基于卓越工程師培養(yǎng)的“安全人機(jī)工程學(xué)”課程改革

□郭紅光,李治剛,趙 東,周 動(dòng),蔡婷婷

(太原理工大學(xué),山西 太原 030024)

安全事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展大局,涉及人民生產(chǎn)、生活各個(gè)領(lǐng)域,是國(guó)家發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要支撐和保障。安全工程主要根據(jù)安全原理,利用技術(shù)與設(shè)備防范和應(yīng)對(duì)生產(chǎn)生活中的各種突發(fā)事件,為人民安全提供直接和間接的保障,使生命安全免受侵害,財(cái)產(chǎn)免遭損失。安全工程專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域多樣,人才培養(yǎng)方向也是多元化的,涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域,旨在培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力,具備國(guó)際視野、解決復(fù)雜安全問(wèn)題能力,能夠勝任各類安全管理和工程技術(shù)工作的專業(yè)人才[1]。

卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃是教育部貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》的重大改革項(xiàng)目。這一計(jì)劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量多類型工程技術(shù)人才[2]。太原理工大學(xué)安全工程專業(yè)是首批卓越工程師試點(diǎn)專業(yè),在人才培養(yǎng)計(jì)劃、課程建設(shè)等方面開展了大量改革,取得了顯著成效。

卓越工程師計(jì)劃實(shí)施以來(lái),多個(gè)院校開展了教學(xué)改革研究。梧州學(xué)院的 “機(jī)械制造與基礎(chǔ)”課程通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)教學(xué)場(chǎng)景,將前沿理論、最新案例融入教案之中,采用校企合作、課外拓展的方法建立立體動(dòng)態(tài)教學(xué)模式,通過(guò)將過(guò)程性考核和結(jié)果性考核相結(jié)合改革考核方式,提升學(xué)生各方面素質(zhì)[3]。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)的“化工原理”課程以典型工程案例來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí),并針對(duì)不同的學(xué)習(xí)要點(diǎn)采取小組討論、參觀實(shí)驗(yàn)等不同的教學(xué)方法[4]。天津商業(yè)大學(xué)的“材料力學(xué)”課程運(yùn)用了“翻轉(zhuǎn)課堂”的模式鍛煉學(xué)生自學(xué)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力[5]。這些教學(xué)改革在教學(xué)成效、卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)等方面取得了顯著效果。

“安全人機(jī)工程學(xué)”是安全工程專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課之一,也是工程認(rèn)證要求開設(shè)的課程,在安全工程專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃中占有舉足輕重的地位,是復(fù)合型安全工程專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中的重要組成部分[6]。該課程具有典型的學(xué)科交叉性和綜合性特征,教學(xué)難度大,需要從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等多方面進(jìn)行教學(xué)改革,使傳統(tǒng)教學(xué)與教學(xué)發(fā)展相適應(yīng),促進(jìn)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的有效實(shí)施,實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 課程建設(shè)

1.1 整合完善課程內(nèi)容

“安全人機(jī)工程學(xué)”是一門多學(xué)科交叉融合的課程,涉及人的生理、心理、生物力學(xué)、人體測(cè)量,機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械安全,作業(yè)環(huán)境,系統(tǒng)分析、系統(tǒng)評(píng)價(jià)等,主要闡述人機(jī)匹配和人機(jī)功能分配,力求最大限度保障人員在工作中的安全、健康、舒適。同時(shí),“安全人機(jī)工程學(xué)”的應(yīng)用范圍廣泛,在采礦、石油、交通、建筑、航天、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高和安全學(xué)科的發(fā)展,“安全人機(jī)工程學(xué)”發(fā)展迅速,在基礎(chǔ)理論、應(yīng)用技術(shù)等多個(gè)層面取得了突出成果,出版了教材,發(fā)表了大量相關(guān)著作和論文。不同著作、論文之間多有重復(fù),且由于側(cè)重點(diǎn)不同,各種教材在內(nèi)容上有所取舍。此外,“安全人機(jī)工程學(xué)”部分教學(xué)內(nèi)容與其他課程也存在重疊,如機(jī)械安全、安全心理學(xué)、安全系統(tǒng)工程等。“安全人機(jī)工程學(xué)”內(nèi)容范圍廣、可參考內(nèi)容多導(dǎo)致教師在有限的學(xué)時(shí)下難以全面教授相關(guān)內(nèi)容,學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)及其相關(guān)關(guān)系的掌握難度大,而不同課程之間內(nèi)容重復(fù)講授又會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

