摘"要:“5·1”鲁西化工双氧水设备爆炸着火事件等安全事故不断提醒着人们,安全和质量始终是工程等领域生产过程中永恒的两大主题,在新工科背景下,促进安全应急教育与各工科专业理论知识的融合非常必要。该文以给排水科学与工程专业为例,调研18所高等院系的专业安全应急教育现状,从培养方案、课程教学大纲、授课方式和教学评价体系4个方面,提出专业知识模块和应急安全教育的全过程交叉融合方案,为多元化、创新型现代卓越工程技术人才的培养提供思路和途径。
关键词:新工科教育;交叉融合;给排水科学与工程;应急安全教育;OBE教学理念
中图分类号:G640"""文献标志码:A"""""文章编号:2096-000X(2025)02-0094-05
Abstract:Thesafetyaccidentssuchasthe\"5.1\"LuxiChemicalHydrogenPeroxideEquipmentExplosionandFireAccidentremindpeoplethatsafetyandqualityarealwaystwoeternalthemesintheproductionprocessofengineeringandotherfields.Inthecontextofthenewengineeringdiscipline,itisnecessarytopromotetheintegrationofsafetyemergencyeducationandtheoreticalknowledgeofvariousengineeringdisciplines.ThisarticletakesthemajorofWaterSupplyandDrainageScienceandEngineeringasanexampletoinvestigatethecurrentsituationofprofessionalsafetyemergencyeducationin18highereducationdepartments.Fromfouraspects:trainingplans,coursesyllabus,teachingmethods,andteachingevaluationsystems,acomprehensiveintegrationplanofprofessionalknowledgemodulesandemergencysafetyeducationisproposed,providingideasandapproachesforthecultivationofdiversifiedandinnovativemodernoutstandingengineeringandtechnicaltalents.
Keywords:newengineeringeducation;crossfusion;watersupplyanddrainagescienceandengineering;emergencysafetyeducation;OBEteachingphilosophy
为主动应对新一轮科技革命和产业变革,培养造就一大批引领未来技术与产业发展的卓越工程科技人才,我国教育部从2017年开始积极推进新工科、“双一流”建设等系列重大教育改革,提出“以立德树人为引领,以应对变化、塑造未来为建设理念[1],以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径,培养未来多元化、创新型卓越工程人才”的新工科内涵[2]。
2019年3月,教育部新增应急管理和应急技术与管理等应急安全类本科专业以来,截至2023年,短短4年间全国已有60多所大学设立应急类本科专业。专业设立以来各校毕业生初次就业率均在98%以上,毕业生供不应求[3]。然而应急技术与管理作为新兴学科,目前还没有一个公认的标准定义,专业发展刚刚起步,核心知识架构还正在构建[4]。另一方面,应急安全管理是一个涉及面极广的综合性交叉学科,具有综合性、交叉性、实践性和行业横断性等特点,学科背景涉及国民经济各行各业,特别是建筑、市政、化工、煤矿和机械等重点行业,通用型应急安全专业人才培养模式不能突出行业背景特色,突发事故往往需要深厚的专业理论知识和丰富的实践经验才能找准事发原因,制定合理的应急方案,从根本上解决问题。因此,依据新工科应对变化、塑造未来的建设理念和交叉与融合培养多元创新型卓越工程人才的发展内涵,促进应急安全类专业和工程类专业的交叉与融合,探索具有应对变化能力和工程素养的多元化创新型卓越工程人才培养新模式非常必要。
