安全工程專業實踐教學改革研究

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［摘要］安全生產事關經濟社會發展大局，具有創新實踐能力的安全工程應用型人才是企業安全可持續發展的人力資源保障。如何培養符合行業發展需求的創新實踐型人才是新工科背景下應用型本科院校安全工程專業實踐教學改革需要思考的重要問題。當前，應用型本科院校在安全工程專業人才培養過程中，往往面臨課程體系創新實踐環節相對薄弱、專業實踐基地和平臺相對欠缺、大學生自主創新實踐意識不強等問題。針對這些共性問題，文章以江蘇海洋大學為例，提出了相應的解決措施，包括推進虛擬仿真賦能的課程教學體系改革、多渠道建立虛擬仿真實驗實訓基地和服務平臺、大力推進產學研用合作、引導學生自主創新實踐等，以推進安全工程專業創新實踐型人才的培養。

［關鍵詞］創新實踐型人才；虛擬仿真；安全工程；產學研用

創新是高校本科教學改革的第一動力。虛擬現實是繼大數據、云計算技術之后在教育教學中應用廣泛的新型技術，旨在提供沉浸性互動體驗。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”“實踐是檢驗真理的唯一標準。”虛擬仿真技術所呈現的實景感受和交互體驗，與知行合一的教學理念不謀而合，也是陶行知做中學思想在科技時代的靈活運用。正因如此，虛擬現實技術正成為新工科教育背景下助推本科專業教學改革實踐的重要驅動力之一。2012年3月，教育部印發《教育信息化十年發展規劃（2011—2020）》，規劃建設1500套虛擬仿真實訓實驗系統[1]。2017年7月，《教育部辦公廳關于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》要求“各高校應將建設和使用虛擬仿真實驗教學項目作為推進完善現有實踐教學體系、提高實驗教學質量的重要舉措”[2]。2018年8月，教育部、財政部、國家發展改革委印發《關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見》的通知，要求積極構建面向實踐、突出應用的實踐實習教學體系[3]。安全工程是應用實踐性較強的工科專業，但是部分實驗和企業生產實踐涉及高危或極端環境、高成本、高消耗和事故風險問題，在真實實驗條件下較難開展現場實踐教學。因此，基于知行合一的教學理念，打造虛擬仿真教學空間，創新仿真實驗教學資源應用模式，推進安全工程專業實踐教學的研究，對于切實鍛煉安全工程專業學生的創新實踐能力，全面提高安全工程專業本科實踐教學質量具有十分重要的推動作用。

一、安全工程專業人才的培養目標

根據專業教學質量國家標準，安全工程專業的培養目標是根據現代經濟和技術的發展要求，培養能從事安全領域的科學研究、技術開發、工程設計、風險評估、監察與監管、檢測與監控、組織管理、教育培訓、應急救援等方面的高級工程技術和管理人才。江蘇海洋大學地處江蘇省北部沿海城市連云港，當地化工和醫藥產業聚集，擁有全國知名的石化產業基地和醫藥生產基地。安全工程專業根據地方產業特色，結合自身優勢，凝練學科方向，確定了化工安全、危化品安全與應急處置、火災爆炸防治、安全評價和海洋安全應急技術5個培養方向，以培養德、智、體、美、勞全面發展，掌握化工安全科學和技術，能從事安全技術及工程、安全科學與研究、安全監察與管理、安全健康環境檢測與監測、企業安全評價、安全設計與生產、安全教育與培訓、化工生產與管理等方面的應用型人才為己任。近年來，安全工程專業以工程教育認證為契機，通過優化專業課程體系設置、提高師資隊伍水平、改善實踐教學條件等，使專業人才培養質量得到了穩步提升，然而在創新實踐型人才培養方面與其他院校同類專業存在一些共性問題。

二、安全工程專業人才培養中存在的主要問題

（一）課程體系創新實踐環節相對薄弱

分析相關應用型本科院校的專業培養方案可以發現，安全工程專業創新實踐環節大致分為創新創業環節和實踐環節2部分。其中創新創業環節包括發表學術論文，開展科研實踐，參與大學生創新創業項目，參加課外作品競賽，參加學術交流，獲得專利、軟件著作權和職業資格證書等。高校都鼓勵學生參與創新創業環節，但未在課程學分上給予充分體現。實踐環節主要包括專業實驗、認識實習、生產實習、課程設計、畢業實習與設計（論文）。雖然有明確的學分和考核要求，但是絕大部分實習實踐都是在校內完成的，與企業生產銜接不夠，應用針對性不強。例如，江蘇海洋大學安全工程專業明確規定學生在校期間必須修滿4個創新獎勵類學分和6個社會實踐類學分方可畢業。其中創新獎勵類包括參加創新創業活動、參加學科競賽且獲獎、發表論文與其他作品、參加各類考證考級等方面。社會實踐類包括在學術創新、實習創業、技能培訓、道德修養、文體藝術、身心發展、社會工作、志愿服務等方面。盡管如此，課程體系中的創新創業環節在總學分（180分）中的占比仍然很小，約為5.6%；而專業實踐環節共26.5學分，僅占總學分的14.7%。

