安全一流學科多層次創新能力培養實驗教學體系的構建與實踐

裴曉東 仲曉星 劉曉斐

［摘 要］基于更好培養學生創新精神和實踐能力的需要，有效支撐安全“雙一流”學科建設，文章構建了“基礎+選修+研究+拓展”融合的安全一流學科多層次創新能力培養的實驗教學體系。采取個性化、研討式實驗教學的培養模式，采用案例實戰教學和競賽引導式教學法，實現了分層次階梯培養和一流學科科研反哺教學；注重學生個性發展，培養學生自主學習和實踐創新能力。實踐證明，該創新實驗教學體系明確了學生在實驗教學中的主體地位，顯著發揮了學科交叉優勢，并在教學方式方法的改革及創新型人才培養模式的形成與發展中起到了促進作用。近年來，實驗實踐教學取得了良好的成效。

［關鍵詞］安全一流學科；創新型；開放式；實驗教學體系；教學效果

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）09-0009-04

根據國家有關部委關于推進教育現代化、教育強國工程等指導思想和實施方案的相關要求[1-2]，科學的教育發展觀的核心是提高質量，先進的教育質量觀的核心是全面發展，并強調要努力把提高學生的學習、實驗、實踐和創新能力的培養放在十分重要的位置。新工科建設的內涵指出，創新人才的培養需要學生掌握應對變化、塑造未來的能力，需要通過有效的繼承創新、交叉融合和共享，成為具有多元能力和創新型的卓越工程人才[3]。高等院校實驗實踐課程是培養學生實踐動手能力，開發學生創新意識、創新思維的主陣地[4-5]。目前，國內外越來越多的高校將實驗課程體系化，并大力開展全天候、開放式教學模式的改革與實踐，如哈爾濱工業大學、南京郵電大學、中山大學等高校專門設立了相關實驗課程開放式教學實踐改革試點[4-7]，并取得了非常有益的效果，大大促進了實驗優質資源共享，鼓勵本科生積極走入實驗室開展實踐創新活動，學生的實踐和創新能力得到全面提高。

中國礦業大學近年來在學校層面出臺了一系列關于提高本科教育教學質量和開放式實驗教學的相關文件，旨在切實推進實驗室開放共享和開放式實驗教學模式的改革和實踐[8-10]。但總體來說，目前相關的工作還處于發展建設階段，需要進一步緊密結合教育方針政策，在教育部門的引導支持、廣大教師的積極參與下，逐步深入開展多層次創新能力培養的實驗教學體系創新改革和建設，以期為學生創造良好的創新實驗教學環境，滿足創新教育、全面教育、新工科要求以及“雙一流”學科建設要求。同時，初步實踐智能化教學時代下的創新實驗教學理念、教學范式及管理模式的變革[11]。

一、安全工程省級實驗教學示范中心概況

中國礦業大學安全科學與工程是國家首批和新一輪“雙一流”建設學科，安全工程實驗中心依托安全科學與工程一級學科建設，最早的通風安全實驗室始建于1954年的北京礦業學院，1982年在徐州建成通風實驗室，2011年經江蘇省教育廳遴選成為省級實驗教學示范中心建設點，2015年通過江蘇省教育廳驗收，同時是礦業工程國家級實驗教學示范中心（安全分中心）。經過幾十年的不斷建設，該示范中心在硬件設施、師資隊伍建設、實驗教學與科學研究等方面獲得了長足的進步和發展。安全工程實驗中心在建設發展中始終以培養高素質復合型安全工程創新人才為己任，逐步形成了以綜合能力培養為核心，以實驗實踐教學為抓手，以科研創新為導向的先進教育教學理念，并在本科生培養、實驗教學改革、科研和對外交流方面均取得了顯著的成績。在本科生培養方面，該示范中心開創性地將各門專業課的實驗內容集中在一起獨立授課，通過對整個實驗教學體系和教學內容的優化整合，逐步探索和建立了一個體系化、創新型、開放式的安全一流學科多層次創新能力培養的實驗教學體系。

二、多層次創新能力培養的實驗教學體系探索和建立

考慮到安全學科不同實驗課程類型、項目性質和來源的不同，以及學生基礎的個性差異等，同時為了更好地集聚教學和科研資源，更大限度地發揮“雙一流”學科優勢，優化整合了各專業特色內容，調整不同類型實驗課時，提升綜合性、探索性、設計性，構建了“基礎+選修+研究+拓展”融合的安全一流學科多層次創新能力培養的實驗教學體系（見圖1）。

該實驗教學體系具有如下三個特點。

（一）融合“三條主線，四個層次”

