安全工程本科實驗教學(xué)探索

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摘要：國家對新時期下工科人才培養(yǎng)提出了新的要求，本文分析了當(dāng)前安全工程實驗課存在的諸多問題，以本科創(chuàng)新實驗學(xué)習(xí)小組開展的“溫度沖擊下煤體增透測試方法設(shè)計”的開放課題為例，闡述了自主性創(chuàng)新實驗學(xué)習(xí)方式在培養(yǎng)學(xué)生自主思考能力和學(xué)習(xí)興趣等方面的優(yōu)勢，進(jìn)一步對如何滿足學(xué)生需求、提高教學(xué)質(zhì)量、實現(xiàn)學(xué)生自主性實驗等進(jìn)行了探討并對建設(shè)有質(zhì)量保證的安全工程實驗課教學(xué)模式提出了合理化建議。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實驗；課程質(zhì)量；安全工程；實驗課教學(xué)

一安全工程實驗課現(xiàn)狀

（一）教學(xué)方式陳舊，學(xué)生興趣較低

多數(shù)傳統(tǒng)實驗課教學(xué)方式不再適用于當(dāng)下，無法為學(xué)生提供最新的研究動態(tài)，也不能培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力，使得課程質(zhì)量不能得到保障。安全工程專業(yè)培養(yǎng)的是交叉復(fù)合型人才，這種人才不僅需要掌握大量的理論知識，還應(yīng)該具備一定的科研能力和實踐能力[4]。大多數(shù)學(xué)生只是循規(guī)蹈矩快速做完實驗，充其量使得學(xué)生成為一個熟練的實驗操作工，而不是具有創(chuàng)新潛力的本科學(xué)生。

（二）學(xué)生思考程度低

現(xiàn)階段的本科實驗教學(xué)模式大多是老師將固有的實驗內(nèi)容教給學(xué)生，最后的成績大多是根據(jù)學(xué)生的實驗報告來評分。學(xué)生的實驗操作以及對實驗內(nèi)容的理解只占實驗的一小部分，這就是使得本科實驗教學(xué)重點在潛移默化的偏離了重點，形成了本末倒置的現(xiàn)狀。目前，我國高校實驗課課時滿足不了學(xué)生對實踐和理論知識掌握的需求，只能讓學(xué)生對實驗步驟及儀器有大概的了解。同時為了在有限的時間內(nèi)將實驗課教學(xué)任務(wù)完成，老師通常會采用直接向?qū)W生講解實驗操作、實驗原理以及實驗步驟的方法，讓學(xué)生按部就班的完成實驗。這使得學(xué)生在實驗過程中一味的模仿教師，不能提高學(xué)生自主思考能力。

二創(chuàng)新實驗方法探索

（一）案例介紹

關(guān)于煤層中的瓦斯流動規(guī)律的研究對于煤礦生產(chǎn)安全尤為重要，而瓦斯流動規(guī)律是礦井瓦斯防治的重要依據(jù)，因此探究影響煤層瓦斯流動影響因素是非常有必要的。在學(xué)校安全工程國家級實驗教學(xué)示范中心的資助下，指導(dǎo)老師帶領(lǐng)5名安全工程專業(yè)本科學(xué)生組成的小組開展了以“溫度沖擊下煤體增透測試方法設(shè)計”為題的創(chuàng)新實驗學(xué)習(xí)。

（二）設(shè)計實驗過程

（1）首先在老師的指引下查找相關(guān)文獻(xiàn)；（2）形成溫度沖擊煤體增透測試思路和方法；（3）開展溫度沖擊煤體的試驗測試；（4）研究不同溫度梯度的溫度沖擊對煤體滲透率的影響變化規(guī)律，并得到溫度沖擊煤體的合適溫度；（5）小組成員自主完成一份溫度沖擊下煤體增透測試方法設(shè)計的實驗報告。

（三）案例分析

在學(xué)校安全工程專業(yè)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，小組成員積極探討煤體瓦斯流動規(guī)律影響因素，并自主查閱與此實驗相關(guān)的資料和文獻(xiàn)，結(jié)合前人的研究成果，根據(jù)本次創(chuàng)新實驗要達(dá)到的目的，5名本科學(xué)生探索設(shè)計出了可行有效的溫度沖擊煤體增透的試驗測試方法。在小組開展實驗過程中，指導(dǎo)老師針對學(xué)生提出課題，教授學(xué)生相關(guān)設(shè)備的操作方法和技巧。小組成員通過自主設(shè)計實驗的方式加深了對煤層滲透率測試知識點的理解，將理論知識和測試實踐進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，并很好的將專業(yè)課知識應(yīng)用到實踐過程當(dāng)中。由于實驗方法是獨立設(shè)計的，學(xué)生們已經(jīng)充分了解了實驗過程和目標(biāo)，在提交的實驗報告中對實驗方法和過程的敘述也十分的清晰。學(xué)生在此過程中充分體驗到了科研工作的嚴(yán)謹(jǐn)程度，也有效提升了對實驗數(shù)據(jù)的處理能力。

