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安全学科自20世纪50年代建立本科专业发展至今,国内众多学者就相应的人才培养模式开展了广泛交流和深入研究。当前关于该专业的培养模式主要存在两种观点,即培养通才式安全科技人才和培养行业性安全科技人才。前者要求毕业生掌握适用于各个行业的通用安全科学理论和实务处理方法,以适应大社会的需求;后者仅要求学生掌握某个特定行业领域的安全科技知识。鉴于历史原因,安全工程专业大多设置在能源矿业、石油化工、交通运输、土木建筑等专业特色鲜明的工科类院校;中南财经政法大学、首都经济贸易大学等少数文科类高校也有开办此专业。由于当前国内安全生产现状的严峻性及国家对安全工作的重视,全国现有130余所高校开办了安全工程本科专业,该专业在发展过程中仍存在一系列问题。例如,培养模式上主要采取传统的教学理念,课程教学只注重相应课程知识点的讲解,未考虑该门课程在整个专业培养方案中的作用;偏重理论教学而忽视实践教学环节;多门课程之间存在教学内容的重复,如安全系统工程、安全评价、安全学原理三门课程的部分内容;多采取大班制生产实习方式,局限于认知层面的观摩与参观;学生动手能力比较弱,普遍反映所学知识“泛”而不“精”。再者,现今的本科生都出自90后,多为家庭的独生子女,个性较强,团队协作能力欠缺。培养安全工程专业学生的工程实践能力是一项系统工程,需要采取系统化的教学模式。作为一门实践性较强的学科,有必要借鉴CDIO工程教育理念加强该专业培养模式的创新改革,将理论知识与社会实践紧密结合,以培养出满足社会需求的安全类应用型人才。
二、CDIO理念下的安全工程教学改革
(一)基于CDIO理念的课程体系建设
课程体系与专业培养模式息息相关,构建合理的课程体系是培养安全工程高素质人才的关键。在此,我院拟结合安全工程专业的自身特点,以学生个性化发展为核心,以未来职业规划为导向,基于CDIO理念构建相应的课程体系,形成一、二、三级课程群。安全工程专业的课程体系见图2。其中,一级项目为安全工程导论课(安全科学发展动态)及毕业论文(设计),学生能够从中受到构思、设计、实现、运作的系统训练。二级项目由公共基础类课程、专业基础类课程、专业类课程、专业特色课程等组成,专业类课程又可以进一步归类为安全管理类、安全技术类;各门课程之间相互联系,针对具体课程开设课程设计;三大实习包括认识实习、生产实习、毕业实习,旨在促进安全理论知识和工程实践的融会贯通。二级项目主要以专业学习过程中的实践、创新、综合能力培养为目标,鼓励学生参与各类创新创业项目。三级项目在二级项目下进行拓展,为加强核心课程与二级项目而设立的相应课程群,如安全管理类课程包括管理学概论、安全管理与安全法学、安全心理学、保险与安全经济学等。 CDIO理念下的安全工程课程体系区别于传统的重理论而轻实践的教学模式,重在培养学生的创新意识、团队协作精神和理论联系实际的综合能力。通过采取实验课程的研究性教学、特定专业课程设计的设置、创新创业项目资助来贯穿相应的核心课程,学生可望提高学习的积极性。
(二)实验课的研究性教学
研究性教学是引导学生从自然、社会和生活中选择并确定与专业相关的课题开展研究,主动思考,主动实践,从中吸收知识、运用知识、解决问题,从而提高综合素质的一种实践活动。实验教学作为本科教学的重要组成部分之一,体现出综合性、直观性等特点,能够激发学生的创造性思维,有利于提高学生的实践能力。将研究性教学理念引入安全工程专业的实验课程教学中,完全相符CDIO工程教育理念。安全工程专业的研究性实验教学内容可区分为基础性、综合设计性、创新性三大类。基础性实验教学主要为强化专业理论理解和培养基本的实验技能、动手能力;综合性实验教学旨在培养学生综合运用所学理论和专业知识,分析、处理工程和前沿课题中的安全问题;创新性实验是整个实验教学的核心,由学生自发组建研究小组,围绕教师的研究项目或学术前沿课题,通过查阅文献、搭建实验平台、收集数据等,达到良好的实践效果。因此,CDIO工程教育模式要求高校应加大安全工程专业的综合设计性和创新性实验的扶植力度。此外,高校应该大力建设开放性实验室,向全体本科生开放,为学生参加各类学科竞赛、自主实验、参与创新项目、参与教师科研项目提供平台。开放性实验室可成为学生备赛的训练场,自己动手,积极性增加,也提高了实验设备的利用率。学生借助该平台选定实验课题、选择仪器设备、拟定实验方案、处理实验数据和分析实验结果。指导老师和实验室管理人员在实验室开放、实验资料、解答实验问题等方面为学生提供全方位服务,给学生创造一个研究型的学习环境。同时,实验室还为全校学生创造了一个交友的平台,许多获过奖项的学生在这里可以起到很好的示范作用,高年级引导低年级,研究生指导本科生。安全工程专业实验室必须加大相应的经费投入。各高校可以结合本校特色,设置安全系统工程实验、安全人机工程实验、工业通风实验、矿井通风与除尘实验、火灾爆炸实验、机械安全实验、安全检测实验、电气安全实验、锅炉与压力容器实验、地下工程安全防治实验、软件模拟仿真实验等。
(三)多样化的实习教学模式
认识实习是让学生了解安全工程专业的主要知识点及职业特性,为后续的专业学习奠定基础;通过共建校外产学合作认识实习基地,采取教学参观与专题讲座相结合的实习模式,加深学生对安全工程专业的认识。生产实习是在系统掌握安全工程专业基础课与专业课程后实施,实习地点尽量满足多样化,如港口码头、建筑施工现场、火电厂、变电站、化工厂、造船厂、矿山等。毕业实习单位可由学生自主与就业单位取得联系,或由指导老师推荐。毕业实习的内容可以涉及机械制造、石油化工、矿山、核电、建筑、道路交通、港口、酒店消防、地铁施工、金融保险、安监部门等多个领域,与地区经济建设、生产实况、科研现状紧密结合。依据CDIO教育理念,必须加强校企合作,建立长期稳定的实习基地,以保障各类实习基地的有效性与延续性。