三條主線即安全工程專業方向、消防工程專業方向和職業衛生工程專業方向；四個層次即基礎型實驗、專業選修型實驗、專業研究型實驗和科研拓展型實驗。

（1）本科生在完成前4個學期的通識基礎課程學習后，首先以學科方向的基本物理、化學量測量和基本實驗技能的訓練為目的開展學科基礎型實驗，安全工程、消防工程和職業衛生工程專業不分方向，共同開展，為第一層次的“安全基礎實驗”[12]。

（2）分別開設“安全工程專業實驗（1）”[13]、“消防工程專業實驗（1）”和“職業衛生工程專業實驗（1）”選修實驗，這是多層次創新能力培養的實驗教學體系中的第二個層次。這些實驗以綜合知識應用為目的，結合專業課程主要開設一些綜合性、設計性的實驗項目，通過實驗加深對專業課程的理解并掌握與專業課程相關的實驗技能和設備。

（3）開設“安全工程專業實驗（2）”[14]、“消防工程專業實驗（2）”和“職業衛生工程專業實驗（2）”研究型實驗。這些實驗以提高學生綜合能力為目的，運用開放性思維綜合分析和解決問題。開設的實驗項目具有一定研究性，以與學科有關科研課題相結合的形式進行更深層次的研究，并掌握其實驗方法和實驗思維。

（4）科研拓展型實驗是面對全體本科生，并結合國家級、省級和校級大學生創新訓練計劃及“互聯網+”“挑戰杯”等高水平學科競賽的要求，以項目驅動為載體，鼓勵支持本科生早參與、高質量參與科學研究和技術開發、社會實踐等創新實驗實踐活動，更好地提高學生的創新精神和實踐能力。

（二）確定學生主體地位

（1）實行多層次開放式實驗教學，讓學生可以根據自身特點，在完成基礎實驗的前提下，自主選修不同的實驗項目，重在啟發實驗思維能力和自主創新能力的培養。

（2）在傳統實驗教學方式的基礎上，采用自主、開放、虛實結合、線上線下混合式等教學新方式，建立由實驗教學課件流媒體資源、實驗教學設備虛實平臺資源、實驗教學全天候開放共享平臺等構成的實驗實踐平臺，供學生自主學習、翻轉課堂學習等。

（三）發揮學科交叉優勢

將安全工程、消防工程和職業衛生工程三個專業的優勢資源集聚在一起，為學生創造一個融合安全領域、消防領域和職業衛生防治領域的多維交叉實驗實踐創新學習環境。學生可以根據不同的專業方向和興趣自主選擇相關實驗內容，激發學生自主學習的積極性及創新思維。同時，交叉融合的創新實驗環境也能更好地滿足實驗教學實行分層次教學的需求，既確保了學生掌握基本實驗技能、鍛煉和培養實踐能力的需要，又可以集中開展高層次、前沿性的科研創新活動，培養學生的創新能力。

三、教學方式方法的改革

為了配合建立安全一流學科多層次創新能力培養的實驗教學體系，提高實驗教育教學的質量，轉變傳統的實驗教學模式，采用以學生為主體、教師引導輔助的教育教學方法，為學生創造自主學習、開放創新的新型實驗教學模式（見圖2）。主要包括以下3種教學方式方法改革嘗試。

（一）個性化、研討式實驗教學培養模式

實行開放、彈性實驗機制，在基礎型實驗完成后，鼓勵學生個性化選擇實驗項目，通過查閱資料、提出問題、組成研討小組、教師參與點撥和引導，形成安全、可行的實驗方案，開展創新個性化自主實驗。

（二）采用案例實戰教學法

以案例的形式導入知識點，抓住學生的好奇心，引導學生自主實驗，夯實基本技能，為學生提供質疑、探究討論和自由表達的機會。

（三）采用競賽引導式教學法

將競賽模式貫穿實驗課程考核的每一個環節，以賽促教、以賽促學，提升學生的學習興趣，挖掘拔尖人才，積極組織學生參與各項創新實驗實踐賽事。

四、人才培養模式的確立

安全一流學科多層次創新能力培養的實驗教學體系的建立和實踐，進一步促進了安全科學與工程一流學科創新型人才培養模式與機制的形成和發展，主要體現在以下4個方面：

（一）執行分層次階梯培養模式

“基礎+選修+科研+拓展”融合的多層次創新能力培養實驗教學模式，可以更好地結合學生的個性化差異，系統地、漸進地安排各階段實驗課程及實踐操作，在保證全體學生學習任務完成的前提下，為優秀學生的成長提供自主開展實驗的條件。