给排水科学与工程专业主要培养城市供水、污水处理、输水管网、建筑给排水和消防工程领域的人才,以满足社会民生和工业生产中的用水需求,属于市政工程行业。长期以来业内各类应急安全事件层出不穷,然而由于目前本专业本科教学中应急技术与管理内容的缺失,本专业毕业生在应对突发安全事件时常常手足无措,表现不佳。以广东某污水处理厂为例,2019年因进水异常被迫停水减产730余万吨,占当年总处理水量的26.3%,进水中磷含量最高达到最大设计值的20余倍,SS达到进水最大设计值的13倍,生化系统全线崩溃[5]。2005年松花江污染事件导致哈尔滨市自来水水源地硝基苯超标约30倍,全市自来水厂被迫停水4天[6]。其他如饮用水源突发污染、藻类爆发、管网爆裂、血铅超标、红虫事件和建筑失火等突发安全事故时有发生,给城市市政运营和人民生活造成极大损失。另一方面,加强应急安全知识教育,也有助于本专业从业人员树立自我安全保护意识,提升应急自救能力。2023年,山西某药厂3名员工跌入污水处理池不幸身亡[7]。类似给排水科学与工程从业人员安全事故时有发生,说明从业人员安全意识和应急自救能力不足,在构筑物设计和施工时存在安全隐患,强化专业人员的安全应急综合素质非常必要。
综上所述,在给排水科学与工程专业培养中融合应急安全教育,在水厂和管网的设计施工和运营操作过程中增加安全意识,提高应急处突能力,探索兼具安全应急技能和给排水科学与工程专业知识的多元创新型人才培养模式有重要的现实意义。
一"高校给排水科学与工程专业应急安全教育现状
(一)"课程体系缺少应急安全教育知识模块
目前给排水科学与工程专业以建筑消防设计、市政管网设计运营和市政水厂设计运营为主干课程,突出消防工程设计、水质处理理论和技术、市政管网设计施工等相关内容,强调水质净化原理、管网和消防工程设计施工,而对于这些市政工程运营过程中可能出现的安全事故和相关应急技术与管理知识方面的内容较忽略。
截至2023年3月全国开设给排水科学与工程专业本科院校169所,专科院校48所,根据教育部公布的一流本科专业建设点名单和中国特色高水平高职学校和高水平专业建设计划名单,笔者调研了10所本科院校(其中国家级一流专业建设点2所/省级一流专业建设点5所)、8所专科院校(其中高水平建设单位3所,高水平专业群建设单位4所)的给排水科学与工程专业培养方案,调研结果显示,开设安全应急教育课程的本科院校0所,专科1所(深圳职业技术学院大学生安全教育与应急处理课程);教学课程内安排有安全应急课时内容的本科院校3所,专科3所;以安全教育主题班会、观看安全教育视频、模拟演习、安全知识讲座、发放安全知识宣传单和互联网手段进行网络安全教育的本科院校10所,专科8所(图1)。从调查数据可以看出,在高等学校教学体系中,应急安全教育缺失严重。在应急安全教育方面,专科院校的平均课时教学量多于本科院校,教育的形式多局限于主题班会讨论、手机关注公安机关微信防诈公众号等课外时间开展,课内学时多安排在水工程施工,安排学时不超过20分钟。
正是这样的做法,使得培养的学生存在以下问题:①在对应急技术与管理的认知和技能的掌握上,存在不足;②在专业知识形成过程中,缺少应急管理与技能的培养,知识结构缺陷明显。给排水科学与工程专业的学生是未来城市给排水管网、城市自来水厂和污水处理厂设计和管理、建筑给排水和消防工程设计管理等方面人才的主要组成部分,他们的应急管理与技能的不足,必将影响到整个城市市政管理的效率和水平。
(二)"安全教育缺少专业背景
在以上接受调研的18所高等院校中,大学生安全教育与应急处理课程和主题班会等课外安全教育的主要内容是防火防盗防诈骗、交通安全、溺水施救、食物中毒、防止人身侵害、网络安全和心理安全等公共安全知识,参与安全教育培训的人员主要是班主任、辅导员、消防队、学校保卫处教员和校外安全教育机构,由于培训人员不具备给排水科学与工程的专业理论基础,培训内容也与专业知识相差甚远,无法做到安全应急知识与专业理论知识的有机融合,毕业生在就业后遇到专业领域的急性突发事件时,往往无从下手。
