新工科背景下消防工程专业实验教学改革探讨

摘 要 以河南理工大学消防工程专业实验教学中心为例，立足新工科对人才培养的要求和消防行业发展需求，结合消防工程专业人才培养目标，从实验教学体系优化、优质实验室教学资源建设、实验教学模式创新和实验管理模式创新等四个方面探讨消防工程专业实验教学改革，以期促进消防工程专业本科生实践能力和创新能力协调发展。

关键词 新工科；消防工程；混合式实验教学；虚拟仿真实验；实训

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2024）18-0142-04

0 引言

我国是工程教育大国。当前，新一轮产业革命和科技创新在深度影响经济发展与社会变迁。2017年，《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》发布，此后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，开启了我国工程教育强国发展之路[1]。“十四五”时期，我国消防安全形势依然严峻，新技术、新材料、新业态不断积累新风险，重特大火灾爆炸事故仍频繁发生[2]，经济社会发展给火灾防控带来新的压力，社会专业消防人才总量不足的问题愈加凸显。面对机遇和挑战，消防工程专业肩负为国家培养实践能力强、具有创新思维的复合型消防高级人才的重任[3]。在新工科背景下，探讨消防工程专业实验教学改革，对培养消防工程专业人才具有非常重要的现实意义。

实验教学是激发学生创新意识、培养学生严谨科学态度、提高学生实践能力和技术实力的重要途径，在整个教学过程中发挥重要的作用[4-5]。面对新一轮的科技革命和产业变革，如何改革现有的实验教学模式，完善实验教学体系，探索适应新工科背景的消防工程实验教学模式，提升学生的创新能力和实践能力是消防工程专业人才培养面临的重要问题。

河南理工大学于2004年设立消防工程专业，是教育部和公安部批准较早设立消防工程专业的高等院校之一，是全国消防工程专业建设委员会的副主任单位。该专业2017年起在河南省和部分省市进入本科一批招生，并在2019年入选河南省一流本科专业。本文结合河南理工大学消防工程专业实验教学中心发展现状，从实验教学体系优化、优质实验室教学资源建设、实验教学模式创新和实验管理模式创新等四个方面探讨消防工程专业实验教学改革，并基于新工科建设要求，提出实验教学改革建议，以促进消防工程专业本科生实践能力和创新能力协调发展。

1 实验教学改革措施

1.1 优化实验教学体系

消防工程专业的培养目标是适应社会主义现代化建设需要，培养具有良好的理论基础、身心素质和较强的实践创新能力，掌握消防工程技术与管理的基础理论和方法，能从事消防检查监督、安全培训、消防系统设计与施工、消防安全管理等方面工作，同时具备注册消防工程师能力的复合型工程技术人才。为此，在人才培养方案的编制中进行课程设置时，在提升实验教学比重的同时，还应考虑如何优化现有的实验教学体系，兼顾消防基础理论、工程应用和智慧消防等新技术教学内容。

实验教学体系应符合学生认知规律，注重学生综合素质、实践能力和创新意识的培养[6]。基于这一原则，河南理工大学消防工程专业梳理专业课实验教学项目，根据专业课程设置难度，建立以培养学生消防职业能力、创新能力和综合素质为核心，发挥优势、突出特色、强化工程基础的分阶段、多层次、多元化的实验教学体系，推行线下实验+虚拟仿真、课堂教学+课外科创的混合式实验教学。实验教学环节由独立设置的实验课程、课内实验和专业实践创新实验三部分构成，共14学分；加上认识实习、生产实习、课程设计、消防技能训练、素质拓展实践创新等实践环节，实验与实践教学环节共51学分，占总学分的30%。多层次实验教学体系如图1所示。

第Ⅰ层次：基础性实验。基础性实验包括燃烧学实验、火灾学实验、建筑材料防火、传热学实验、空气调节实验等五门实验类课程。通过这些实验课程的训练，学生可以掌握消防工程方面的基本测试技能，掌握正确选择、使用测试设备和仪器仪表的方法，养成基本实验操作能力和严肃认真的科学实验作风，为专业课学习奠定基础。

