產(chǎn)學(xué)研一體化的化工安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

劉音 陳靜 胡文靜

摘? 要：本文針對(duì)目前高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，以提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標(biāo)，依托產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)同育人，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完善“虛實(shí)結(jié)合，以虛輔實(shí)”的教學(xué)體系，從教學(xué)模式、教學(xué)水平和教學(xué)體系等方面對(duì)化工安全方向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革探索。結(jié)果表明，產(chǎn)學(xué)研一體化的合作模式提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與行業(yè)需求接軌，對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);產(chǎn)學(xué)研;化工安全;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-7164（2021）11-0145-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等院校工科教學(xué)中的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié) [1]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不能滿足企業(yè)的用人需求，探索現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型人才至關(guān)重要。近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被引入工科實(shí)驗(yàn)室中，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和體系的改革 [2]。本文以安全工程這一綜合型工程專業(yè)為基礎(chǔ)，通過(guò)分析在化工安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研一體化背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索，研究如何利用產(chǎn)學(xué)研合作中的資源改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合產(chǎn)學(xué)研的成果和經(jīng)驗(yàn)，提高工科學(xué)生的工程素養(yǎng)和實(shí)踐能力 [3]。

一、高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式陳舊、資源匱乏

目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以單一的演示性教學(xué)為主，教師根據(jù)理論課程需要編寫實(shí)驗(yàn)教材，學(xué)生根據(jù)已知的實(shí)驗(yàn)步驟按部就班地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，為驗(yàn)證固定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而進(jìn)行一系列操作過(guò)程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容枯燥乏味，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果事倍功半。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式注重于驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)的增強(qiáng) [4]。此外，隨著近年來(lái)高校不斷擴(kuò)招學(xué)生，實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)投入不足導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備更新緩慢，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等資源的生均利用率有所下降，削弱了學(xué)生投入實(shí)驗(yàn)環(huán)境的積極性，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)專業(yè)水平不高，課程考核方式不合理

長(zhǎng)期以來(lái)，受傳統(tǒng)“重理論、輕實(shí)踐”觀念影響，實(shí)驗(yàn)教師將實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段作為理論教學(xué)的輔助手段 [5]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多以傳授基礎(chǔ)知識(shí)為主，講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和注意事項(xiàng)面面俱到，教學(xué)方法程序化。許多實(shí)驗(yàn)教師學(xué)歷相對(duì)偏低、教學(xué)方法難以轉(zhuǎn)變、教學(xué)水平不高，進(jìn)修和提升的愿望不強(qiáng)烈，影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果 [6-7]。由于專業(yè)水平、師資力量普遍偏低，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提升和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)程緩慢。

成績(jī)考核是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果 [8]。目前，實(shí)驗(yàn)課程多以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和出勤率為考核依據(jù)，缺少對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的重視和考核。不僅阻礙了教師對(duì)學(xué)生成績(jī)的有效評(píng)定和效果反饋的有效獲取，嚴(yán)重影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

（三）實(shí)踐能力薄弱，與行業(yè)需求脫節(jié)

在實(shí)驗(yàn)課程中，由于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ疥惻f、實(shí)驗(yàn)過(guò)程老套，學(xué)生一直處于從屬地位，并未有效參與，因此學(xué)生實(shí)踐能力下降，逐漸缺乏學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)內(nèi)容偏理論，不能與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，缺少真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的體驗(yàn)，學(xué)生不知如何聯(lián)系實(shí)際，沒(méi)有達(dá)到學(xué)以致用的效果，從而與行業(yè)需求脫節(jié) [9]。因此，如何搭建好實(shí)驗(yàn)教學(xué)與行業(yè)需求之間的“橋梁”，成為產(chǎn)學(xué)研人才培養(yǎng)模式下的主要問(wèn)題。

二、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

產(chǎn)學(xué)研的教學(xué)模式是指將企業(yè)、高校、科研三者有效轉(zhuǎn)化，在科研教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)共同協(xié)作下的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式 [10]。工科專業(yè)的人才不僅應(yīng)具備扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)，更重要的是有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。通過(guò)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人，高校能更真實(shí)地了解行業(yè)發(fā)展需求，使培養(yǎng)計(jì)劃更貼近社會(huì)的需要。能夠改進(jìn)教學(xué)模式，提升教學(xué)水平，改善教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

