安全一流學(xué)科多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐

裴曉東 仲曉星 劉曉斐

［摘 要］基于更好培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的需要，有效支撐安全“雙一流”學(xué)科建設(shè)，文章構(gòu)建了“基礎(chǔ)+選修+研究+拓展”融合的安全一流學(xué)科多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。采取個(gè)性化、研討式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的培養(yǎng)模式，采用案例實(shí)戰(zhàn)教學(xué)和競(jìng)賽引導(dǎo)式教學(xué)法，實(shí)現(xiàn)了分層次階梯培養(yǎng)和一流學(xué)科科研反哺教學(xué)；注重學(xué)生個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明，該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系明確了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位，顯著發(fā)揮了學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì)，并在教學(xué)方式方法的改革及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的形成與發(fā)展中起到了促進(jìn)作用。近年來，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)取得了良好的成效。

［關(guān)鍵詞］安全一流學(xué)科；創(chuàng)新型；開放式；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；教學(xué)效果

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 2095-3437（2023）09-0009-04

根據(jù)國(guó)家有關(guān)部委關(guān)于推進(jìn)教育現(xiàn)代化、教育強(qiáng)國(guó)工程等指導(dǎo)思想和實(shí)施方案的相關(guān)要求[1-2]，科學(xué)的教育發(fā)展觀的核心是提高質(zhì)量，先進(jìn)的教育質(zhì)量觀的核心是全面發(fā)展，并強(qiáng)調(diào)要努力把提高學(xué)生的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)放在十分重要的位置。新工科建設(shè)的內(nèi)涵指出，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需要學(xué)生掌握應(yīng)對(duì)變化、塑造未來的能力，需要通過有效的繼承創(chuàng)新、交叉融合和共享，成為具有多元能力和創(chuàng)新型的卓越工程人才[3]。高等院校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維的主陣地[4-5]。目前，國(guó)內(nèi)外越來越多的高校將實(shí)驗(yàn)課程體系化，并大力開展全天候、開放式教學(xué)模式的改革與實(shí)踐，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京郵電大學(xué)、中山大學(xué)等高校專門設(shè)立了相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程開放式教學(xué)實(shí)踐改革試點(diǎn)[4-7]，并取得了非常有益的效果，大大促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，鼓勵(lì)本科生積極走入實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)，學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力得到全面提高。

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)近年來在學(xué)校層面出臺(tái)了一系列關(guān)于提高本科教育教學(xué)質(zhì)量和開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)文件，旨在切實(shí)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開放共享和開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革和實(shí)踐[8-10]。但總體來說，目前相關(guān)的工作還處于發(fā)展建設(shè)階段，需要進(jìn)一步緊密結(jié)合教育方針政策，在教育部門的引導(dǎo)支持、廣大教師的積極參與下，逐步深入開展多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系創(chuàng)新改革和建設(shè)，以期為學(xué)生創(chuàng)造良好的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，滿足創(chuàng)新教育、全面教育、新工科要求以及“雙一流”學(xué)科建設(shè)要求。同時(shí)，初步實(shí)踐智能化教學(xué)時(shí)代下的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、教學(xué)范式及管理模式的變革[11]。

一、安全工程省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心概況

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全科學(xué)與工程是國(guó)家首批和新一輪“雙一流”建設(shè)學(xué)科，安全工程實(shí)驗(yàn)中心依托安全科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科建設(shè)，最早的通風(fēng)安全實(shí)驗(yàn)室始建于1954年的北京礦業(yè)學(xué)院，1982年在徐州建成通風(fēng)實(shí)驗(yàn)室，2011年經(jīng)江蘇省教育廳遴選成為省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)點(diǎn)，2015年通過江蘇省教育廳驗(yàn)收，同時(shí)是礦業(yè)工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（安全分中心）。經(jīng)過幾十年的不斷建設(shè)，該示范中心在硬件設(shè)施、師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究等方面獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。安全工程實(shí)驗(yàn)中心在建設(shè)發(fā)展中始終以培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型安全工程創(chuàng)新人才為己任，逐步形成了以綜合能力培養(yǎng)為核心，以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)為抓手，以科研創(chuàng)新為導(dǎo)向的先進(jìn)教育教學(xué)理念，并在本科生培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、科研和對(duì)外交流方面均取得了顯著的成績(jī)。在本科生培養(yǎng)方面，該示范中心開創(chuàng)性地將各門專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容集中在一起獨(dú)立授課，通過對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合，逐步探索和建立了一個(gè)體系化、創(chuàng)新型、開放式的安全一流學(xué)科多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

二、多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探索和建立

考慮到安全學(xué)科不同實(shí)驗(yàn)課程類型、項(xiàng)目性質(zhì)和來源的不同，以及學(xué)生基礎(chǔ)的個(gè)性差異等，同時(shí)為了更好地集聚教學(xué)和科研資源，更大限度地發(fā)揮“雙一流”學(xué)科優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化整合了各專業(yè)特色內(nèi)容，調(diào)整不同類型實(shí)驗(yàn)課時(shí)，提升綜合性、探索性、設(shè)計(jì)性，構(gòu)建了“基礎(chǔ)+選修+研究+拓展”融合的安全一流學(xué)科多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系（見圖1）。