第Ⅱ层次：综合设计型实验。综合设计型实验包括水灭火工程、火灾探测与控制、火灾防烟与排烟、火灾调查、智慧消防、火灾化学、灭火战术与应急救援等七门实验课程。在掌握基础理论知识和部分专业知识学习的基础上，通过专业综合实操类项目和虚拟仿真项目的训练，学生能够根据实验的目的和要求进行实验设计和结果分析，掌握消防工程专业技能，培养工程应用能力以及服务社会能力，为毕业后从事消防工作打下基础。

第Ⅲ层次：创新型实验。创新型实验是让学生通过参与教师的科研课题、暑期社会实践活动以及承担大学生创新基金课题等，结合所学专业知识，自主开展实验活动，主要为部分优秀学生和学有余力的学生开设。通过创新型实验激发学生从事火灾科学研究的热情，强化教学科研融合发展，提升学生的创新能力。

1.2 优质实验室教学资源建设

目前，河南理工大学消防工程专业实验教学中心已建成水灭火系统实验室、燃烧参数测试实验室、火灾调查与灭火救援实验室、建筑材料燃烧性能测试实验室、防排烟与火灾自动探测测试实验室、防灭火材料实验室，所有设备均能带水、带电运行，实验条件良好，可以满足学生实训能力培养要求。优质实验室教学资源建设坚持“以人为本”，以培养学生创新精神和创新能力为核心，一方面积极完善实验条件，教学实验设备投入经费年均不低于30万元，确保每组满足3～5人的实验台（套）数；另一方面鼓励教师对现有实验教学平台进行优化改造，已完成火灾烟气扩散与排烟综合实验平台、火灾探测报警系统和智能灭火系统、细水雾灭火与抑爆综合实训平台等现有实训教学平台的优化改造，提高了学生的动手能力和设备的利用率，增强了实训效果。

另外，加强虚拟仿真实验教学平台建设，针对专业核心课实践能力形成，开展虚拟仿真实验项目开发，建成30个“燃烧、防火、灭火、报警、防排烟”五类模块虚拟仿真实验项目，建立一个安全与消防工程河南省虚拟仿真实验教学中心，提升对学生消防职业素质与工程思维的综合培养。河南理工大学消防工程专业实验教学中心与虚拟仿真平台如图2所示。

1.3 实验教学模式创新

构建以学生为中心，教师全过程指导、引导学生自主完成实训任务的实验教学模式，鼓励教师优化实验课堂的教学方式，通过互动设问、设置消防故障情境等多种教学方法，提高学生在实验教学中的获得感；推行线上线下混合式实验教学，提升学生的积极性与参与度，让学生通过动手操作理解消防工程实践中的常见故障排除方法，提高解决实际问题的能力。贯彻科研反哺的理念，注重结合消防专业问题，培养学生的创新能力，依托河南理工大学安全与应急学科优势，以企业科技需求、教师科研项目为驱动，吸引学生“进实验室、进课题、进项目”，以高水平研究促进学生创新能力和实践能力的提高，鼓励和引导学生参与各类创新创业项目。近三年，河南理工大学消防工程专业实验教学中心与国家危险化学品应急救援（实训）濮阳基地、舟山基地等21家优质企业共建校企实践基地，学生获国家级、省部级创新创业竞赛与学科竞赛奖100余项。

1.4 实验管理模式创新

构建“青年教师走出去、企业教师请进来”的双向互动机制，提高教师工程实践经验，积极与政府、企业合作，形成一支由高水平教授领衔，理论课教师、企业专家、实验教师、研究生助教五位一体，核心骨干稳定，实验技术熟练的高水平实验教学队伍。

实行校—院—系三级实验教学听课督导全覆盖，推进实验课程标准化建设工作，完善自我评价、学生评价、同行评价和系室评价相结合的多方位实验教学质量监督评价制度，形成全过程、闭环式实验教学质量监控和保障体系，促进实验教学水平提高。学生评价和督导评教优良率分别达到96%和93%，各类竞赛获奖数增多。

同时，建立消防实验室网格化安全管理制度，针对各实验风险特点制定安全配套措施，形成“制度—人—机—环境”一体化管理模式。规范实验资源管理与安全管理制度，建立专兼职相结合的实验师资队伍，明确实验室负责人及其职责，完善实验室管理体制，确保实验室安全、有序运行。

