成的叉车事故。

五、教学成果反馈

通过试行课程改革后，收集任课老师和学生的感受及意见，得到了不错的反馈效果。在这样的教学下，学生充分体会到了理论安全知识与实际安全生产“二合一”的教学体验，不仅激发了创新思维，在老师的针对性指导下，还能进行项目研发。

开发一种智能化安全监控投影装置，可以投射出安全警示标志和叉车作业区域，既能满足叉车的工作需要，又可以给驾驶员及以外的人予以警示，达到本质安全的目的。

而该项目也成功申请了两项实用新型专利，此次教学改革的成功试行，为其他课程改革提供了一个较好的方向引导。

六、结束语

通过对本校“安全工程课程设计”的教学改革，在项目驱动式模型的教学下，学生对项目进行自主讨论、研发等，最后成功设计出预想要求目标方案。而这一改革的成功试行，让学生充分体会到了理论安全知识与实际安全生产“二合一”的教学体验，激发了学生的创新思维与积极性，增加学生的动手能力，也向社会提供更多符合时代发展与需求的从事安全工作的人员。

参考文献：

[1]刘秀玉，张浩，朱庆明.多学科交叉的安全工程专业实践教学体系构建[J].安徽工业大学学报，2012，29（6）：134-137.

[2]邓洪波，王林元，刘显斌，等.多元综合教学方法在“安全系统工程”课程教学改革中的探索[J].西部素质教育，2018，4（24）：117-118+121.

[3]余修武，叶勇军，蒋复量，等.“科教融合、校企合作”双翼模式下的人才培养初探——以安全工程为例[J].高教学刊，2018（01）：10-12.