（一）依托產(chǎn)學(xué)研合作改進(jìn)教學(xué)模式，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用產(chǎn)學(xué)研合作解決實(shí)驗(yàn)資源陳舊的問(wèn)題，比如較先進(jìn)、高端的設(shè)備能夠使高校實(shí)驗(yàn)室更接近企業(yè)的真實(shí)環(huán)境，提升科研成果的精準(zhǔn)度。依托產(chǎn)學(xué)研合作，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的生均利用率不足問(wèn)題，使學(xué)生都有機(jī)會(huì)接觸到先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。貫徹“以人為本”的教育理念，摒棄傳統(tǒng)的驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，采取項(xiàng)目形式小組（三至五人一組）分工協(xié)作的啟發(fā)式教學(xué)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) [11]。加強(qiáng)校內(nèi)與校外實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，帶領(lǐng)學(xué)生深入科研或企業(yè)的實(shí)踐中，不斷改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。在多個(gè)實(shí)習(xí)基地設(shè)置實(shí)習(xí)管理制度、實(shí)習(xí)規(guī)范，為課程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)奠定基礎(chǔ)，完善和發(fā)展安全工程學(xué)科課外實(shí)踐教學(xué)模式，促進(jìn)安全工程專業(yè)化工安全方向的學(xué)生提高工程創(chuàng)新能力。

（二）校企協(xié)同提升教學(xué)水平，優(yōu)化考核制度

實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的主要力量，也是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。產(chǎn)學(xué)研校企協(xié)同合作是以高校為校內(nèi)主體，企業(yè)為校外主體。首先，高校要重視師資力量的建設(shè)，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍管理制度，改善團(tuán)隊(duì)的職稱和學(xué)歷結(jié)構(gòu)，結(jié)合教師自身發(fā)展需求，激勵(lì)教學(xué)能力強(qiáng)、學(xué)術(shù)水平高的教師從事安全工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。其次，提高教師的實(shí)踐能力和教學(xué)專業(yè)水平，定期派學(xué)校專業(yè)教師到企業(yè)鍛煉，把企業(yè)高水平技術(shù)人員引入學(xué)校擔(dān)任兼職教師，充分利用企業(yè)資源進(jìn)行校企協(xié)同，提升師資隊(duì)伍的工程實(shí)踐能力 [12]。第三，鼓勵(lì)教師發(fā)展橫向課題，將科研教學(xué)與產(chǎn)業(yè)對(duì)應(yīng)，教師在與企業(yè)的合作中能夠發(fā)現(xiàn)實(shí)踐生產(chǎn)中的難點(diǎn)，將實(shí)際生產(chǎn)中企業(yè)關(guān)注的問(wèn)題與實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合，使學(xué)生融會(huì)貫通 [13]。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中設(shè)計(jì)一些與實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)的應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)有助于考查學(xué)生自主解決問(wèn)題的能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核標(biāo)準(zhǔn)若僅憑借出勤及實(shí)驗(yàn)報(bào)告這兩項(xiàng)指標(biāo)過(guò)于單一，很難做出精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，也不易激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。為此，高校應(yīng)改進(jìn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)學(xué)生在小組中的表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)情況，以PPT形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)匯報(bào)，避免抄襲現(xiàn)象。最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)=實(shí)驗(yàn)出勤10%+實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)30%+實(shí)驗(yàn)結(jié)果40%+匯報(bào)答辯20%，這種考核制度能夠切實(shí)鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作能力和獨(dú)立思考能力。

（三）建立“虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)學(xué)產(chǎn)融合

針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)與企業(yè)需求脫節(jié)問(wèn)題，許多高校已經(jīng)籌建虛擬實(shí)驗(yàn)室或校內(nèi)實(shí)訓(xùn)中心 [14]。目前山東科技大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院已建成煤礦安全開(kāi)采國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，基于此成果的建設(shè)思路，構(gòu)建化工安全的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)置環(huán)氧乙烷泄漏動(dòng)態(tài)演化和硫化氫灌裝過(guò)程等場(chǎng)景，使學(xué)生在三維模型中獲得現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。相比于被動(dòng)灌輸，真實(shí)感受更容易使學(xué)生增強(qiáng)記憶。教師采用小組協(xié)作式教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生感受虛擬仿真現(xiàn)場(chǎng)，將該項(xiàng)體驗(yàn)與山東科技大學(xué)安全工程專業(yè)化工安全方向的大學(xué)生實(shí)習(xí)相結(jié)合，做到以虛輔實(shí)。

通過(guò)引入“3D+VR”技術(shù)的虛擬仿真系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)與企業(yè)需求之間搭建過(guò)渡“橋梁”，實(shí)現(xiàn)學(xué)產(chǎn)融合，為學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供多層次的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對(duì)于提高人才質(zhì)量和學(xué)科綜合實(shí)力具有重要意義 [15]。

三、結(jié)語(yǔ)

產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人是高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑，它的發(fā)展離不開(kāi)高校和企業(yè)的密切合作。依托產(chǎn)學(xué)研合作，高校將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研成果與產(chǎn)業(yè)化研究融合，獲得了豐富的資源。本文從改進(jìn)教學(xué)模式、提升師資力量和建設(shè)“虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)體系等方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐。實(shí)踐證明，產(chǎn)學(xué)研一體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，減小了學(xué)校教育和社會(huì)需求的差距，為高校進(jìn)一步培養(yǎng)安全工程應(yīng)用型人才提供了更好的機(jī)會(huì)。

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（責(zé)任編輯：淳潔）