(四)课程设计与毕业设计的多样性
课程设计主要以专业知识为基础,是安全工程专业人才培养的重要实践环节,有助于学生深入理解和灵活应用所学的专业知识,并且可以进一步提高学生的综合应用能力与团队协作能力。当前课程设计普遍存在一些不足之处,如课程设计题目偏少、时间安排不充足、教师重视程度不够、考核方式不科学等,这是高校需要共同解决的一个问题。毕业设计是安全工程本科教学计划的重要组成部分,其目的在于培养学生具有系统运用所学理论知识和技能分析和解决实际安全问题的能力,能够从事安全技术与管理、安全科学研究及安全工程师的工作。安全工程专业毕业论文(设计)的选题应该紧扣学生的毕业实习单位,以便让学生更早融入工程实践中,适应新的社会环境。学生也可以根据未来的就业方向及科研兴趣进行毕业设计题目的选择,按照“导师—学生”双向选择的原则确定指导教师。保证毕业论文(设计)的选题尽量满足工程设计需要,与实习项目相吻合。毕业设计题目类型多样化,可涉及核电项目、建筑施工、公路隧道、煤矿水害、船舶重工、消防灭火、石油化工、银行保险、矿山等多个行业的安全问题。
(五)科研训练项目的设立
安全工程作为具有高度社会责任感的特色专业,要求毕业生在工作中要有较高的创新性思维和动手能力。开展科研训练是遵循CDIO工程教育理念的重要手段之一,有利于创建良好的创新型学习环境。为提高本科生的科研能力、创新能力和实践动手能力,了解安全学科发展的前沿和动态,可以组织和实施校级本科生科研训练计划项目。同时,专业教师还应该鼓励学生积极申请国家级、省级大学生创新创业项目;学生也可以直接参与专业教师的在研课题。福州大学安全工程专业本科生近年获批的立项课题涉及企业安全文化体系构建、煤矿水害防治、建筑施工用电风险管理、学生公寓人机不安全因素辨识、校园安全风险分析、大学生职业安全健康素质调研、手机人机界面设计、建筑工程安全培训模式构建、防火涂料研制等。学生通过参与各类科研训练,由此贯穿项目构思、设计、实施、运行的全过程,不仅拓宽了安全工程领域的科学知识,而且有助于培养自身的工程设计能力和团队协作能力。
(六)教学团队的建设
为更好地贯彻CDIO工程教育理念,必须建立一支优秀的教学团队。当前从事安全工程专业教育的多数教师是在本科毕业后直接深造而走上教学岗位的,生产现场的实践经验比较缺乏。各个高校可以有计划地安排青年专业教师深入工矿企业一线挂职锻炼,并建立相应的奖励制度;或主动聘请在各类企业中专门从事安全管理与安全技术的优秀工程科技人员到高校任教,弥补专职师资队伍工程经验不足的缺陷。安全工程专业教师要有终身学习的能力,不断提高自身的工程实践能力,以便及时将企业最新的技术进展反馈给本专业的学生。改革安全工程专业教师的考核方式,不能仅以论文为指标,还需注重教师的教学能力、工程实践能力、团队协作能力、人际交往能力和终身学习能力的综合评价。实行本科生导师制。每个专业教师负责若干名学生的学业辅导,定期与学生进行直接交流,加强学生在职业道德、诚信和职业素质等方面的指引。
三、结论
1.1跨学科研究生自身的约束力欠缺
跨学科的研究生由于是跨学科报考,备考耗时长和付出努力较多,因此,考上研究生后,由于入校第一年为基本课程和专业课程学习过程,专业课程的学习相对本科的考核手段和方法较宽松和自由,故对研究生的自觉性要求较高,需要发挥自己的主观能动性,在专业基础课程的学习中,主动发现问题并及时和导师进行沟通探讨,这样才能在较短时间内对知识融会贯通。但是,由于研究生阶段有部分本专业的学生,这部分学生对专业知识的学习是属于重复学习,学习可能存在不认真现象,态度的不同对跨专业的学生也有不利的影响,因此,研究生的学习对跨学科的学生自身的约束力有较高的要求。
1.2培养方式的不合理性跨
学科报考研究生已经成为不可忽视的问题,但现行的培养方案为统一的培养方法,研究生第一年统一进行基础课学习,第二年和第三年进入科研完成毕业论文和呈现成果阶段,但是,由于跨学科的学生本科大多没有采矿工程专业理论基础,因此,在统一的培养方案实施下,存在不能明确自己研究方向,科研无从下手的现象。
1.3研究生课程的设置时间不尽合理
由于跨学科研究生缺少本专业基础知识,故大多数的跨学科学生需要进行本科知识的补习,即跟随本科生课堂学习,但是,本专业的研究生课程的学习时间大部分和采矿本科生的主干课程学习时间冲突。另外,采矿工程是一门以力学为基础的学科,因为其的研究对象比较复杂,故所需要学习的力学知识比较多,比如:弹性力学、材料力学、弹塑性力学和流体力学等知识,如果研究生学习基础课时间和本科专业课相互冲突,会极大的限制跨学科学生补习本科的基础知识。
1.4没有明确的研究目标问题
由于跨学科学生没有本专业的知识背景,在研究生阶段既要完成研究生课程的学习,又要对本专业的本科知识进行系统的补习,且还需要参加导师的科研项目,时间相对比较紧张。因此,当跨学科研究生渡过研究生第一年的学习期之后,再无理论上存在的课程学习,在从学习完毕过渡到进行科研的过程,是否已经设定了自己的研究目标,并对其的实现过程有明确的思路,通过笔者和参与本论文完成的在读博士生和相关学生进行交谈,总结出,在这个过渡过程中,跨专业研究生普遍存在焦虑感,一方面,课程学习结束进入无课阶段,另一方面,由于专业知识的缺乏且本科毕业设计绝大部分和采矿工程没有联系,普遍感到茫然。
2.针对以上存在的4个方面的问题提出解决措施
2.1增加学生的自我约束能力
改变学生复试见过导师后进入学习阶段很少能碰到导师的情况,建议导师应该在学生入学后第一周召开见面座谈会,最佳的方式是高年级的研究生、博士研究生和刚参加工作的年轻教师,通过言传身教,使刚从本科考取硕士研究生的学生意识到研究生首要具备的素质和研究生主要的培养目标,缩短学生从刚入学时的新奇茫然转换为有明确目标并为之努力的时间,尤其针对跨学科的研究生,充分了解这部分学生的知识背景,和其一起初步制定学习规划,使得学生懂得研究生的道路任重且道远。