該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系具有如下三個(gè)特點(diǎn)。

（一）融合“三條主線，四個(gè)層次”

三條主線即安全工程專業(yè)方向、消防工程專業(yè)方向和職業(yè)衛(wèi)生工程專業(yè)方向；四個(gè)層次即基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、專業(yè)選修型實(shí)驗(yàn)、專業(yè)研究型實(shí)驗(yàn)和科研拓展型實(shí)驗(yàn)。

（1）本科生在完成前4個(gè)學(xué)期的通識(shí)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)后，首先以學(xué)科方向的基本物理、化學(xué)量測(cè)量和基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練為目的開展學(xué)科基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，安全工程、消防工程和職業(yè)衛(wèi)生工程專業(yè)不分方向，共同開展，為第一層次的“安全基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”[12]。

（2）分別開設(shè)“安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)（1）”[13]、“消防工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)（1）”和“職業(yè)衛(wèi)生工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)（1）”選修實(shí)驗(yàn)，這是多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中的第二個(gè)層次。這些實(shí)驗(yàn)以綜合知識(shí)應(yīng)用為目的，結(jié)合專業(yè)課程主要開設(shè)一些綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)專業(yè)課程的理解并掌握與專業(yè)課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)備。

（3）開設(shè)“安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)（2）”[14]、“消防工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)（2）”和“職業(yè)衛(wèi)生工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)（2）”研究型實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)以提高學(xué)生綜合能力為目的，運(yùn)用開放性思維綜合分析和解決問題。開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有一定研究性，以與學(xué)科有關(guān)科研課題相結(jié)合的形式進(jìn)行更深層次的研究，并掌握其實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)思維。

（4）科研拓展型實(shí)驗(yàn)是面對(duì)全體本科生，并結(jié)合國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃及“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”等高水平學(xué)科競(jìng)賽的要求，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為載體，鼓勵(lì)支持本科生早參與、高質(zhì)量參與科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)、社會(huì)實(shí)踐等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)，更好地提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

（二）確定學(xué)生主體地位

（1）實(shí)行多層次開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生可以根據(jù)自身特點(diǎn)，在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的前提下，自主選修不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，重在啟發(fā)實(shí)驗(yàn)思維能力和自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（2）在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上，采用自主、開放、虛實(shí)結(jié)合、線上線下混合式等教學(xué)新方式，建立由實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件流媒體資源、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備虛實(shí)平臺(tái)資源、實(shí)驗(yàn)教學(xué)全天候開放共享平臺(tái)等構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)等。

（三）發(fā)揮學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì)

將安全工程、消防工程和職業(yè)衛(wèi)生工程三個(gè)專業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源集聚在一起，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)融合安全領(lǐng)域、消防領(lǐng)域和職業(yè)衛(wèi)生防治領(lǐng)域的多維交叉實(shí)驗(yàn)實(shí)踐創(chuàng)新學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生可以根據(jù)不同的專業(yè)方向和興趣自主選擇相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性及創(chuàng)新思維。同時(shí)，交叉融合的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)境也能更好地滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)行分層次教學(xué)的需求，既確保了學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能、鍛煉和培養(yǎng)實(shí)踐能力的需要，又可以集中開展高層次、前沿性的科研創(chuàng)新活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、教學(xué)方式方法的改革

為了配合建立安全一流學(xué)科多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)的質(zhì)量，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，采用以學(xué)生為主體、教師引導(dǎo)輔助的教育教學(xué)方法，為學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)、開放創(chuàng)新的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式（見圖2）。主要包括以下3種教學(xué)方式方法改革嘗試。

（一）個(gè)性化、研討式實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)模式

實(shí)行開放、彈性實(shí)驗(yàn)機(jī)制，在基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)完成后，鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)性化選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過查閱資料、提出問題、組成研討小組、教師參與點(diǎn)撥和引導(dǎo)，形成安全、可行的實(shí)驗(yàn)方案，開展創(chuàng)新個(gè)性化自主實(shí)驗(yàn)。

（二）采用案例實(shí)戰(zhàn)教學(xué)法

以案例的形式導(dǎo)入知識(shí)點(diǎn)，抓住學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，夯實(shí)基本技能，為學(xué)生提供質(zhì)疑、探究討論和自由表達(dá)的機(jī)會(huì)。

（三）采用競(jìng)賽引導(dǎo)式教學(xué)法

將競(jìng)賽模式貫穿實(shí)驗(yàn)課程考核的每一個(gè)環(huán)節(jié)，以賽促教、以賽促學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，挖掘拔尖人才，積極組織學(xué)生參與各項(xiàng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐賽事。

