以科研實(shí)踐和邏輯能力提升為導(dǎo)向的課程教學(xué)模式實(shí)踐與創(chuàng)新

摘 要：針對“現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)”課程教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)等教學(xué)問題，本文通過創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容、翻轉(zhuǎn)課堂互動、實(shí)際操作演示及實(shí)際問題剖析等多種教學(xué)方法，結(jié)合具體案例及技術(shù)綜合分析，促使學(xué)生深入理解和掌握視頻監(jiān)控、智能分析及傳感器技術(shù)等現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)。課程內(nèi)容的創(chuàng)新和教學(xué)方法的調(diào)整，使得學(xué)生能夠更好地適應(yīng)未來職業(yè)環(huán)境的需求?；诮Y(jié)果評估，表明該創(chuàng)新模式顯著提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量、學(xué)生的科研實(shí)踐能力和邏輯分析技能，旨在為安全監(jiān)控領(lǐng)域培養(yǎng)更多具備良好分析能力和扎實(shí)理工科背景的專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：多模式教學(xué)；監(jiān)控技術(shù)；科技教育；安全監(jiān)測

中圖分類號：G642" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、概述

在當(dāng)前的高等教育體系中，科研實(shí)踐和邏輯分析能力日益成為評價工科類研究生綜合素質(zhì)的重要指標(biāo)［13］?？萍歼M(jìn)步的加速推動了對解決實(shí)際問題型專業(yè)人才的需求，而傳統(tǒng)的教育模式逐漸不能滿足現(xiàn)代社會和工業(yè)發(fā)展的需求。近年來，許多教育改革都聚焦于如何將科研實(shí)踐應(yīng)用更有效地融入課程中，特別是在工程和技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域。例如，在工程教育中，已經(jīng)有多種教學(xué)模式被提出，以提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新思維，這些模式包括基于邏輯分析能力［4］、項目的學(xué)習(xí)［5］、翻轉(zhuǎn)課堂［6］以及案例教學(xué)法［7］等。這些模式的共同點(diǎn)在于它們都強(qiáng)調(diào)理論知識與實(shí)踐技能的結(jié)合，旨在通過實(shí)際操作和問題解決來深化學(xué)生的理解。此外，這些教育模式還強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的學(xué)習(xí)環(huán)境，以及與行業(yè)實(shí)踐的緊密結(jié)合，從而使學(xué)生能夠更好地適應(yīng)未來的職業(yè)環(huán)境。

現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展迅猛，涵蓋了視頻監(jiān)控、智能分析、傳感器技術(shù)等多個領(lǐng)域。隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平也在不斷提高，面臨作業(yè)人員數(shù)據(jù)處理能力不足、系統(tǒng)監(jiān)控隱私保護(hù)差等挑戰(zhàn)，迫切需要具備相應(yīng)技術(shù)背景的專業(yè)人才。西安科技大學(xué)根據(jù)行業(yè)需求針對安全科學(xué)與工程專業(yè)的碩士研究生開設(shè)了“現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)”課程，涵蓋了相關(guān)行業(yè)監(jiān)測技術(shù)知識框架體系，但是教材的內(nèi)容往往滯后于社會先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容和工程實(shí)際應(yīng)用前沿技術(shù)有所脫節(jié)。針對現(xiàn)有的傳統(tǒng)教育體系和教材設(shè)置滯后于前沿技術(shù)的問題，也為提升學(xué)生解決實(shí)際工程問題和熟悉掌握最新監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備及技術(shù)等能力，亟須對“現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)”課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和科教融匯等方面的改革。

本文旨在探索一種新的課程教學(xué)模式，該模式以科研實(shí)踐和邏輯能力提升為導(dǎo)向，重點(diǎn)應(yīng)用于“現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)”課程的教學(xué)中。通過此模式的實(shí)施，本研究意圖達(dá)到以下幾個目的。

（1）促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合：通過案例分析，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R有效轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作技能，基于學(xué)習(xí)最新技術(shù)及原理，通過工程應(yīng)用數(shù)據(jù)積累監(jiān)控技術(shù)工程經(jīng)驗(yàn)。

（2）提高學(xué)生的科研實(shí)踐能力：通過直接參與傳感器測量學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握傳感器操作，實(shí)物教學(xué)可顯著提升科教融匯效果。

（3）增強(qiáng)學(xué)生的邏輯分析能力：系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生按照科學(xué)的方法理解具體監(jiān)測技術(shù)，以提高對監(jiān)測原理和設(shè)備的深度掌握，可顯著提升學(xué)生的邏輯表達(dá)能力，為后期工作提供堅實(shí)的理論儲備。