2.2改变培养模式分类教育
针对研究生不分跨学科还是本学科统一上课的问题,笔者认为除过公共课等科目外,专业课授课形式分类教育势在必行,针对不同的学生本科专业的学术背景进行引导,多进行交叉学科的研究。例如:跨学科学生具有化工背景的学生,可以引导学生进行化学方法在采矿中的应用;具有计算机知识背景的学生,可以引导他们进行和采矿相关的软件学习等,弥补跨学科学生本科专业和研究生专业之间的不连续性,这样也可增加学生的学习兴趣,因势利导。
2.3课程设置的时间进行合理的调整
对于跨学科的采矿工程专业研究生来说,打好基础是非常重要的问题,因此,研究生设置专业课的时间应该尽量灵活的和本专业本科生的上课时间进行时间上的互补,这样,跨学科的学生能有足够的时间补习本专业的专业课,对他们的专业知识的增加大有裨益。研究生课程的设置决定着研究生的知识面,针对非采矿专业研究生的课程设置上应充分体现打好基础和建立知识结构体系的特点。
2.4跨学科研究生多和导师、同学进行学术探讨
跨学科的学生在打好专业知识的基础上,应多和导师、同学进行交流,带着问题讨论专业问题,不断地对自己的研究目标和在研究的过程中存在的问题进行定位。例如,学化工的本科生考取了采矿工程专业的研究生,是典型的跨学科研究生,如果导师和学生本人可以找到学科和学科之间的交叉点,不但有利于建立学生的科研知识构架,更可以提高学生的科研兴趣。
3.启发和结论
土木建筑施工领域是我国各行业中事故多发,因工致病、致残、致死较多的高危行业。国家安监总局统计数据分析显示,2009年,建筑施工坍塌坠落较大以上事故多发,因施救不当造成的重大、较大事故时有发生,包括非金属矿、尾矿库、隧道施工、铁路交通等行业较大涉险事故时有发生,安全生产形势不容乐观。可见,土木建筑施工安全技术与工程是目前需要重点研究和建设的重要方向。2002年,石家庄铁道大学(以下简称“我校”)在国内率先开设并确立了以土木施工安全技术为特色的土木安全工程专业发展方向,依托我校具有丰富的办学经验、雄厚的师资力量和良好的教学条件的国家特色专业——土木工程专业,为安全工程专业的建设和发展构筑了坚实的办学平台。
安全学科是理、工、文、法、管、医等学科的新兴、综合、交叉学科,土木工程也涵盖了建筑工程、交通土建、地下工程等近十个专业。因而,土木安全技术与工程要求学生应掌握的专业基础知识非常广泛,不但要求学生具备传统安全工程专业教学培养模式中最基本的“懂技术、会管理”,而且要求具备土木安全工程的实践技能,即综合性强、专业性强、实践性强的安全技术人才。由此可见,土木安全工程专业培养过程中实践的重要性,必须贯彻以实践教学为核心的办学理念。
伴随着现代化实践教学方法在高等院校专业教学领域中日渐广泛的运用,安全工程专业实践教学模式也开始萌生、发育与发展,并显示出强大的生命力,在土木安全工程人才培养方面发挥了不可替代的作用。
一、实践教学的特色办学理念
实践教学是指在整个教学过程中,学生通过参加一定的实践活动,把知识运用于实践的教学环节。通常,实践教学是为配合理论教学培养学生分析和解决问题的能力,加强专业训练和锻炼学生实践能力而设置的教学环节。
在高等教育强调重基础、淡专业、宽口径的培养模式下,安全工程的教学培养体系中,学生四年中大部分时间在学习公共基础课、人文社科类课程。同时,安全专业要求必须开设的安全类基础课和平台课也需要大量理论学时,由于受到本科教育年限和总学时的限制,特色专业技术类课程学时安排非常紧张,很多对于学生毕业后在实际工作中非常实用和现场特别紧缺的技术课程无法开设,课程设置困难,顾此失彼,课时捉襟见肘。
安全科学的交叉性造成了学生需要几乎所有科学的相关知识基础。在教学课时极为有限的条件下,专业课程设置受到限制,而且相应的专业基础、技术基础、实践环节、课程设计等内容无法跟上,违反了教学规律,学生学习后达不到希望的效果。[3]
为了解决这一问题,在土木安全工程培养模式中,确立了以实践教学为特色的办学理念。将实践教学模式贯穿课堂、专业课程实验、专业课程设计、实习环节、毕业论文以及课外活动之中。在教学中培养学生的实践能力,加大实践教学比重,抓基础、重实践,理论与实践相结合,以实践促进对理论的学习兴趣和学习效率。通过实践教学,在学习中对学生的科学思维方法、工程实践能力和创新意识进行实战性演习。
二、实践教学模式的建设与应用
如何在利用好学校现有资源的基础上,加大对土木安全工程专业的实践教学的改革与实践,建立更为“接近土木施工现场安全”的实践教学培养模式,是摆在我校安全工程系面前的一个亟待解决的客观问题。而且只有改革实践教学环节,才能更好地适应国家高等教育体制改革,才能办出特色,专业才能得以更好地生存与发展。经过不断探索,总结出以实践为特色的土木安全工程教学模式的建立,需要重点抓好课堂教学实践、课程设计实践、实习环节实践和毕业设计实践四个关键模块。
1.课堂教学以实践为导向
贯彻实践教学特色理念,首先是把以实践教学为核心的办学思想融入课堂教学。安全工程通过生产活动中各种事故分析为途径,应用自然科学技术和管理科学知识,识别和预测生产生活中存在的不安全因素,分析事故发生的原因和机理,并采取有效控制措施防止事故发生,这一科学技术知识体系是一门实践性、经验性非常强的工程学科。
在教学中,结合安全工程专业“安全管理学”、“安全学原理”等部分较为抽象的课程,教师采用计算机辅助教学,运用多媒体电子课件、图文影像纪录片、事故案例分析教学、事故情境模拟等方式进行授课,引导学生通过对事故分析、企业安全管理方法学习和考察等实践性活动,加强对事故理论和现代安全管理思想理念的掌握,建立和运用实践教学思想,吸引学生将精力集中到课堂教学内容之中,有效克服安全工程专业理论教学枯燥脱离实际、泛泛空谈、学而无用的被动局面。此外,鼓励学生自导自演DV小品,加强安全意识和安全文化的宣传教育。