（二）大學生專業實踐基地和平臺相對欠缺

專業實踐能力是大學生從業的必備能力和重要考核指標。高校人才培養中的專業實踐環節是有效提升大學生專業實踐能力的重要途徑和措施。各高校都十分重視學生專業實踐能力的培養，并通過各種渠道加強專業實驗平臺和“政校院企”合作實踐基地的建設[4]。這些傳統的實踐基地和專業實驗室基本上可以支撐大部分專業實踐教學，但是部分涉及有毒有害、易燃易爆物質或高溫高壓儀器設備的安全工程實驗環節因存在事故風險而難以在現場開展。此外，出于對學生實習安全的考慮和根據實習企業生產零事故要求，部分高校的認識實習和一線作業實踐仍以參觀和座談學習為主，學生在動手實踐方面淺嘗輒止，其實踐應用能力鍛煉不足。例如，化工企業火災爆炸事故的應急處置演練等實習實踐，因具有較高風險和較強破壞性而難以在現場開展。

（三）大學生自主創新實踐意識不強

大學生創新創業實踐項目及創新創業大賽是深化創新創業教育改革的重要抓手，對于引導學生主動服務國家戰略和區域發展，切實提高學生的創新精神、創業意識和創新創業能力起著重要作用[5]。但是專業課程體系創新實踐環節相對薄弱以及大學生專業實踐基地和平臺相對欠缺，就會導致大學生自主創新實踐的意識不強和能力不足問題的出現。例如，對2016—2019年江蘇海洋大學安全工程專業學生參與大學生創新創業項目和競賽情況進行統計發現，4年內學生共申請本專業相關創新訓練計劃項目8項，年均2項，年均參與人數僅占該專業學生總數的4%。學生參與安全工程實踐與創新大賽1次，參與人數3人，占當時學生總數的2%。通過分析發現，這些創新訓練計劃項目或比賽項目的研究方向，100%來源于指導教師的科研或教改項目，學生自主創新意識不強。此外，項目成果多以發表基礎理論研究型的科研論文為主，鮮少涉及能夠促進地方產業發展的新產品、新專利、新工藝和新管理模式，項目成果轉化率較低，與產學研用的初衷有較大距離。

三、虛擬仿真賦能的安全工程專業實踐教學改革

（一）多渠道建立虛擬仿真實驗實訓基地和服務平臺

火災、爆炸等事故是威脅企業生產的主要災害類型，培養應用型安全工程人才的現場隱患排查能力以及事故預防和處置能力具有十分重要的意義。因此，相關高校在現有實體基地和平臺的基礎上大力推進產學研用合作，建設虛擬仿真實驗實訓基地，為學生提供沉浸式實踐教學。例如，中國礦業大學建設了“安全工程虛擬實驗室”輔助相關理論教學。常州大學依托化工安全事故應急3D虛擬仿真與應急實訓系統，開設了安全風險分析與模擬仿真技術課程。福州大學采用資源共享、自主研發、校企合作等多種渠道建設了“三層次”“四模塊”的虛擬仿真實驗平臺[6]。江蘇海洋大學通過購置、引進和自主研發等多種渠道積極構建校級虛擬仿真平臺。2016—2019年，安全工程專業“化工智慧安全”教學團隊獲得連云港市科技局科技項目資助，建設了連云港市智慧安全科技服務平臺。2017年至今，該團隊在江蘇省發展改革委資助下，建設了江蘇省智慧安全工程實驗室，并以此為基礎建設了包括消防安全、個體防護等主題的體驗式安全教育實訓基地。2020年疫情期間，安全工程專業加大對國家和江蘇省虛擬仿真實驗教學項目共享平臺的推廣和應用，引進了“高層建筑防火設計與消防疏散虛擬仿真實驗”等一系列虛擬仿真實驗項目，并自主研發完成“化工企業火災風險防控及應急處置演練虛擬仿真實驗”，多渠道建設了虛擬仿真實踐課程教學系統，極大地改善了安全工程專業的實踐教學條件。

