安全工程本科實驗教學探索

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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，本文分析了當前安全工程實驗課存在的諸多問題，以本科創(chuàng)新實驗學習小組開展的“溫度沖擊下煤體增透測試方法設計”的開放課題為例，闡述了自主性創(chuàng)新實驗學習方式在培養(yǎng)學生自主思考能力和學習興趣等方面的優(yōu)勢，進一步對如何滿足學生需求、提高教學質量、實現學生自主性實驗等進行了探討并對建設有質量保證的安全工程實驗課教學模式提出了合理化建議。

關鍵詞：創(chuàng)新實驗；課程質量；安全工程；實驗課教學

一安全工程實驗課現狀

（一）教學方式陳舊，學生興趣較低

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

（二）學生思考程度低

現階段的本科實驗教學模式大多是老師將固有的實驗內容教給學生，最后的成績大多是根據學生的實驗報告來評分。學生的實驗操作以及對實驗內容的理解只占實驗的一小部分，這就是使得本科實驗教學重點在潛移默化的偏離了重點，形成了本末倒置的現狀。目前，我國高校實驗課課時滿足不了學生對實踐和理論知識掌握的需求，只能讓學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將實驗課教學任務完成，老師通常會采用直接向學生講解實驗操作、實驗原理以及實驗步驟的方法，讓學生按部就班的完成實驗。這使得學生在實驗過程中一味的模仿教師，不能提高學生自主思考能力。

二創(chuàng)新實驗方法探索

（一）案例介紹

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

（二）設計實驗過程

（1）首先在老師的指引下查找相關文獻；（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計的實驗報告。

（三）案例分析

在學校安全工程專業(yè)課學習的基礎上，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的資料和文獻，結合前人的研究成果，根據本次創(chuàng)新實驗要達到的目的，5名本科學生探索設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，指導老師針對學生提出課題，教授學生相關設備的操作方法和技巧。小組成員通過自主設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行了有機結合，并很好的將專業(yè)課知識應用到實踐過程當中。由于實驗方法是獨立設計的，學生們已經充分了解了實驗過程和目標，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。學生在此過程中充分體驗到了科研工作的嚴謹程度，也有效提升了對實驗數據的處理能力。

三創(chuàng)新實驗教學思考與建議

大力推動自主性、研究性實驗的建設，將實驗室真正建設成為培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力與學生自主創(chuàng)造能力相結合的地方[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，觀察獲取實驗結果這一過程本身就會引起波函數的坍塌，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“查找相關資料”、“自主設計實驗方法”“完成實驗并提交實驗報告”3個階段。指導老師針對學生提出課題，同時教授學生相關設備的操作方法和技巧，在學生查找相關資料時給予適當的幫助。其中學生自主設計實驗過程是培養(yǎng)其自我思考的重要手段，如果學生對實驗原理、數據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。目前的實驗課教學大部分只局限于固定安排的課程時間，學生們只注重“完成實驗”，教學目標發(fā)生了偏移。但在分階段模式中，學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計出實驗方法。課堂下學生們翻看書籍、查找資料、網上搜集信息、整理分析、歸納總結、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習中也證明了這個新的教學模式顯著提高了教學水平和教育質量。

（二）改變傳統(tǒng)教學觀念，提供最新科研方向

在目前的師生觀念中，實驗課一直被認為是理論教學的輔助課程，將理論課程認為是“主”，實驗課程為“次”。但在解決實際的問題時，理論基礎和實驗能力缺一不可，任何一項薄弱都會給實踐學習過程造成阻礙。理論教學與實驗教學并不是主次關系，是兩個相互獨立、相互依存、相互促進與相互發(fā)展的教學體系[5]。實驗教學與科研互動模式有助于激發(fā)學生實驗的積極性，調動學生的創(chuàng)造興趣[2,7]。在理論教學階段，老師可以適當地向學生提供最新的科研文獻，引導學生對文章中所涉及的理論知識及實驗技術手段進行思考，鼓勵學生多進入實驗室并在老師的指引下進行科研嘗試，學生可以結合自己的興趣、愛好與專長，根據自己的專業(yè)知識自主探索和設計實驗方法[8]。這將大大提高學生的創(chuàng)新能力，拓展學生的視野，并為學生未來的科研和工作打下堅實的基礎。

四結語

新時期社會需求下，本科教學質量需要不斷的提高，學校應積極保持實驗教學內容與方法的不斷更新。以本科學生為主導的創(chuàng)新實驗開放課題的實施將有力地促進本科實驗教學質量工程建設，激發(fā)本科生的創(chuàng)新思維，提高本科生學習的積極性。

參考文獻

[1]教育部《關于狠抓新時代全國高等學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.數值實驗在巖石力學基礎課教學中的應用與探討[J].教育現代化,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示范中心（河南理工大學） 河南理工大學安全科學與工程學院