項目驅動模式下的“安全工程課程設計”

白大宇 王博 安宇 車琳 彭瑩瑩 李玲玲

摘? 要：安全工程包含了從事安全工作人員應該必修的知識，且安全工程是一門綜合性學科，專業知識要求以及經驗設計范圍廣，知識網錯綜復雜，導致學生疲于記憶理論知識，而忽略了實踐，且現在高校理論知識教學不能與安全生產現況融合，針對這個問題，我校哈爾濱理工大學通過以學生為重心的項目驅動式模式，圍繞黑龍江省大學生創新創業訓練計劃項目針對“安全工程課程設計”課程進行教學改革。在老師的針對性引導與指導下，學生進行自主討論與研究，對于叉車的急停裝置，得到了利用單片機原理制成的連鎖急停裝置，不僅激發學生的創新思維和鍛煉了學生的實踐能力，更為高校關于安全工程專業課程改革指明了一個方向。

關鍵詞：項目驅動模式;創新實踐;課程設計;叉車安全;急停裝置

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）03-0101-03

Abstract： The safety engineering includes the knowledge in the work that security personnel should be required， and safety engineering is a comprehensive discipline， professional knowledge and experience in the design scope is wide， knowledge network is complex， causing students to memory theory knowledge， and blind in practice， and theoretical knowledge teaching now cannot merge with safety production status， A1en. In view of this problem， Harbin university of science and technology of our university， through the student-centered project. Driven mode， centered on the innovation and entrepreneurship training program of college students in Heilongjiang province， carried out teaching reform for the course of "safety engineering course design". Under the targeted guidance and guidance of the teacher， students discuss and study independently the emergency stop device of forklift. The chain emergency stop device made by using the principle of single chip microcomputer not only stimulates students' innovative thinking and exercises their practical ability， but also points out a direction for the course reform of safety engineering major in colleges and universities.

Keywords： project-driven model; innovative practice; curriculum design; forklift safety; scramming device

一、概述

近年來，安全生產事故頻發造成了大量的人身傷亡和財產損失，引起了社會的廣泛關注。為保障安全生產的穩定運行，滿足各行各業對安全管理人才的需求，安全學科教育受到了國家高度重視。安全工程涵蓋領域極廣，具有綜合性強、多學科交叉及行業貫穿范圍大的特點[1]，是一個涉及面極廣的綜合交叉學科，對安全工程專業學生危險識別、評價、控制方面的能力提出了更高的要求[2]。因此，安全學科專業教學質量亟待提升，安全工程課程設計需要更多的創新與實踐性。

二、安全工程專業課程現狀分析

（一）專業課程設計形式較為單一

各個設立安全工程專業高校均有課程設計這門課，但安全工程是一門綜合性學科，但高校授課形式較為單一，無法滿足專業知識的跨學科綜合理解，尤其是課程均有學時限制，更加無法滿足專業要求。

（二）教學模式設計較為被動

現如今，各個高校教學模式多限制在老師對學生進行大量灌輸理論知識，很多學生根本無法體驗到理論知識與生產實踐相結合的“二合一”教學，導致學生只知其一，而不知其二，畢業以后缺乏實踐經驗。

（三）學生實踐能力弱、積極性低

各開設安全工程專業的高校都為學生設置了實驗課程如課程設計等，旨在激發學生創造性，增強學生實踐動手能力[3]，但實際中學生大多以敷衍的態度對待，僅僅局限于老師所給的思路，不去認真思考，甚至不去動手實踐，本來安全工程就是一門綜合性學科，涉及行業較為廣泛，如果不在動手中去發現各個行業的聯系，本來就缺乏的動手實踐能力將更加嚴重。

三、安全行業面臨的新特點與挑戰

（一）復合型事故增多

近年來，隨著時代發展，各種新設備、新材料橫空出世，被廣泛應用的同時，還缺少了對其安全問題的全面認知，導致現在多方面、多方向的復合型事故頻發。

（二）國家對安全生產的要求更為嚴格

黨的十八大以來，新時代社會發展越來越迅速，各個行業發展迅速，而現下各種安全保障、安全措施跟不上國家的高速發展，因此，國家對安全生產有了更高的要求。

四、項目驅動模式下的課程改革設計

（一）總體設計方案

針對上述問題，我校哈爾濱理工大學以項目驅動模式為基礎，采用項目中心型教學模式，針對“安全工程課程設計”課程進行教學改革。將晦澀的書本知識與實際安全生產相結合，首先為學生提供多個科研項目，然后學生自學選擇、分組，在課前進行查資料、項目設計、研發等一系列準備工作，課上，老師根據每組的項目進展以及遇到的問題進行針對性指導，與學生進行互動與探討，不僅可以將理論知識與實際安全生產情況融合起來，還可以激發學生創新思維，培養學生實際動手能力，也能推進科研研究、有效利用資源。總體設計方案流程如圖1所示。

（二）教學案例

1. 教學目標

我校哈爾濱理工大學依托于黑龍江省大學生創新創業訓練計劃項目，在項目驅動式教學模式下的“安全工程課程設計”課程中，組織本科三年級的安全工程專業學生，利用安全系統工程、機械安全等專業知識解決叉車安全急停的實際問題。