在“土木安全工程”、“安全事故分析与处理”、“爆炸安全技术”、“灾害防治理论与技术”等课程中,教师采取动画演示、网络互动视频教学、事故案例分析教学,增加学生对理论学习的感官刺激,培养学习兴趣,引导学生通过对事故分析的实践性活动,加强对土木施工和工程灾害发生的原因、规律和基本原理的消化理解,运用启发式教学,使学生主动式、自主式学习,强调教学的引导与互动,培养学生灵活运用理论知识去观察、分析、解决安全生产问题,从而提高教学效果。
2.课程设计以实践为检验
课程设计是工科学生完成某一课程理论学习之后进行的一次知识综合应用,是课堂学习的一种实践性延伸。在以实践教学为特色的土木安全工程专业培养模式中是一个最基本的集中实践环节。开设安全类及直接相关课程设计的课程包括“安全人机工程”、“安全系统工程”、“土木安全工程”、“应急结构工程”、“消防安全工程”等。
为了使课程设计形成体系,规范实践教学内容和过程,提高教学质量,课程设计大纲中拟定了指导性设计题目和设计方向。在课程设计过程中,学生可以依照自身的兴趣特长,运用所学的知识,自己动手,结合真实或虚拟、简化的生产现场实际,独立地展开设计工作。
“安全人机工程”课程设计让学生就土木工程现场简单施工机械工具和设备的安全可靠性进行分析,按照人机工程学要求对工具结构、尺寸、形状、不同工作环境下使用的安全性、便捷性、作业效率等进行改进和优化,设计、加装、改装安全保护设施、防止事故的报警装置等,培养了学生理论与实践相结合的开拓创新精神,动手能力有了很大提高。
“土木安全工程”课程设计结合路基、桥梁、隧道、轨道结构及施工技术进行,如进行高填深挖路基、深大基坑、岩质高边坡、桥梁加固、隧道支护结构等进行安全稳定分析、对施工提出安全专项方案,还可结合特殊不良地质、病害工程结构物、既有结构改扩建等进行设计。
“应急结构工程”课程设计以我校原铁道兵时期形成并保留下来的国防交通应急工程学科前沿为导向,结合战时铁路和桥梁抢修、抢建及军事交通保障设施、抢险救灾、重载运输、大件吊装、桥梁架设等急难险重工程中的部分简单构件和结构进行简单化、虚拟化、验证性课程设计。
“消防安全工程”课程设计主要对高层民用建筑、地铁、长达隧道等重要结构进行消防设计,包括消火栓、自动喷水灭火、高压给水、消防安全门、紧急电话等设施,提出设计方案及防火安全措施,使学生从设计实践中加深消防安全基础理论知识掌握,提升应用技能。
为了体现土木安全工程实践教学体系中“加强基础,拓宽专业,注重实际,提高素质”的总体思路,加大安全专业学生接触土木工程基础理论知识的深度,除了开设安全工程专业课程外,将土木工程与安全工程部分专业基础课程模块实行交叉,土木工程专业方向的专业基础课程开设给安全工程专业,一方面体现淡化专业方向,使学生的专业适应能力更强,专业口径更宽;另一方面也利用土木工程实践性、综合性、专业性的特点和办学优势条件锻炼强化学生的实践能力,使学生更快掌握和了解土木施工现场最新技术,更好的结合安全专业特点真刀真枪实干,开阔视野、活跃思维,挖掘创造力。
3.实习环节以实践为主线
土木安全工程的实习环节由专业认识实习、生产实习、毕业实习构成,尤其是生产实习和毕业实习对于安全工程专业来说是非常关键的实践训练环节,是学生面向土木施工现场的集中训练和全方位锻炼。目前不少高校由于学生扩招等多方面原因,联系实习单位较为困难,使实习流于形式,严重影响到学生实践能力的培养,然而土木安全工程专业学生由于采取小班招生培养,加上我校与中铁建、中交、中航、等大型企业紧密联系的优势,管理制度上建立了严格的实习环节质量监控措施,学生认识实习、生产实习和毕业实习质量能够得到扎实开展,取得显著的实习效果。
专业认识实习借助石家庄周边条件和工、矿企业建立长期合作的实习基地,内容包括危化、矿山、土木、铁路、电力、消防等方面,使学生对本专业性质、内容及其重要地位有所认识。如深入河北卫星化工厂雷管生产车间,学习参观危险化学品、爆炸器材生产、重大危险源监控、危险有害因素,炸药雷管等火工品库的主要防雷和防静电措施等;参观井陉、元氏等周边矿山企业,了解矿山开采、危险有害因素,通风系统、排水系统、供电系统、提升运输系统的危险有害因素的辨识,以及各种安全管理措施、各种安全规章制度。结合石太、京石、石武等周边项目参观土木施工现场,初步使学生了解土木施工安全技术、文化、管理制度、职业卫生等土木安全的有关知识,了解土木施工工地存在的主要危险有害因素、防护措施等。
土木安全工程专业生产实习是在修完专业技术基础课与大部分主干专业课的基础上进行的,是安全技术理论与实际相结合,巩固、加深所学知识,提高生产安全技术应用技能和管理能力的重要环节,实习过程中学生吃住在施工现场,跟班生产实践。为了挖掘学生用脑思维、用眼观察、动手操作的潜力,我们提出目标-调研-发现-讨论-论证“1+4”实践教学模式。
由于施工现场安全是复杂的系统,人员、机械、设备、作业场所等均处于不断流动变化中,交叉作业多,临时工程多,安全隐患多,包括生产和施工技术安全、加工机具安全、供配电及临时用电安全,施工现场布置和材料加工堆放安全、企业安全生产管理组织结构和管理制度、企业安全文化宣传和职工安全教育培训、环境与职业安全健康管理体系及工伤保险等,为了提高实习针对性和深入程度,参加实习的学生自愿报名,按照特点和兴趣划分实习小组,划定生产实习中主要考察、学习、研究的主要方向,帮助施工单位发现问题、分析原因,提出切实可行的安全生产解决方案建议。