為了讓學(xué)生能夠快速掌握教學(xué)內(nèi)容、整體把握其學(xué)科內(nèi)涵,在教學(xué)過(guò)程中采用學(xué)科內(nèi)涵和外延論述作為引子,以人機(jī)關(guān)系為主線,結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,重點(diǎn)講授人機(jī)學(xué)參數(shù)、人的生理和心理特性、人機(jī)功能分配、作業(yè)環(huán)境布局、人機(jī)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)等內(nèi)容,使學(xué)生掌握“安全人機(jī)工程學(xué)”基本理論與原則,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行人機(jī)系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)及分析評(píng)價(jià)的基本能力。

高校課程教育還需要關(guān)注的一個(gè)重要方面是與時(shí)俱進(jìn)地加快知識(shí)更新。如何將最新研究進(jìn)展、學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合是在每次授課時(shí)要考慮的?！鞍踩藱C(jī)工程學(xué)”的多學(xué)科交叉特性對(duì)代課老師提出了更高要求,需要對(duì)人體測(cè)量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程技術(shù)等多個(gè)學(xué)科有所涉獵,捕捉最新動(dòng)態(tài)。近年來(lái)人工智能發(fā)展迅速,對(duì)“安全人機(jī)工程學(xué)”也帶來(lái)了很大的沖擊,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、人機(jī)關(guān)系分析過(guò)程中,人工智能、計(jì)算模擬能夠發(fā)揮重要作用。在教授基礎(chǔ)理論知識(shí)、成熟技術(shù)的同時(shí),還需要傳授部分研究生課程內(nèi)容。一方面為學(xué)生展示學(xué)科發(fā)展方向,另一方面為部分有能力的學(xué)生提供進(jìn)一步提升機(jī)會(huì)。

1.2 理論與實(shí)踐相聯(lián)系

“安全人機(jī)工程學(xué)”是一門針對(duì)工程實(shí)際的實(shí)踐性、應(yīng)用性學(xué)科。因此,在課堂講授基本理論的基礎(chǔ)上,必須配套實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì),以提升學(xué)生對(duì)理論的理解,加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系,鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力?！鞍踩藱C(jī)工程學(xué)”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)緊密圍繞教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn),在學(xué)生不易理解的知識(shí)點(diǎn)方面設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,如人機(jī)學(xué)參數(shù)、人的生理和心理特性、人機(jī)功能分配等?？紤]到安全工程專業(yè)普遍會(huì)設(shè)置通風(fēng)學(xué)、機(jī)械安全、安全心理學(xué)等課程及相關(guān)實(shí)驗(yàn),在“安全人機(jī)工程學(xué)”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面可不設(shè)置作業(yè)環(huán)境參數(shù)、安全心理測(cè)評(píng)等方面實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課程一方面是加深對(duì)理論的理解,另一方面也要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)以綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)為主。如利用手指靈活性和反應(yīng)時(shí)測(cè)定開展疲勞對(duì)人體生理特性、可靠性的影響實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù),啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題并用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度思考并找到解決方案。

2 教學(xué)方法改革

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂,角色互換

課堂上要注重調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性。傳統(tǒng)教學(xué)模式下,教師在講臺(tái)授課,學(xué)生在座位聽講,學(xué)生參與課堂教學(xué)主要體現(xiàn)在回答問(wèn)題環(huán)節(jié),而在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下,學(xué)生成為教學(xué)的主體。一方面,學(xué)生在課前會(huì)完成知識(shí)學(xué)習(xí),不僅掌握重點(diǎn)知識(shí),而且會(huì)利用互聯(lián)網(wǎng)找尋相關(guān)資料充實(shí)教學(xué)內(nèi)容,鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,同時(shí)充實(shí)了教學(xué)資源;另一方面,學(xué)生更加熟悉他們的信息接收方式,在課堂內(nèi)容講授、互動(dòng)交流、案例分析等方面都能達(dá)到更好的教學(xué)效果。同時(shí),通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂、角色互換,老師更能貼近學(xué)生,了解學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解程度,促進(jìn)教師教學(xué)水平提升。

“安全人機(jī)工程學(xué)”與生產(chǎn)實(shí)際、日常生活都有很大聯(lián)系,學(xué)生能夠從多個(gè)角度、多個(gè)方面找到人機(jī)關(guān)系問(wèn)題及解決方法。在翻轉(zhuǎn)課堂中,不僅可以設(shè)置教學(xué)內(nèi)容的講解和回顧,還可以設(shè)置日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、事故中人機(jī)關(guān)系可能遇到的問(wèn)題,安全人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和優(yōu)化等內(nèi)容,以培養(yǎng)學(xué)生利用安全人機(jī)工程學(xué)理論方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.2 案例分析,情景融入