同时,笔者以问卷调查的方式对以上18所高等院学校给排水科学与工程专业的18名在校生,以及18名来自不同单位的给排水科学与工程专业毕业生进行了调研,调查问卷分公共安全应急知识模块和给排水专业安全应急知识模块,调研结果如图2所示。
从图2中可以看出,18名在校生公共安全应急知识模块问卷正确率平均为61.8%,毕业生为59.2%;在校生专业安全应急知识模块问卷正确率平均为19.3%,毕业生为76.8%。表明在安全应急教育领域,给排水科学与工程在校生和毕业生在公共安全教育知识方面相差不大,但是总体正确率不尽如意,反映出学校和社会公共安全应急意识还有待提高。比如调查中有6名在校生、8名毕业生不知道有“全民国家安全教育日”,9名在校生、7名毕业生不知道国家颁发了《中华人民共和国国家安全法》。在专业安全应急知识模块,毕业生问卷调查的正确率(76.8%),明显高于在校生(19.3%),有92%的毕业生在就业单位接受过专业领域的安全应急知识培训或者实训演练活动。由于学校相关教育内容的缺失,用人单位不得不自行培训,培训后专业领域的员工的安全应急能力有了显著提升。
二"给排水科学与工程专业融合应急安全教育改革探索
“5·1”鲁西化工双氧水设备爆炸着火事件、“4·18”北京长峰医院火灾、“4·17”浙江武义厂房火灾、“4·29”长沙特大居民自建房倒塌事故等安全事故不断发生。安全和质量始终是工程等领域生产过程中永恒的两大主题,为了保证工程建设安全,促进应急安全教育与给排水科学与工程专业理论知识的有机融合,本教学研究团队以广东工业大学给排水科学与工程专业为例,对专业培养方案、课程教学大纲到教学方式和教学评价体系进行改革,以培养具有应对变化能力的给排水科学与工程领域交叉复合型人才教育模式进行了探索。
(一)"调整培养方案,做好顶层设计
培养目标是学校各专业的教育目的或具体培养要求,是对人才培养质量的规定,也是专业设置、课程设置和教学制度的前提和依据。以广东工业大学为例,原给排水科学与工程专业培养方案,毕业要求及其分指标点中没有应急技术与管理的相关表述,最接近的表述是毕业要求1“能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识应用于解释和解决给排水科学与工程专业的复杂工程问题”,而对于复杂工程问题的内涵和外延,业内尚缺乏统一标准[8]。本课程教改团队“问技术发展改内容,以应对变化、塑造未来为建设理念”,将“突发安全事件的应急技术与管理”纳入“复杂工程问题”,在毕业要求1的分指标点中增加应急技术与管理的内容“能够运用给排水科学与工程的专业知识及应急技术与管理知识,掌握分析突发性水安全事件的原理、方法和工具,解决突发安全事件”,将应急安全教育跨学科交叉作为基因根植在给排水科学与工程专业培养的各个环节。
(二)"调整课程结构,强化应急技术与管理意识
依据以上培养方案和毕业要求,调整给排水科学与工程专业的课程体系构成及课程学时分配比例。考虑到目前尚无适合给排水科学与工程专业的应急技术与管理领域的教材,本课程教改团队决定在各专业核心课程教学中增加应急技术与管理专题内容(表1),并在设计和实践环节强化学生的安全意识,加强学生自学能力培养,形成学生为主体的学习环境,提高学生对突发事件的应急处理能力。如在建筑给水排水课程设计中增加“建筑安全设计”内容,使学生了解建筑防火、防雷、防洪、抗震和安全疏散等方面的知识以及建筑师对建筑安全所负有的法律和道义上的责任,掌握建筑安全系统设计的原理、相关规范及其与建筑设计的关系。在实习类课程中,如认识实习、生产实习等课程教学中做好相关安全知识培训,使学生了解实操过程中可能会出现的安全隐患以及相应的应急处理措施,培养学生的职业素养和综合应变素质。
(三)"以安全应急问题为导向,PBL教学模式增加课堂讨论
专业安全应急知识有着很强的实践性和综合性,可采用PBL教学模式,以专题讨论的形式将复杂工程问题发放给学生。比如教师就突发性安全应急事件提出问题:①某水厂水源春季藻类突然爆发,致使水厂进水中有机物严重超标,常规处理后出水浊度和有机物含量无法达标,污泥脱水困难,试讨论应急处理方案。②某污水处理厂进水试样中突然检测出新型冠状病毒,为保证污水处理厂水质安全和员工身体健康,试讨论应急处理方案。③某城镇突发6.5级地震,民众集中到防灾避难场所,试就该应急避难所的给排水和消防管道设计讨论合理方案。④某城镇突发5.1级地震,地震中某工业园附近一条DN800的供水管道年久失修突然爆管,附近约2万用户受到影响,试就该给水管网爆管问题讨论合理的应急处理方案。结合以上城市水工业运营过程中的突发安全应急案例,讨论应急处理方案,加强交流与互动,最后老师结合实际工程中的应急处理方案和实际效果,做总结发言[9]。