“1+4”实践教学模式的“1”即是指实习指导教师在生产实习开始提出实习目标,“4”即结合选定方向深入项目部和施工现场展开调研,针对发现的安全隐患和问题进行小组讨论。实习结束前,在教师指导下进行小组答辩,实习学生对问题和解决方案的可行性展开论证。这种实习模式在实际应用中取得了学生和单位的一致认可,能够以具体的实战演练代替抽象的理论说教,学生普遍感到安全专业知识实用性强,改变了以往那种对安全专业内容空洞乏味、泛泛空谈的偏见和错误看法,同时也受到了施工企业的普遍欢迎,收到了良好的实践效果和社会效益。
毕业实习在毕业设计(论文)的阶段,收集、调研与毕业设计有关的现场数据资料,为毕业设计顺利进行做好基础性准备工作。主要是结合具体指导教师的毕业设计(论文)方向安排,多数结合教师科研项目。如隧道施工安全监测、施工安全评价,土石方工程爆破振动控制测试与监控等进行安排。
4.毕业设计以实践为核心
毕业设计是高等教育培养计划方案中最后一个重要的实践教学环节。在实践教学体系中,我们将毕业设计的选题贴近土木施工安全生产工作实际,学生通过自己的分析、思辨、实践,在走向工作岗位之前进行一次安全工程专业知识的综合应用与业务能力的全面凝练提升。
毕业设计题目设置要求每位指导教师尽可能结合科研课题、合作项目以及技术服务项目进行题目申报,教学虚拟题目必须由具有原型依托的企事业单位安排毕业实习,由系主任和学院对题目进行审批和把关,侧重以实践为核心。毕业设计环节已经连续完成4届,每年更新毕业设计题目,基本方向涵盖了土石方工程爆破安全设计、高速铁路路基施工危险源辨识与监测、预应力混凝土连续梁桥施工安全设计与风险管理、隧道施工安全监控、深基坑工程施工风险分析、施工现场安全管理、职业安全卫生体系、人工神经网络与模糊综合安全评价、特殊地质隧道施工安全技术、地铁盾构隧道施工安全与质量控制、病害隧道安全状态评估与整治、高层建筑消防安全设计、施工现场应急响应与救援等方面。
在每届毕业生开始毕业设计的前一学期,通过讲座方式,组织每一位指导教师向学生介绍所指导的毕业设计题目、选题要求和特色,让学生做好正式选题前的准备工作。所有题目网上申报,网上选题系统可以实现学生和指导教师的双向选择,有利于充分发挥每个学生的个性特征和兴趣爱好,同时也鼓励土木工程专业学生跨专业选报,以实现学生知识结构体系的优势互补。
毕业设计过程中,学生在指导教师安排下,协调实习企业单位展开毕业设计工作。如将隧道施工安全分析小组的学生派驻天衡山隧道工程现场,对在建隧道进行施工过程跟踪和安全监测,现场调研施工危险源并提出解决措施和对策。机电设备安全管理分析小组的学生走进英科特(宁波)机电设备有限公司进行驻厂考察,对企业生产工艺、危险化学品和安全管理进行现状评价等。
以实践为核心,校企联合的新型指导模式是土木安全工程实践教学的大胆改革与创新。新举措推行的过程中,我们意识到培养土木安全工程领域高级应用型人才,必须强调与工程一线和生产一线的实际相结合,促使指导教师真正在指导学生毕业设计上下工夫,炼内功。无形中给每位指导教师施加了压力,增强了责任,提升了毕业设计质量,锻炼了学生扎实的实践技能。
三、实践教学软环境
实践教学的软环境,包括实践教学理念、教学方法和手段、实践教学管理制度改革、教材建设、课程建设、教学与科研等,是保障实践教学模式顺利推进实施的基本切入点。
安全工程系将实验课程教学作为人才培养过程中十分重要的实践教学环节,以“工程教育回归工程”的教育理念,构建了突出安全工程技术技能培养的完善实践教学体系。高度重视实验教学的地位,将狠抓实践教学、提高人才培养质量列入专业发展规划。
在实践教学中加大投入,通过引进现代化的实验手段和实验技术,实现实验手段的现代化。建立网络教学平台,实现实验教学的网络化。全面开放实验室,建立以学生为中心的开放式实验教学模式和以自主式、合作式、研究式为主的学习模式。对开设的实验课程进行整合,对整合后的实验教学修订教学计划,制定新的教学大纲,理论教学与实验教学统筹协调,建立与理论教学有机结合,以能力培养为核心,规划合理、适用性强,效果良好的实验教学新体系。改革实验考试考核的方法,充分发挥实验考试考核对教学质量的双向调控作用,提高学生自主实验的能力。
加快土木安全工程系列教材建设,从安全工程专业特色出发,开发适合我校特色的专业课程教材或讲义,制定了五年发展规划,编写了《土木施工安全技术》、《爆炸安全技术》、《隧道施工安全技术与评价》、《安全检测控制原理及应用》、《工程结构安全检测实验指导》等教材,满足了理论和实验教学的需要,下一步重点抓好修订和出版工作。
在课程建设中,借助申报《土木安全工程》省精品课的契机,以评促建,巩固加强实践特色模式在课堂教学的导向作用,同时抓好“两个结合”,即实践教学与工程实际应用紧密结合,实验教学与学生创新创业活动紧密结合:部分实验教学项目选题来源于科研工程实践活动,指导教师也利用实验教学平台,提升教学科研能力。学生通过实践活动从事创业研究、其中1人研究成果已获得专利,实践效果显著,成绩突出。
四、实践教学设施和基地建设
自专业筹建之初,针对如何强化学生的能力培养,如何构建一个完整、科学、合理的实践教学体系就成为重点考虑的问题。通过多方面调研,确立了“建设层次系统化、工程化、开放化实践教学体系”的指导思想。我校安全工程专业的建设目标是培养满足社会需求,能解决土木工程现场实际安全技术问题的人才。因此,实验室建设也围绕如何通过实验教学,使学生进一步加深对理论知识的理解,了解实际工程中可能存在的具体问题,并学会如何将所学的理论灵活应用于工程实践,逐渐培养自己解决实际问题的能力等。
近几年,我校为了夯实实践特色教学的基础,重点进行了实验室、校内、校外实习基地的建设。在隧道与岩土工程研究所、桥隧施工地质技术研究所、岩土与环境工程研究所、岩土与结构实验中心(省重点实验室)基础上,于2001年~2005年专门筹建爆破实验室、安全工程实验室,实验面积达到200平方米,设备经费为250万元,直接服务安全工程系本科实践教学。此外,学校还建立了仿真实验室,满足了开展安全事故模拟与仿真等课程实践教学的需要。目前,分院正继续努力发展和完善安全实验室的设备投入,加强实验室管理力度,力争使60%以上的专业课程开出相关实验,开出率达到90%以上。