各種事故中,人因事故占比達(dá)90%以上,由于人機(jī)關(guān)系不匹配所導(dǎo)致的事故時(shí)有發(fā)生,市場(chǎng)上安全人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)品日益豐富,這為“安全人機(jī)工程學(xué)”課程帶來(lái)了豐富的案例素材。通過(guò)搜集典型案例與材料,完善教學(xué)內(nèi)容,將死板的書本知識(shí)與生動(dòng)的實(shí)際案例相結(jié)合,能夠讓學(xué)生更容易掌握課程知識(shí)點(diǎn)。將視頻、圖片等多種展示方式相結(jié)合,以事件當(dāng)事人的角度復(fù)原事故發(fā)生經(jīng)過(guò),能夠讓學(xué)生身臨其境、感同身受地理解人機(jī)交互、人機(jī)功能分配。在翻轉(zhuǎn)課堂中,設(shè)置人機(jī)關(guān)系的案例分析任務(wù),以任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生充分利用各種途徑找尋典型案例,擴(kuò)充課程案例庫(kù);同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)案例提出自己的見解和改進(jìn)措施,在課堂進(jìn)行交流討論,將真實(shí)案例與書本知識(shí)有機(jī)結(jié)合,加深理解。

2.3 線上互動(dòng),增進(jìn)理解

在互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)展的當(dāng)下,線上線下融合教學(xué)的優(yōu)勢(shì)愈加明顯,不僅能夠利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)現(xiàn)有資源進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),而且線上交流互動(dòng)極大拓展了課堂教學(xué)的廣度。學(xué)生可以根據(jù)自己的情況自由安排學(xué)習(xí)時(shí)間,同學(xué)之間、教師與學(xué)生之間可以在線上平臺(tái)就某一問(wèn)題進(jìn)行深入討論,也方便教師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度,及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和安排。當(dāng)前多種線上教學(xué)平臺(tái)已成功應(yīng)用,取得了較好成效,教師根據(jù)課程教學(xué)安排,可選擇成熟的教學(xué)平臺(tái),也可以選擇常用微信、QQ等軟件。聊天工具有一個(gè)很大優(yōu)勢(shì),即學(xué)生使用率高、對(duì)軟件熟悉,這方便實(shí)時(shí)、高效回復(fù)交流,大大提高學(xué)生參與教學(xué)的積極性,碰撞產(chǎn)生創(chuàng)新火花,同時(shí)也能增進(jìn)教師與學(xué)生的感情。如線上開展資源共享、布置作業(yè)、答疑、討論等,一些互動(dòng)活動(dòng)完全可以采用在微信、QQ等軟件建立聊天群的方式進(jìn)行。

3 考核方法革新

3.1 優(yōu)化考核內(nèi)容

教學(xué)考核是教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節(jié),是教學(xué)質(zhì)量的重要指標(biāo),也關(guān)系學(xué)生升學(xué)、評(píng)獎(jiǎng)等多個(gè)方面。隨著線上線下相結(jié)合教學(xué)方法的實(shí)施,學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中參與度增大,教學(xué)考核應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以期末考試成績(jī)?yōu)橹鞯姆绞?教學(xué)考核可以從全生命周期整體考慮,將教學(xué)各環(huán)節(jié)學(xué)生的表現(xiàn)納入考核內(nèi)容,包括課外教學(xué)資源學(xué)習(xí)情況、作業(yè)完成情況、答疑討論參與程度、翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)等。

3.2 綜合考核辦法

考核過(guò)程及方式需要公平、公正,以便將真正學(xué)習(xí)好、達(dá)到課程能力培養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)生選拔出來(lái),同時(shí)公平公正也是真實(shí)體現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的保障。在線上線下融合教學(xué)過(guò)程中,可考慮將部分考核內(nèi)容和考核過(guò)程在線上開展,同時(shí)邀請(qǐng)學(xué)生參與考核,開展學(xué)生互評(píng),培養(yǎng)學(xué)生的批判思維和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

4 結(jié)論

通過(guò)整合更新教學(xué)內(nèi)容、增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)優(yōu)化課程建設(shè),將翻轉(zhuǎn)課堂、案例分析、線上互動(dòng)等多種教學(xué)方法相結(jié)合,實(shí)施全生命周期、學(xué)生參與的考核方法,切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量,發(fā)揮“安全人機(jī)工程學(xué)”在卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃中的重要作用,培養(yǎng)更多具備實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、解決復(fù)雜問(wèn)題能力的安全工程專業(yè)復(fù)合人才。