专业安全应急知识模块实际工程问题和案例丰富,以实际复杂工程问题为导向,以学生为中心组织教学讨论,充分发挥每位学生的积极性和主观能动性,在积极热烈的气氛中迸发创新思维的火花,各采众长,既拓宽了学生的知识面,营造了良好的学习氛围,又实现了从“这样做”到“为什么这样做”的转变。另外,在教学过程中可采用模拟汇报与口头陈述的方式,让学生自己分析材料,阐述观点,回答老师和其他同学提出的问题,实行师生互动,教学相长。多种教学方式的运用,既丰富了第二课堂,营造了良好的学习氛围,培养了学生对应急技术与管理知识学习的兴趣,提高了课堂教学的效果,又增强了学生在专业学习中主动思考和运用应急技术与管理知识的能力。
(四)"优化考核模式,注重综合素质考核
结合专业安全应急教育知识模块的特点,本校采用OBE教学理念,通过学生学习结果来反映达到毕业要求指标的程度,建立与教学模式相适应的学生考评体系及课程教学效果自评体系,弱化以考代评的简单做法。比如采用综合考评方式,包括理论课程考核,以及基于项目式教学任务的完成效果:采用查阅资料、互相讨论、制订方案、回答问题准确率以及学生互评等按权重加和的方式,也可引入企业管理中绩效考核的方法对学生完成项目的效果进行考评,制定差异化、多元化的绩效考核指标库。新的考核模式与传统以考试为主的模式相比,能够更客观地反映学生的素质与能力,全面评价学生的能力[10]。
同时,建立新型考试方式,从应答性考试向创造性考试转变,用开卷或半开卷考核方式,用综合应用答辩、撰写课程论文、调查报告和口试等形式对学生进行知识、能力和素质检测,将学生是否具有实际操作能力作为评分的一个重要方面,代替传统的闭卷笔试的方式。以学生为主体,合理确定课程考核指标内容,并确立考核指标与所支撑毕业要求指标点的关系,根据学生表现的成绩判定课程达到毕业要求指标点的程度进行达成度自评,以便对课程教学效果进行分析并持续改进。
三"结束语
“5·1”鲁西化工双氧水设备爆炸着火事件、“4·18”北京长峰医院火灾、“4·17”浙江武义厂房火灾等安全事故不断提醒着人们,安全和质量始终是工程等领域生产过程中永恒的两大主题,以产业需求为指引,保证工程等各专业领域的安全,促进应急安全教育与各工程类专业理论知识的融合,培养具有安全应急知识和工程专业理论知识的新工科交叉复合型人才非常必要。笔者以给排水科学与工程专业为例,调研了我国18所高等院校的安全应急教育现状,提出以学生为中心,从专业培养方案顶层设计、课程教学大纲、教学和实践方式和教学评价体系4个方面促进应急安全教育与工程专业理论学习的交叉与融合,立德树人,为培养未来能够保证工程安全和质量,具有应对变化能力的多元化、创新型现代卓越工程技术人才的培养提供思路和途径。
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基金项目:2022年度教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委员会教学改革项目“城镇水处理厂典型水处理单元设计三维建模”(GPSJZW2022-43);中国高等教育学会项目“疫情背景下粤港澳大湾区‘1+2+N’校企工程实践教育平台的构建和实践研究”(22CJRH0405);广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目“基于OBE模式的给排水科学与工程实验教学体系改革与创新实践”(粤教高函〔2023〕4号);广东工业大学教育教学改革项目“基于工程教育专业认证的《水质工程学(3)》课程持续改进与探索”(广工大教字〔2022〕59号)
第一作者简介:杜星(1989-),男,汉族,甘肃天水人,工学博士,教授,副院长,硕士研究生导师。研究方向为膜法水处理技术。
*通信作者:蒋树贤(1980-),男,汉族,河南叶县人,工学博士,讲师,硕士研究生导师。研究方向为教育改革与发展。