为了拓宽学生接触学科前沿,开阔视野,参与工程技术实践,指导学生充分利用我校拥有的道路与铁道工程安全保障实验室、交通环境与安全工程研究所、大型结构健康诊断与控制研究所、振动与噪声控制实验室等的资源优势,为安全工程专业本科和研究生实践教学服务,形成了递阶层次系统化的实验教学平台。
在实习基地建设上,我们就学校周边条件建立认识实习点,包括石家庄市内高架桥、地道桥等市政建设工地、元氏煤矿、邢台煤矿、井陉矿区、市桥东污水处理厂、河北卫星化工厂、朔黄铁路、京广铁路、石家庄编组站、上安电厂等,生产实习和毕业实习紧跟国家大型基础设施建设,在北京地铁、天津地铁、京石客专、石武客专、石太客专等项目工地与北京城市轨道交通有限公司、中铁隧道局、中铁十二局、中铁十四局、中铁二十局等多家单位建立了实习场所,与房山桥梁厂、河北金安、河北英博等企业公司建立了良好的长期合作关系。保证了我校安全工程专业学生具有充足、优质的校外生产实习与毕业实习场所,为土木安全工程实践特色教学奠定了坚实的基础。
五、结论
【关键词】 电气工程专业;毕业设计;答辩;改革
毕业设计是高校教学计划的重要组成部分,它与其他教学环节彼此配合,相辅相成,构成一个完整的教学体系,它的实践性和综合性又是其他教学环节所不能代替的[1]。从更深层次的意义来讲,毕业设计不仅仅是一个教学环节,它是高校实现人才培养目标的重要手段,是对学生四年学习成果的综合性总结和检阅,旨在提高大学生科研训练能力、分析问题、解决问题的能力和创新能力[2]。毕业设计是学生走向工作单位的必要准备,其整体水平也直接反映了一所高校的教学质量。本文将根据西安科技大学(以下简称"学校")电气专业毕业设计的实际情况,分析当前本科毕业设计中存在的问题,提出提高毕业设计质量的改革措施。
一、毕业设计中存在的问题及原因
通过分析近年来学校的毕业设计实践教学环节,可发现毕业设计面临许多值得进一步改进和完善的问题。
1、毕业设计的选题不够"新"、不够"实",题目重复率高
选题是毕业设计的基础,选题的优劣决定了毕业论文的质量,也是决定学生是否能按时完成毕业设计的重要因素[3]。选题的"新",是指选题应尽可能反映学生所学专业领域的发展水平和前沿动态,让学生能够立足于科学发展前沿,每一项工作都可能是一种创新;所谓"实",是强调选题内容和深度范围等应符合学生在校所学理论知识和实验技能的实际水平[4]。通过与几届毕业生的交流,发现他们中很多人认为毕业设计选题过于陈旧或与自己的专业相差甚远,这大大降低了他们对毕业设计的兴趣。另外,一些题目多年不变,以及多名学生共同做一个题目等现象也比较普遍。
2、学生选题很盲目,且程序不够合理
前几年,学校电气专业先由教师拟题目,之后将选题发给学生选择。因为缺少各个题目主要的研究内容、需要的知识等说明,学生拿到题目后很茫然,基本都是盲目选择。而且,多个学生选择同一个题目的情况非常普遍,遇到这种情况,最后基本上按照学号的前后随机决定如何调剂。这样就导致很多学生被调剂,安排了自己不感兴趣的题目,选题程序缺少双向性。
3、指导教师数量不足,精力不够以及责任心的缺乏
由于各院校连年扩招的原因,毕业生数量有较大幅度增长,因此,指导教师负担过重,有的指导教师同时指导十几个学生,而且又要兼顾教学和科研任务,其精力投入明显不足。另外,由于学生数目的增加也使一部分水平未达要求的教师参与毕业设计的指导,这样就难以确保指导出高质量的毕业论文。就拿学校电气专业来说,指导教师有12人,而每一届学生却有120人左右。不论从师资力量,还是实验场所、设备方面来看,都面临很大的困难。
有些老师对毕业设计重视不够,学院要求上报题目时,没有经过仔细考虑就草草上交,导致题目不合适,等到学生进行了一段时间后,又更换题目;有的老师也保证不了每周至少两次的见面时间。这样很难保证毕业设计的质量。
4、毕业生对毕业设计不够重视,部分同学投入精力过少
造成这种现象的原因是多方面的。首先,导师没有动员学生在思想上给予充分重视;其次是由于毕业生考研、就业的冲击。目前大部分院校,包括本校在内,在教学计划中毕业设计都安排在第八学期,而这一学期又是毕业生确定工作的时期,择业的巨大压力使学生不得不把大部分精力放在寻找就业单位上,考研的同学开学前一个月一直在准备研究生复试,对毕业设计的投入不够。相当一部分同学仅用几天时间东抄西拼完成论文,草草了事。而已找好工作的同学由于没有意识到毕业设计的意义,往往存在这样的想法"反正也已经找到工作了,毕业设计的好坏也不影响什么",这样他们也不会认真主动地搞好毕业设计。
5、毕业设计过程中的管理力度不够
对于毕业设计期间的管理监督各校有不同的做法,拿学校来说,每个导师根据自己的情况以及学生所选课题的难易程度确定每次指导的时间,大致是每周一到两次,到毕业设计结束前一个月左右以系为单位组织督导组对学生毕业设计的进度进行抽查。这样,由于时间安排的关系,学生遇到问题就不能及时解决,而只能等到下次与导师见面。同时,毕业设计过程中导师指导不力、监督部门管理不严都纵容了学生不负责任的态度。一部分学生往往在集中抽查前才临时抱佛脚,做出的论文内容空洞,他们也不可能通过设计学到什么。
6、对毕业论文考核不严
对毕业论文的考核一般以答辩成绩为主。答辩形式各异,一般分两步:首先学生讲述自己所选课题的研究内容、设计思路和具体实现方法,之后由答辩组老师提问,每个学生答辩时间在15分钟左右。根据学生答辩情况老师当场给出成绩。2008年以前,学校电气专业毕业生论文成绩大致集中在"良"档,基本上没有不及格成绩,且全部学生一次通过答辩,这实际上反映了在毕业论文成绩评定上的一些不良倾向。当然这和具体的考核环节有很大关系,例如中期抽查不够深入、末期的实验验收不够严格等。另外,还有一部分感情因素,大部分老师不愿意让学生仅仅因为毕业设计的原因而推迟毕业。