（二）開展虛擬仿真賦能的實踐教學體系改革

根據《2017—2020年示范性虛擬仿真實驗教學項目建設規劃》，教育部2020年遴選安全科學與工程類虛擬仿真實驗教學項目10項[7]。虛擬仿真實驗教學項目的研發和應用，有助于達到實驗成本、風險控制與教學需求的平衡，完善專業實踐教學體系。以此為契機，江蘇海洋大學安全工程專業“化工智慧安全”教學團隊依托省級虛擬仿真實驗教學項目共享平臺、省級發展改革委實驗室建設項目和市級平臺建設項目，開展“仿真實踐教學在大學生消防安全通識課中的應用研究”和“虛擬仿真賦能的新工科專業教學方法創新實踐研究”，建成省級智慧安全工程實驗室1個，省級虛擬仿真實驗一流課程1門，市級智慧安全科技服務平臺1個，校級在線開放課程1門，自主研發完成“防患于未燃”隱患排查軟件等6項教學輔助軟件，打造了“軟硬兼顧、虛實結合”的實踐教學體系。所謂“軟硬兼顧”，是指通過仿真軟件和硬件的有機結合，為學生營造出逼真事故場景，使他們能夠身臨其境地體驗事故現場滅火、逃生和救援過程。所謂“虛實結合”，是指所設計的事故隱患排查實踐環節，既有實地隱患排查實踐，也有虛擬場景排查實踐。“軟硬兼顧、虛實結合”的實踐教學設計，可以將多家企業、多個事故中暴露出的隱患形式共同呈現在虛擬工廠中，彌補了到單一企業實地考察可能無法發現的共性問題，達到充分鍛煉學生事故隱患辨識能力的目的。上述教學改革實施以來，效果良好，取得一系列成果，受到同行和學生的廣泛好評。2019年，“火災防患辨識”微課獲得江蘇省高校微課比賽二等獎。2020年，“防火與防爆技術”微課程榮獲江蘇省高校微課比賽微課程類三等獎。2021年，“化工企業火災風險防控及應急處置演練虛擬仿真實驗”入選江蘇省一流本科課程，“融合創新，學思悟踐，基于生活教育論和虛擬仿真技術的《防火與防爆技術》課程教學改革與實踐”榮獲校級教學成果獎一等獎。學生對“防火與防爆技術”這門課程給予5星好評，并且普遍認為虛擬仿真賦能的課程教學“內容充實”“有趣生動”“形式豐富”“引人入勝”“受益匪淺”。

（三）推進產學研用合作，引導學生開展自主創新實踐

2020年6月11日，教育部高等教育司司長吳巖在接受采訪時提到4個80%：高校教師的80%是專業教師，課程的80%是專業課程，學生學習時間的80%是專業學習。多年的調查表明，80%的大學生認為，對自己成長影響最深的是專業課和專業課教師[8]。由此可見，學生的創新實踐意識在很大程度上受到專業教師的影響。基于此，江蘇海洋大學安全工程專業依托連云港市智慧安全科技服務平臺和江蘇省智慧安全工程實驗室，大力開展產學研用合作，達到了既夯實教師工程基礎又鍛煉學生實踐能力以及既提高實踐教學質量又服務周邊企業的“一箭四雕”的教育目標。在校企合作方面，學校鼓勵專業教師參與企業橫向項目研發和企業生產。安全工程專業僅2018年就有9位專業教師通過校企合作平臺與連云港市12家企業簽訂橫向項目合作協議，項目經費累計達421萬元；先后有5人進入企業擔任科技副總，2人在企業掛職，占教師總數的70%。這些校企合作使教師的工程閱歷更加豐富，從而使他們在指導大學生創新創業項目時更加得心應手。教學方面，“化工智慧安全”教學團隊先后開發了智慧安全教育培訓系統、智慧安全教育考試系統、“防患于未燃”隱患排查軟件等智慧教學軟件，并將其廣泛應用于安全工程課程教學中，在增強學生實踐能力的同時引導學生參與智慧安全創新實踐。通過廣泛接觸各類虛擬仿真實驗項目，學生開闊了眼界，自主研發創新的興趣得到了激發。2019年以來，學生在全國安全科學與工程大學生實踐與創新作品大賽、江蘇省高校化學化工聯盟實驗競賽及校級計算機設計大賽等創新和實踐類比賽中斬獲獎項，獲獎人數達20余人次。2020年，安全工程專業共有8支團隊入選江蘇海洋大學大學生創新創業項目，參與人數達到24人，創歷史新高。2020年以來，學生參與研發并獲得4項軟件著作權。2021年，憑借在虛擬仿真賦能的安全工程專業實踐教學改革方面取得的進展，“化工智慧安全”教學團隊入選全國石油和化工教育優秀教學團隊。

四、結語

創新實踐型人才是現代企業安全生產的人力資源保障，應用型本科院校肩負著為社會培養人才、服務經濟社會發展的重要使命和責任。雖然目前在安全工程專業人才培養過程中，部分應用型本科院校仍面臨著課程體系創新實踐環節相對薄弱、專業實踐基地和平臺相對欠缺、大學生自主創新實踐意識不強等問題，但是，借助虛擬現實技術和互聯網技術，相關高校正與政府、企業以及科研機構展開更深層次的教育合作，深化高校課程實踐教學改革。這些改革舉措為逐步解決人才培養過程中出現的問題提供了途徑和保障。

作者：姜琴 張蘭君 施鵬飛 徐國想 施珺 單位：江蘇海洋大學環境與化學工程學院 江蘇海洋大學計算機工程學院