二、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

“現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)”課程是西安科技大學(xué)為安全科學(xué)與工程專業(yè)的研究生開設(shè)的一門課程，共計18學(xué)時。課程設(shè)計時針對礦業(yè)、化工、建筑等領(lǐng)域的安全需求，優(yōu)化了傳統(tǒng)教學(xué)模式中的不足，采用多元化教學(xué)內(nèi)容，旨在提升學(xué)生對“現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)”課程的全面掌握。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，該課程不再局限于基礎(chǔ)理論的單一傳授，而是圍繞實(shí)際監(jiān)測需求進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計，重點(diǎn)講授包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)施、傳感器技術(shù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析技術(shù)的利用、無人機(jī)及自動化技術(shù)在危險區(qū)域的應(yīng)用、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及地理信息系統(tǒng)（GIS）等。

首先，課程通過視頻監(jiān)控和傳感器技術(shù)的結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生對實(shí)時監(jiān)控和風(fēng)險預(yù)警的理解，確保其能夠在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用過程中有效識別異常行為及潛在風(fēng)險。其次，數(shù)據(jù)分析技術(shù)的引入使得學(xué)生能夠?qū)Σ杉谋O(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測，以有效進(jìn)行事故預(yù)防和安全管理。最后，課程涵蓋了無人機(jī)、GIS、自動巡檢機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)，使學(xué)生了解該先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)原理及應(yīng)用，為學(xué)生提供了多維度的數(shù)據(jù)監(jiān)測來源。

三、課程教學(xué)方法設(shè)計

（一）教師講授模式

目前，教師通常采用多媒體演示和講授作為主要的教學(xué)手段。為了提升教學(xué)效果并吸引學(xué)生的注意力，創(chuàng)新傳統(tǒng)的教學(xué)方法變得尤為關(guān)鍵。在準(zhǔn)備課程內(nèi)容時，教師必須考慮學(xué)生的具體需求，設(shè)計清晰且結(jié)構(gòu)化良好的多媒體課件。為了減少課程內(nèi)容的枯燥感，教師應(yīng)在PPT中用直觀的圖表和視頻代替復(fù)雜的文本描述，且重點(diǎn)知識配備相應(yīng)案例。本課程中涉及石油管道泄漏監(jiān)測、煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測、隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性監(jiān)測等相關(guān)案例，這樣不僅使知識點(diǎn)更加生動易懂，還能突出每個知識點(diǎn)在案例中的具體運(yùn)用，便于學(xué)生對照學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)了學(xué)生基礎(chǔ)的薄弱，使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和吸收理論知識。此外，在引導(dǎo)學(xué)生如何提升邏輯分析能力方面，教師應(yīng)從選擇一篇具有代表性的監(jiān)控技術(shù)開始，詳細(xì)講解其研究內(nèi)容和方法。通過這種實(shí)例講解，學(xué)生可以更清楚地理解問題解決的思路和分析技巧，從而提高他們的研究能力和問題解決能力。

（二）課堂互動模式

在講授過程中，教師需要鼓勵學(xué)生就課程內(nèi)容等方面提出問題和意見，教師與學(xué)生共同探討技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際問題及解決方案，增強(qiáng)課堂互動性。同時利用“翻轉(zhuǎn)課堂”方法作為過程考核，每位學(xué)生需要在課前獨(dú)立搜索并閱讀近五年發(fā)布的關(guān)于安全監(jiān)控技術(shù)的文獻(xiàn)并上臺講解，完畢后教師與其余學(xué)生提出問題。通過PPT、圖表等重要內(nèi)容標(biāo)注等方式進(jìn)行詳述。通過這種方式，學(xué)生不僅有機(jī)會深入了解專業(yè)領(lǐng)域的最新研究動態(tài)，還能通過公開演講來增強(qiáng)他們的表達(dá)和批判性思維能力。

（三）實(shí)踐教學(xué)模式

實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要環(huán)節(jié)，特別是在技術(shù)和工程教育中。通過直接與教學(xué)材料互動，學(xué)生能夠更深入地理解理論知識，并將其應(yīng)用于實(shí)際操作中。本課程中，實(shí)踐教學(xué)模式的引入旨在增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)操技能和理解能力。