2 实验教学改革建议

新工科即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量和分类发展的新体系[7]。在信息技术高速发展的今天，在新工科背景下应更加注重对学生解决工程实践问题综合素质的培养。消防工程专业服务面向较宽、行业领域较多、专业特点偏重实践，更应主动对接新工科背景下的新机遇，为国家培养实践能力强、具有创新思维的复合型消防人才。为此，本文在实验师资队伍建设、完善实验教学体系、依托虚拟仿真实验等方面提出下一步改革建议。

2.1 加强师资队伍建设，促进校企合作

拥有优秀的实验教师队伍是搞好实验教学、提高实验教学质量的保证。没有一流的师资，就没有一流的学生[8]。因此，高校必须充分调动教师的积极性，提高管理水平，打造优秀的教师队伍。可以结合高校良好的实验平台和企业实训平台，采用轮岗交流、技术服务等方式加强校企合作，丰富教师的现场工程经验；也可以聘请工程经验丰富的企业导师参与实验教学，为学生传授工作经验，让学生更好地理解实验目的、实验原理和实验方法，取得更好的教学效果。

2.2 补充实验案例，完善实验教学体系

编制独立的实验案例策划书辅助课程教材，完善实验教学体系。通过案例创设情境，激发学生兴趣。同时引导学生树立正确的学习观念，走出教材局限。例如：在湿式报警阀组测试实验中可以预设报警阀组中的某一部分存在故障，让学生以湿式报警阀测试方法为基础，独立思考，找出问题所在。这种方法可以为学生提供丰富的实验案例，同时培养学生独立思考的能力和创新能力。

2.3 充分依托虚拟仿真实验，解决实验教学设备不足问题

近些年，越来越多的物联网、人工智能、大数据等技术被应用到消防领域，智慧消防在国内外蓬勃发展。现代信息技术为实验教学提供了不受限的空间[9]，开发虚拟仿真实验项目能够有效解决实验设备不足的问题。通过“智能+教育”开发出的虚拟仿真实验实现信息技术、智能技术与实验教学的深度融合，可以解决高等学校实验、实习、实训中的老大难问题，以及原先“做不到”“做不好”“做不了”和“做不上”的问题[10-11]。学生通过网络与教师及时地交流和沟通，学习中遇到的问题能够轻松地得以解答。因此，可以结合消防工程实践中的问题开发消防工程实验教学虚拟仿真项目，切实增强实验教学效果。

3 结束语

消防工程专业是一门工程技术与组织管理相互交叉的学科，消防行业迫切需要高水平技术管理人才，现有的人才培养模式难以满足行业需求。新工科是国家提出的高等教育新发展战略，旨在把我国从高等工程教育大国发展为高等工程教育强国。本文根据新工科背景下对消防工程专业的人才要求，结合消防工程专业人才培养目标，从实验教学体系优化、优质实验室教学资源建设、实验教学模式创新和实验管理模式创新等四个方面探讨消防工程专业实验教学改革，以期为促进消防行业发展和服务国家战略提供人才支持。

4 参考文献

[1] 刘鑫桥，王庚，吴津蕊.新工科的研究现状、实践进展 与未来趋势[J].西北工业大学学报（社会科学版）， 2021（4）：63-70.

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[5] 李政，王树军，陈钰，等.新工科背景下应用型本科高 校实验教学改革探讨：以《有机化学实验》课程为例 [J].云南化工，2023，50（1）：179-181.

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[7] 马鸿雁，潘荣锟，王健，等.新工科背景下地方高校消防 工程专业人才培养探索与实践[J].大学教育，2021（2）： 178-180.

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[9] 李琨，伍波.激光原理与技术课程虚拟仿真实验平台建 设及教学实践[J].实验科学与技术，2020，18（4）：147- 152.

[10] 王宏宇，刘会霞，王春艳.基于“互联网+”的混合式 实验教学模式研究[J].实验科学与技术，2021，19（5）： 74-79.

[11] 王金龙.新工科背景下应用型本科高校化学化工虚拟仿 真实验教学体系的构建[J].广东化工，2023，50（4）： 223-224，228.