二、毕业设计改革与实践
针对以上问题,结合多年指导毕业设计的教学经验,提出以下改进措施,其中很多措施已经收到良好的效果。
1、严格选题审核,激发学生的兴趣
在毕业设计的选题上,我们要以培养学生创新素质和综合能力为目标,既要考虑到题目内容、难易程度、知识覆盖面等是否能满足实践教学环节的基本要求,同时强调其与科研生产实际的有机结合。
教师上报题目时,要说明研究内容、研究手段以及预期的成果等,让学生对题目有个大致的了解,避免选题的盲目性。下发给学生之前,组织教师对题目的合理性、可行性进行讨论,避免一些空洞的题目。多次审核修改后再下发给学生。结合电气专业的发展,将以往单纯设计类题目数量减少,增加了产品开发型、实验研究型以及仿真研究型题目,保证了选题的多样性,并要求三年内题目不得重复。
2、规范选题程序
在第七学期末提前公布选题内容,学生根据自己的喜好、将来从事的工作进行初步选题,可以选择两个题目。选择之后由教师对学生进行选择,实现双向选择。遇到同一个题目多个学生选择的情况,要充分了解学生的想法,在保证宏观要求的前提下,尽量满足学生的要求。
3、提高认识、加强过程指导,采取一些新手段强化师生研讨交流
作为导师要明确毕业设计的重要性,并在学生做设计之前作好学生的思想工作,对学生讲明毕业设计的目的、作用,从思想上引起学生的高度重视。导师对毕业设计的指导工作要全过程、全方位。在每个阶段要及时对学生提出要求,必须使学生明确各阶段的目标、任务和方法。设计过程中,指导教师每周与学生见面答疑时间不得少于2小时,同时要做好考勤工作。学校也成立了专门的管理和督导机构对毕业设计进行定期或不定期的抽查。
为了保证学生在设计过程中的疑问能及时解决,学校电气专业借助了qq群、bbs、电子邮件等平台加强了师生之间的交流。
学校电气专业每年都要对本科毕业设计进行评优,对获得优秀毕业设计的指导教师进行相应的奖励,激发指导教师的积极性和主动性。
4、认真评阅、严格答辩,严把论文撰写的质量关
要对学生毕业论文的格式、写作、外语应用、计算机应用、文献资料查阅及全面质量要提出具体、规范的要求,并切实把这些要求落实到每一位学生的毕业论文中。不规范的论文,不能参加答辩。
答辩之前,指导教师的评阅意见、评阅教师的评阅意见必须完成,否则学生不能参加答辩。评阅意见要全面评价毕业设计论文,不能少于150字,并尽量结合论文提出2-3个问题供答辩委员会参考。
答辩要分组进行,分组原则是按学生选题类型划分为人数尽量接近的小组,答辩教师也同样分组,并且教师不得与自己的学生分在同一组。答辩时,学生讲解时间10-15分钟,每个答辩组安排一名老师作为答辩秘书,对学生讲解内容、回答问题情况进行记录。今年学校电气专业要求学生制作ppt,全部采用多媒体讲解,效果很好。
每一小组的答辩成绩优秀、良好、中等、及格、不及格具有一定的百分比,不及格的同学论文整改后参加二次答辩。这样也提高了学生对毕业设计的重视程度。
三、总结
毕业设计是学生综合利用已学知识解决实际问题,培养学生实践能力、创新能力和科研能力的重要实践环节。学生和教师均应充分重视这一过程,对上报题目、选题、开题、设计、论文撰写、答辩等各个环节进行全面的质量监控,才能确保毕业设计的质量。对于学校电气专业毕业设计实施了一系列措施,卓有成效。今后还要进一步加强管理,以使毕业设计质量更上一个新台阶。
【参考文献】
[1] 李乾军.关于本科毕业设计的几点探讨[j].中国电力教育,2010 (3):154-155.
[2] 韦爱勇,陆文等.提高安全工程本科毕业设计质量的措施[j].西南科技大学高教研究, 2008, (3):37-40.
传统的环境工程专业实验教学往往成为专业理论教学的附属课程,开设的实验课常常是验证性、操作性实验,内容、形式简单,容易操作掌握,不管是教师或是学生,未对实验课付出足够的重视及精力。实验教学与工程实践关系相差甚远,知识联系不紧密,难以使学生形成系统的专业知识及概念。大致体现在如下3个方面:①实验类型过于单一,导致学生对上实验课缺乏主动性与积极性,处于机械操作与被动接受状态,不能很好地锻炼学生观察问题、分析问题和解决问题的能力,不利于学生对实验技能的系统掌握,更谈不上学生的创新、创造能力的培养;②实验安排缺乏整体性及系统性,实验教学内容和手段相对陈旧,且落后于理论教学;③实验教学往往忽略了加强培养学生的能力与素质,多数实验仅仅是为了促进学生对基础知识的进一步理解与深化。
2专业实验教学改革的创新与合理化建议
2.1“开放式”教学实习的组织与实施
以环境监测这门专业课为例,它是环境工程的主干专业课程,其教学实习的主要目的是培养和训练学生独立开展监测工作的能力。在实际教学中可对环境监测课程教学实习进行改革,即实施“开放式”教学实习,从而使学生正确掌握“噪声、水质、土壤、大气”等环境监测项目的监测方法与实施方案。具体做法如下:任课教师事先将各班学生分成多个实习小组(每组2~4名成员),然后根据已有的药品、仪器设备等选定监测对象及监测项目,分别为各个小组制订计划,明确各小组的监测对象、监测项目、采样位置、时间安排及分析方法;以小组为单位分发玻璃仪器、试剂药品,实习期间仪器室及实验室全天开放,1星期内各小组都要独自完成“噪声、水质、大气、土壤”等实习项目的监测任务。实习完成后,各小组归还剩余试剂药品、上交洗净的玻璃器皿等,全班所有小组集中进行交流讨论实习中存在的问题和收获,每个学生提交1份实习报告。“开放式”教学实习的优点在于可充分利用已有的试剂药品及仪器设备,让学生外出独立取样,并根据采样地点和周围环境状况来确定监测方法及监测项目,还可以让学有余力的学生就不同监测方法进行比较研究。这样不仅能激发学生对实验的兴趣,又可以培养学生的创新能力及解决问题的能力;此外,就实验中产生的现象与问题,教师指导学生查阅相关资料及文献,并在方法上对某些实验进行改进,以便更好地调动学生的求知欲,让学生充分享有自主学习、独立思考、自由发挥的时间和空间。通过“开放式”教学实习,能够在很大程度上提高学生的动手能力,学生将会更清楚地认识环境监测的全过程,并通过监测校园周边环境,更清楚地意识到环境质量的现状。