在課堂上，教師將展示并講解傳統(tǒng)監(jiān)測儀器，如溫度傳感器和壓力變送器等常用設(shè)備。學(xué)生將有機(jī)會直接觸摸和操作這些儀器，從而對儀器的外觀、尺寸、操作方式及其測量精度有一個直觀的認(rèn)識。此外，這種教學(xué)模式還包括讓學(xué)生進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集。這不僅有助于學(xué)生熟悉儀器的操作流程，還能鍛煉他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計和問題解決能力。通過實(shí)際操作，學(xué)生能夠加深對課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，并在實(shí)際工作中運(yùn)用所學(xué)知識，有效提升他們的職業(yè)技能。

（四）“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，獲取和分享知識變得更加方便。在這種背景之下，政府和教育部門高度重視互聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用［8］。本課程積極響應(yīng)這一趨勢，通過創(chuàng)建和維護(hù)多種在線學(xué)習(xí)平臺，極大地豐富了學(xué)習(xí)資源的可訪問性。具體來說，學(xué)校已經(jīng)開設(shè)了“超星”等學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)平臺，允許教師上傳包括課件、電子書籍以及視頻教材等多種教學(xué)資源。通過這些平臺，學(xué)生可以利用統(tǒng)一的客戶端接入，實(shí)現(xiàn)隨時隨地的自主學(xué)習(xí)。這不僅使學(xué)生能夠根據(jù)個人的學(xué)習(xí)節(jié)奏調(diào)整學(xué)習(xí)時間和方式，也大大增強(qiáng)了他們對課程材料的理解和掌握。

（五）邏輯表達(dá)能力

本課程最重要的組成部分是提升邏輯表達(dá)能力，不僅是學(xué)生展示其對課堂知識掌握和深入理解的一個平臺，還是培養(yǎng)其學(xué)術(shù)表達(dá)和批判性思維能力的關(guān)鍵途徑。為了加強(qiáng)這些技能，課程結(jié)束時，每位學(xué)生都需要撰寫一篇技術(shù)分析報告作為結(jié)課作業(yè)。學(xué)生寫作時需要將課堂上學(xué)到的理論與實(shí)際案例分析相結(jié)合，展示他們對課程內(nèi)容的全面理解和應(yīng)用能力。作業(yè)應(yīng)包括研究背景、問題綜述、方法論、研究結(jié)果和結(jié)論等標(biāo)準(zhǔn)部分。學(xué)生應(yīng)展示能夠批判性分析問題和數(shù)據(jù)，合理地從研究中得出結(jié)論?？己诉^程將加強(qiáng)學(xué)生的研究、分析和邏輯推理能力，同時提高其邏輯表達(dá)能力。

四、學(xué)生成績評價及授課效果分析

學(xué)生成績評價體系在本課程中被設(shè)計為綜合反映學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，包括平時成績、期中翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)和期末作業(yè)撰寫三個部分，各占總評的20%、20%和60%。平時成績涵蓋了考勤、課堂參與度等多個方面，并采用積分制進(jìn)行評分，以激勵學(xué)生在課堂上的活躍參與和持續(xù)努力。期中翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)評分則側(cè)重于評估學(xué)生在自主學(xué)習(xí)方面的能力，包括資料的查找廣度與深度以及課堂匯報的效果，重點(diǎn)考核學(xué)生對安全監(jiān)測技術(shù)的理解和分析，評估對課程核心內(nèi)容的理解和掌握。學(xué)生需要通過PPT進(jìn)行講解來展示研究成果，證明他們能夠?qū)⒗碚撝R與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合起來，具備解決相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。通過這種方式，期末考核不僅測試了學(xué)生的學(xué)術(shù)研究能力，也評估了他們在實(shí)際應(yīng)用中的創(chuàng)新和批判性思維能力。通過這樣的評價體系，本課程不僅促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，還有助于提高他們的創(chuàng)新思維和實(shí)際操作能力，符合以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，從而培養(yǎng)出既有扎實(shí)理論基礎(chǔ)又具備實(shí)際操作技能的工程學(xué)科專業(yè)人才。

進(jìn)一步對學(xué)生成績進(jìn)行分析，從而展現(xiàn)教師的授課效果，該課程的學(xué)生平均成績：81.17分，標(biāo)準(zhǔn)差：5.29分，最低分?jǐn)?shù)：70分，最高分：94分，中位數(shù)：81分。結(jié)果顯示，大多數(shù)學(xué)生的成績分布在80～85分的范圍內(nèi)，這表明課程設(shè)計基本上能夠滿足大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。同時，得分在90分以上和70分以下的學(xué)生較少，這說明成績的極端波動不常見，反映出課程難度和學(xué)生能力之間的良好匹配。從具體數(shù)據(jù)來看，平均成績81.17分意味著整體學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度處于較為良好的水平。標(biāo)準(zhǔn)差5.29分相對較小，進(jìn)一步印證了學(xué)生成績的穩(wěn)定性，即學(xué)生之間的成績差異并不懸殊。中位數(shù)81分與平均成績相近，也表明成績分布較為均勻。