四、人才培養(yǎng)模式的確立

安全一流學(xué)科多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立和實(shí)踐，進(jìn)一步促進(jìn)了安全科學(xué)與工程一流學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式與機(jī)制的形成和發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

（一）執(zhí)行分層次階梯培養(yǎng)模式

“基礎(chǔ)+選修+科研+拓展”融合的多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，可以更好地結(jié)合學(xué)生的個(gè)性化差異，系統(tǒng)地、漸進(jìn)地安排各階段實(shí)驗(yàn)課程及實(shí)踐操作，在保證全體學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)完成的前提下，為優(yōu)秀學(xué)生的成長(zhǎng)提供自主開展實(shí)驗(yàn)的條件。

（二）開展提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的教學(xué)研討模式

教師在教學(xué)中應(yīng)緊密結(jié)合科研實(shí)踐中的科技問題和重大需求與學(xué)生進(jìn)行研討，通過教、學(xué)互動(dòng)，學(xué)、創(chuàng)結(jié)合，開展教學(xué)研討，這既有利于促進(jìn)解決科學(xué)研究中的問題，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

（三）實(shí)施科研反哺教學(xué)的模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

實(shí)驗(yàn)授課教師在教學(xué)過程中注意教學(xué)內(nèi)容的更新，要求教師充分結(jié)合各自的最新科研成果，積極轉(zhuǎn)化為科研拓展實(shí)驗(yàn)資源，保證“雙一流”學(xué)科實(shí)驗(yàn)資源的前沿化，促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

（四）注重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐創(chuàng)新能力

好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系及模式應(yīng)滿足學(xué)生的求知欲和個(gè)性發(fā)展，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的精神，培養(yǎng)獲取信息資源的能力，從而達(dá)到全面培養(yǎng)高素質(zhì)人才的目的。

五、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的初步成效

自開展安全科學(xué)與工程一流學(xué)科創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索與實(shí)踐以來，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面取得了豐碩的成果。近年來，該中心獲江蘇省教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，中國(guó)煤炭教育協(xié)會(huì)教學(xué)成果獎(jiǎng)10余項(xiàng)等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，持續(xù)建成國(guó)家級(jí)精品視頻公開課1門、首批省級(jí)一流課程3門，獲全國(guó)煤炭高等教育優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)以上科研獎(jiǎng)25項(xiàng)，立項(xiàng)教學(xué)改革項(xiàng)目42項(xiàng)，發(fā)表高水平教學(xué)及實(shí)驗(yàn)研究論文87篇，出版或立項(xiàng)教材30余部。該中心持續(xù)或拓新建設(shè)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人基地50余個(gè)（含美國(guó)、澳大利亞、波蘭等海外實(shí)習(xí)基地5個(gè)，國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心2個(gè)）。組織引導(dǎo)本科生申報(bào)承擔(dān)省級(jí)以上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目58項(xiàng)，獲“創(chuàng)青春”“挑戰(zhàn)杯”等國(guó)家級(jí)、省級(jí)賽事獎(jiǎng)項(xiàng)21項(xiàng)。同時(shí)，通過全國(guó)高校安全科學(xué)與工程專業(yè)年會(huì)、江蘇省安全工程專業(yè)聯(lián)盟以及實(shí)驗(yàn)空間、教育部安全工程專業(yè)虛擬教研室等教學(xué)資源與共享平臺(tái)，向全國(guó)進(jìn)行了展示和推廣，在安全學(xué)科專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)方面發(fā)揮了一定的引領(lǐng)示范作用。

六、結(jié)語(yǔ)

安全科學(xué)與工程一流學(xué)科多層次創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建和實(shí)踐有利于充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力中的積極作用，形成實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)協(xié)同培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的良好氛圍，幫助學(xué)生獲得更加全面的發(fā)展，這也踐行了新形勢(shì)下的教育發(fā)展觀和教育質(zhì)量觀的要求。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)同類專業(yè)建設(shè)和教學(xué)中具有一定的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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[9］ 夏有為.實(shí)驗(yàn)室功能：發(fā)現(xiàn)知識(shí)傳播知識(shí)（二）? 訪中國(guó)礦業(yè)大學(xué)葛世榮校長(zhǎng)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2017，36（8）：1-4.

[10］ 夏有為.實(shí)驗(yàn)室功能：發(fā)現(xiàn)知識(shí)傳播知識(shí)（三）? 訪中國(guó)礦業(yè)大學(xué)葛世榮校長(zhǎng)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2017，36（9）：1-4.

[11］ 裴曉東.身體回歸：智能時(shí)代教學(xué)的內(nèi)在邏輯與重塑理路[J]. 教育理論與實(shí)踐，2022，42（1）：59-63.

[12］ 裴曉東，王亮，秦波濤.安全基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 2018.

[13］ 李增華，裴曉東，仲曉星.安全專業(yè)實(shí)驗(yàn).1[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 2016.

[14] 裴曉東，朱建云，陳樹亮.安全專業(yè)實(shí)驗(yàn).2[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 2019.

［責(zé)任編輯：黃緊德］