三創(chuàng)新實驗教學(xué)思考與建議

大力推動自主性、研究性實驗的建設(shè)，將實驗室真正建設(shè)成為培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力與學(xué)生自主創(chuàng)造能力相結(jié)合的地方[5]。實驗本身并不僅僅是為了發(fā)明創(chuàng)造什么，觀察并思考實驗過程也是實驗中的一個重要環(huán)節(jié)。例如雙縫干涉實驗，觀察獲取實驗結(jié)果這一過程本身就會引起波函數(shù)的坍塌，使得不確定的解變?yōu)榇_定的；再例如不確定性原理，就是在實驗過程中發(fā)現(xiàn)的。實驗的手法、測量某一個變量這一過程也會影響另一個物體。所以至少在物理實驗中，實驗不僅僅是“證明已存在的東西”，而是具有更加重大的意義。

（一）增長實驗課課時，實驗過程分階段

將實驗課分為“查找相關(guān)資料”、“自主設(shè)計實驗方法”“完成實驗并提交實驗報告”3個階段。指導(dǎo)老師針對學(xué)生提出課題，同時教授學(xué)生相關(guān)設(shè)備的操作方法和技巧，在學(xué)生查找相關(guān)資料時給予適當(dāng)?shù)膸椭?。其中學(xué)生自主設(shè)計實驗過程是培養(yǎng)其自我思考的重要手段，如果學(xué)生對實驗原理、數(shù)據(jù)分析方法和誤差分析不清楚，不知道如何能利用這些解決實際問題，也就無法完成實驗。目前的實驗課教學(xué)大部分只局限于固定安排的課程時間，學(xué)生們只注重“完成實驗”，教學(xué)目標(biāo)發(fā)生了偏移。但在分階段模式中，學(xué)生完成實驗的前提是必須利用課下時間查找資料，并在思考與討論中設(shè)計出實驗方法。課堂下學(xué)生們翻看書籍、查找資料、網(wǎng)上搜集信息、整理分析、歸納總結(jié)、寫作，使得綜合能力得到全方位提高[6]。而本文通過實驗小組學(xué)習(xí)中也證明了這個新的教學(xué)模式顯著提高了教學(xué)水平和教育質(zhì)量。

（二）改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，提供最新科研方向

在目前的師生觀念中，實驗課一直被認(rèn)為是理論教學(xué)的輔助課程，將理論課程認(rèn)為是“主”，實驗課程為“次”。但在解決實際的問題時，理論基礎(chǔ)和實驗?zāi)芰θ币徊豢?，任何一項薄弱都會給實踐學(xué)習(xí)過程造成阻礙。理論教學(xué)與實驗教學(xué)并不是主次關(guān)系，是兩個相互獨立、相互依存、相互促進(jìn)與相互發(fā)展的教學(xué)體系[5]。實驗教學(xué)與科研互動模式有助于激發(fā)學(xué)生實驗的積極性，調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造興趣[2,7]。在理論教學(xué)階段，老師可以適當(dāng)?shù)叵驅(qū)W生提供最新的科研文獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生對文章中所涉及的理論知識及實驗技術(shù)手段進(jìn)行思考，鼓勵學(xué)生多進(jìn)入實驗室并在老師的指引下進(jìn)行科研嘗試，學(xué)生可以結(jié)合自己的興趣、愛好與專長，根據(jù)自己的專業(yè)知識自主探索和設(shè)計實驗方法[8]。這將大大提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，拓展學(xué)生的視野，并為學(xué)生未來的科研和工作打下堅實的基礎(chǔ)。

四結(jié)語

新時期社會需求下，本科教學(xué)質(zhì)量需要不斷的提高，學(xué)校應(yīng)積極保持實驗教學(xué)內(nèi)容與方法的不斷更新。以本科學(xué)生為主導(dǎo)的創(chuàng)新實驗開放課題的實施將有力地促進(jìn)本科實驗教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)，激發(fā)本科生的創(chuàng)新思維，提高本科生學(xué)習(xí)的積極性。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部《關(guān)于狠抓新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神落實的通知》.

[2]朱建云,裴曉東,何書建,等.安全工程專業(yè)研究式實驗教學(xué)方法探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2018,37(05):172-176.

[3]王登科,張平,姚邦華.數(shù)值實驗在巖石力學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)中的應(yīng)用與探討[J].教育現(xiàn)代化,2018,5(09):48-50.

[4]高玉坤,劉芳喆,黃志安,等.安全工程創(chuàng)新性實驗的探索與實踐[J].大學(xué)教育,2017(2):143-144.

作者：盧霄楓 李昌彬 郭玉杰 門友誼 周澤康 單位：安全工程國家級實驗教學(xué)示范中心（河南理工大學(xué)） 河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院