這一評價體系所反映出的學(xué)生成績情況，能直觀體現(xiàn)教師的授課效果。學(xué)生成績良好且分布合理，側(cè)面說明教師在教學(xué)過程中對課程內(nèi)容的講解清晰透徹，成功引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握了安全監(jiān)測技術(shù)等核心知識。在平時成績、期中翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)和期末作業(yè)撰寫各環(huán)節(jié)的精心設(shè)計與指導(dǎo)，有效激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新思維。

然而，仍存在成績相對較差的學(xué)生，針對這部分學(xué)生可采用專題輔導(dǎo)、一對一答疑等形式，幫助他們夯實(shí)基礎(chǔ)。后續(xù)可以根據(jù)差異化教學(xué)策略對成績較差的學(xué)生提供更多基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)和實(shí)踐操作的機(jī)會。在實(shí)踐操作方面，為其安排更多有針對性的實(shí)驗(yàn)項目，實(shí)時糾正操作偏差，逐步提升他們的實(shí)際操作技能。同時，對于成績優(yōu)秀的學(xué)生，也可設(shè)計拓展性學(xué)習(xí)任務(wù)，如參與科研項目的輔助工作，進(jìn)一步挖掘他們的潛力，培養(yǎng)學(xué)科拔尖人才。

持續(xù)優(yōu)化課程評價體系與教學(xué)方法，關(guān)注每一位學(xué)生的成長，才能更好地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)既有扎實(shí)理論基礎(chǔ)又具備實(shí)際操作技能的工程學(xué)科專業(yè)人才這一目標(biāo)，使課程教學(xué)質(zhì)量邁向更高臺階。

五、結(jié)論

在西安科技大學(xué)針對碩士研究生開設(shè)的“現(xiàn)代安全監(jiān)控技術(shù)”課程中，通過采用優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)（翻轉(zhuǎn)課堂等）+動手實(shí)踐+邏輯能力提升的教學(xué)改革，展示了明顯的教育成效。這種教學(xué)模式不僅加強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和獨(dú)立思考能力，還提高了他們的邏輯表達(dá)技能。此外，教師講授過程中課件制作的針對性、簡潔性的實(shí)施也推動了教師在教學(xué)方法和內(nèi)容上進(jìn)行創(chuàng)新和調(diào)整，確保教學(xué)活動能更好地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和發(fā)展趨勢。

盡管課程在融合邏輯表達(dá)及原有分析思維的過程中遇到了一定的挑戰(zhàn)，但課程中的“翻轉(zhuǎn)課堂”和傳感器實(shí)際操作獲得了學(xué)生的廣泛認(rèn)可。這種跨學(xué)科的教學(xué)方式對于當(dāng)今的高等教育具有重要的啟示意義，它不僅提升了學(xué)生的專業(yè)能力，也拓展了他們的思維方式和學(xué)術(shù)視野。

展望未來，這種教學(xué)模式有望在更多的科技和工程領(lǐng)域中得到應(yīng)用和發(fā)展。隨著教育技術(shù)的進(jìn)步和學(xué)科交叉的深入，傳統(tǒng)的教學(xué)模式需要進(jìn)一步革新，以培養(yǎng)能夠適應(yīng)快速變化的全球工程技術(shù)環(huán)境的復(fù)合型人才。通過繼續(xù)探索和優(yōu)化這種教學(xué)模式，我們可以更有效地促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，提高他們的創(chuàng)新能力和國際競爭力，這將為安全領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)出更多具有高級寫作能力和扎實(shí)理工科基礎(chǔ)的專業(yè)人才。

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基金項目：煤炭行業(yè)高等教育研究課題“新工科視域下安全工程一流專業(yè)建設(shè)的理論與實(shí)踐研究”（2021MX JG014）；西安科技大學(xué)2022年校級學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革項目“安全應(yīng)急領(lǐng)域一流學(xué)科專業(yè)本碩博貫通式培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐”（YJG2022003）

作者簡介：秦雷（1990— ），男，漢族，山東濟(jì)寧人，博士研究生，副教授，研究方向：礦山安全、煤基固廢綠色處置。