（二）開展提高人才培養質量的教學研討模式

教師在教學中應緊密結合科研實踐中的科技問題和重大需求與學生進行研討，通過教、學互動，學、創結合，開展教學研討，這既有利于促進解決科學研究中的問題，又培養了學生的創新能力，提高了人才培養的質量。

（三）實施科研反哺教學的模式，培養學生的創新意識

實驗授課教師在教學過程中注意教學內容的更新，要求教師充分結合各自的最新科研成果，積極轉化為科研拓展實驗資源，保證“雙一流”學科實驗資源的前沿化，促進培養學生的創新意識。

（四）注重學生的個性發展，培養學生的自主學習、實踐創新能力

好的實驗教學體系及模式應滿足學生的求知欲和個性發展，激發學生獨立思考的精神，培養獲取信息資源的能力，從而達到全面培養高素質人才的目的。

五、實驗實踐教學的初步成效

自開展安全科學與工程一流學科創新實驗教學體系的探索與實踐以來，在實驗教學改革和創新人才培養方面取得了豐碩的成果。近年來，該中心獲江蘇省教學成果獎一等獎、二等獎各1項，中國煤炭教育協會教學成果獎10余項等。據不完全統計，持續建成國家級精品視頻公開課1門、首批省級一流課程3門，獲全國煤炭高等教育優秀教材一等獎1項，省部級科技進步獎二等獎以上科研獎25項，立項教學改革項目42項，發表高水平教學及實驗研究論文87篇，出版或立項教材30余部。該中心持續或拓新建設產學研協同育人基地50余個（含美國、澳大利亞、波蘭等海外實習基地5個，國家級工程實踐教育中心2個）。組織引導本科生申報承擔省級以上創新創業項目58項，獲“創青春”“挑戰杯”等國家級、省級賽事獎項21項。同時，通過全國高校安全科學與工程專業年會、江蘇省安全工程專業聯盟以及實驗空間、教育部安全工程專業虛擬教研室等教學資源與共享平臺，向全國進行了展示和推廣，在安全學科專業建設和人才培養方面發揮了一定的引領示范作用。

六、結語

安全科學與工程一流學科多層次創新能力培養的實驗教學體系的構建和實踐有利于充分發揮實驗實踐教學在培養學生的創新精神和實踐能力中的積極作用，形成實驗實踐教學與理論教學協同培養高素質創新人才的良好氛圍，幫助學生獲得更加全面的發展，這也踐行了新形勢下的教育發展觀和教育質量觀的要求。同時，在國內同類專業建設和教學中具有一定的推廣和應用價值。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 國家發展改革委，教育部，人力資源社會保障部.關于印發《“十四五”時期教育強國推進工程實施方案》的通知（發改社會〔2021〕671號）[EB/OL].（2021-09-30）[2022-12-20]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/moe_1777/moe_1779/202109/t2021093

0_568460.html.

[2］ 中國人民共和國教育部.教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見（教高〔2012〕4號）[EB/OL].（2012-03-16）[2022-12-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201203/t20120316_14667

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[3］ 鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J]. 高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[4］ 白澤樸，張繼延.實驗教學在創新人才培養中的作用及其實現[J]. 實驗技術與管理，2019，36（7）：5-7.

[5］ 張愛然，姚有利，彭英健.以專業認證為導向的安全工程專業實踐教學創新研究[J].安全與環境工程，2019，26（4）：161-164.

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[7］ 王向榮，段軍山，蘇國強. 金融學“三級實踐教學體系”的探索和實踐[J]. 實驗室研究與探索，2015，34（12）：189-192.

[8］ 夏有為.實驗室功能：發現知識傳播知識（一）? 訪中國礦業大學葛世榮校長[J]. 實驗室研究與探索，2017，36（7）：1-3.

[9］ 夏有為.實驗室功能：發現知識傳播知識（二）? 訪中國礦業大學葛世榮校長[J]. 實驗室研究與探索，2017，36（8）：1-4.

[10］ 夏有為.實驗室功能：發現知識傳播知識（三）? 訪中國礦業大學葛世榮校長[J]. 實驗室研究與探索，2017，36（9）：1-4.

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

[12］ 裴曉東，王亮，秦波濤.安全基礎實驗[M].徐州：中國礦業大學出版社， 2018.

[13］ 李增華，裴曉東，仲曉星.安全專業實驗.1[M].徐州：中國礦業大學出版社， 2016.

[14] 裴曉東，朱建云，陳樹亮.安全專業實驗.2[M].徐州：中國礦業大學出版社， 2019.

［責任編輯：黃緊德］