2. 項目背景

目前國家對叉車的相關操作規定、操作注意事項、操作人員須知等方面的相關條例較為完善，但叉車本身性能及所需安全裝置不完善，市場上大多叉車不配備安全裝置，叉車沒有限速報警和制動措施，且報警器只在遇到特別緊急情況時才會發生報警，完全不能充分起到預防事故的作用，尤其是當叉車行駛過程中不注意周圍情況，碰到行人或物品時，且又無急停裝置，容易引發事故。因此，為滿足叉車安全需要，學生在老師的指導下，尋找解決方案。

3. 研究路線

學生在搜集大量關于國內外叉車事故，針對應用叉車的特點，依據國家相關法律法規和安全標準規范，結合叉車急停的實際需要，實現叉車智能化安全急停。

4. 師生互動

確定研究路線后，需根據原理進行項目設計，老師在課堂上仔細了解每一組的設計方案，并針對性的提出自己的意見，幫助同學們解決問題。

最終確定了利用單片機原理，設計出超聲波傳感器、信號處理模塊、A/D轉換模塊、單片機控制模塊。設定報警的持續時間，獲得超時后叉車自動控制剎車的效果。

5. 教學成果

通過以項目驅動模式為基礎的項目中心型教學模式，圍繞黑龍江省大學生創新創業訓練計劃項目，在老師的啟發性教授、針對性指導下，學生們自主討論，研究了叉車安全急停的問題，設計了急停連鎖裝置。

（1）整體工作原理

當叉車啟動時，投影設備打開并在叉車周圍投射安全范圍，投影區域隨叉車移動，通過投影報警系統精確判斷周圍是否存在危險并做出反應，有人員或障礙物進入到危險區域時發出聲光報警，超過時限進行緊急停車，實現第一時間預防事故發生（圖2）。

（2）急停連鎖裝置

學生運用單片機設計系統。包括信號采集裝置和信號接收裝置，信號采集裝置包含依次通訊連接的超聲波傳感器、信號處理模塊、A/D轉換模塊、單片機控制模塊，信息采集流程如圖3所示。

依據探測技術和叉車在不同行業的使用情況，確定報警持續的限定時間，致使自動連鎖功能得實現。

（3）安全投影部分

通過投影的方式，使安全警示區域和安全標志跟隨叉車一起移動，解決特殊區域無法添加安全標志、安全標志不醒目、安全標志破損頻繁更換等難以對移動中的叉車很好地進行安全警示的問題（圖4）。

（4）單片機控制部分

超聲波感知到行人進入危險區域，傳感器將信息傳輸過來，單片機實現迅速警報甚至是“急停”以此達到安全的目的。

采用紅外線傳感器，超聲波傳感器，置于叉車底部，投射出叉車的安全工作區域，若有人或異物進入工作范圍，叉車立刻停止工作并發出警報（圖5）。

（5）與傳統叉車急停對比

現階段預防叉車事故的手段比較單一，是通過在廠區內安裝距離探測裝置，在廠區工作人員身上佩戴定位設施，在叉車車身四周安裝監控裝置，通過廠區控制室和叉車駕駛員監測叉車與現場行人的實時位置，以達到保持行人與叉車之間安全距離的目的。這種裝置的應用范圍有限，只適用于相對密閉的工廠和倉庫之中，對于人口流動量大，人員相對密集的室外工作場所不能進行有效的防范，監測點集中在叉車司機的身上，行人規避叉車只能通過肉眼觀察，往往在意識到問題時已經來不及做出反應。

運用叉車急停連鎖裝置的叉車，利用自動聯鎖裝置，當聲光報警持續至限定時間時，自動控制叉車停止行駛，進一步防止由于人失誤等不安全行為而造成的叉車事故。

五、教學成果反饋

通過試行課程改革后，收集任課老師和學生的感受及意見，得到了不錯的反饋效果。在這樣的教學下，學生充分體會到了理論安全知識與實際安全生產“二合一”的教學體驗，不僅激發了創新思維，在老師的針對性指導下，還能進行項目研發。

開發一種智能化安全監控投影裝置，可以投射出安全警示標志和叉車作業區域，既能滿足叉車的工作需要，又可以給駕駛員及以外的人予以警示，達到本質安全的目的。

而該項目也成功申請了兩項實用新型專利，此次教學改革的成功試行，為其他課程改革提供了一個較好的方向引導。

六、結束語

通過對本校“安全工程課程設計”的教學改革，在項目驅動式模型的教學下，學生對項目進行自主討論、研發等，最后成功設計出預想要求目標方案。而這一改革的成功試行，讓學生充分體會到了理論安全知識與實際安全生產“二合一”的教學體驗，激發了學生的創新思維與積極性，增加學生的動手能力，也向社會提供更多符合時代發展與需求的從事安全工作的人員。

參考文獻：

[1]劉秀玉，張浩，朱慶明.多學科交叉的安全工程專業實踐教學體系構建[J].安徽工業大學學報，2012，29（6）：134-137.

[2]鄧洪波，王林元，劉顯斌，等.多元綜合教學方法在“安全系統工程”課程教學改革中的探索[J].西部素質教育，2018，4（24）：117-118+121.

[3]余修武，葉勇軍，蔣復量，等.“科教融合、校企合作”雙翼模式下的人才培養初探——以安全工程為例[J].高教學刊，2018（01）：10-12.