2.2将实验室变为生产模拟现场
环境工程专业教学的主要目标是培养学生进行工程设计和实践的能力,它是实践性很强的专业,实践在工科人才培养中是主要的甚至是关键的环节和阶段。因此,在水处理实验教学中为了再现工业生产过程,可以购置一套与水处理相关的设备模型,如圆型曝气池、气浮池、絮凝沉降池、生物塔式滤池、生物膜转盘、普通快滤池等,这样在实验教学中,可使学生清晰直观地认识这些在生产场地难以了解的水处理设备的功能及内部构造。通过这种模拟生产现场的实验,模仿实际生产,进行实验操作,这种实验更接近工业实际生产,学生能充分接触体验到专业理论和专业基础与生产相联系的实例,减小了学生对实际生产的距离感。学生通过操作运行这些实际处理工艺,会对整个设备及工艺有更加完整的掌握和认识,从而有效提高学生的专业实际操作技能。
2.3加强具有工程背景的教师队伍建设与交流
为了更好地培养环境工程专业人才,师资队伍建设应从以下方面着手:培养建立具有工程背景及实践经验的教师队伍,创造条件积极鼓励教师和企业进行合作交流,组织教师在岗培训;聘请较高学术水平和实践经验的企业工程技术人员参与学校的人才培养工作;建立实习实训平台,健全完善校内实习实训基地,为培养学生的工程实践能力奠定良好的基础和条件;联合相关企业,建立长期、稳定的产学研合作基地。另外,由于常州大学环境工程专业办学历史较短,经验缺乏,需要借鉴其他高校环境工程专业实验教学的成功经验,并与校外同行进行广泛的交流合作。
2.4增加和整合环境工程专业实验课
培养具有较强创新能力与动手能力、善于理论与实际相结合的环境工程专业人才是环境工程专业实验教学改革与创新的主要目的,因此,应加大力度调整传统实验课程体系与模式,加强环境工程专业实验课教学。要打破常规的按照教学建制和课程标准单独设立实习、实验及设计的条块分割布局,全面考虑课程设置的独立性、课程之间的相关性及专业知识的系统性,对实习、实验及设计进行优化重组,减少验证性实验,增加探究性、综合性及设计性实验,从而整合成综合实验教学,突出学生创新能力和工程能力的培养。综上所述,环境工程各专业实验课可以考虑综合开设,即进行专业综合实验教学。专业综合实验的开展有以下优点:①能够大量减少验证性实验的数目,减少实验的重复和试剂药品的浪费;②可使学生从全局出发考虑问题,加深学生对专业知识的理解,并有利于提高学生认识、设计和解决问题的综合能力,从而融会贯通环境工程的各门专业课知识。学生在完成专业综合实验学习后,增加专题实验的学习,专题实验教学时间可以安排为3~4周。专题实验教学过程应以学生为主体,而指导教师主要负责实验指导书的编写,仅对学生提出实验目的及要求,并据此提供相关实验材料和仪器设备,负责实验结果的检查及指导。专业实验开始前,首先要求学生查阅相关的资料、文献,并整理出详细的实验计划方案,交给指导教师审查。在具体的实验中,应重点培养学生思考问题、分析问题及解决问题的能力,要求学生掌握相关的实验仪器设备的操作技能,从而加强对学生动手操作能力的培养。因而,通过专业专题实验的教学,可以充分调动学生学习的主观能动性,促进学生查阅文献、设计安排实验方案、实验动手等能力的提高,训练学生分析、解决问题的能力、整理分析处理实验数据的能力,让学生及时掌握了解国际前沿科学研究动态,激发学生的创新意识,在创新实验操作过程中逐步掌握思考问题、分析问题及解决问题的方法,不断提高学生的自主创新能力。
2.5学生毕业(设计)论文与教师实验课题结合
取消学生当前大量开展的综述性研究的毕业(设计)论文,撰写的研究论文要有一定的工程研究背景,以工程性实验或综合性实验为基础。学生的毕业(设计)论文要以教师自己主持或参与的工程项目和科研项目或亲身所做的研究性实验课题为基础,聘请在生产一线的工程技术人员做毕业(设计)论文指导教师,通过把毕业(设计)论文与实际项目及实验挂钩,使学生更投入、更有针对性地进行实验研究,从而提高毕业(设计)论文的质量。如,以教师现有的中国科学院土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放基金课题“生物黑炭增汇及减排温室气体效应的微生物机制研究”作为毕业论文实验研究素材,该项目牵涉知识面广,不仅要求具备相关的环境工程专业知识,而且要求具备材料学及环境微生物学等方面的知识。在具体的实验中,学生不仅要根据科研基本要求,积极查找相关文献,并设计实验实施方案及步骤,还要亲自测定实验数据,从而完成实验研究任务,最后对实验数据进行分析整理和总结,向指导老师提交实验研究数据和论文。学生完成的研究论文及在实验中发现的所有问题,一方面有利于丰富教师的科研成果,并可作为教师科研数据的参考,另一方面教师可以根据学生的创新研究思路,开辟新的研究内容和方向。这样不仅能保证顺利完成科研任务,而且有利于培养和提高学生的实验创新能力。这种以实际的科研课题为基础的毕业(设计)论文研究,可激发学生的科研学习兴趣。
2.6实验过程注意实施绿色化
作为环境保护工作的参与者及执行者,在实验全过程中注意保护环境。如,在设计实验的过程中,尽量选用不造成二次环境污染的药品,减少向环境中投放的化学物质量,做到微量化和无害化地使用药品试剂;此外,不随意排放在实验过程中产生的有害、有毒物质,通过利用专用的容器分类收集,然后集中统一送至相关部门进行无害化处理。
3结语