國家重點實驗室對安全工程學科建設和本科生培養作用探析

倪廉欽，高杰

（1.安徽理工大學 深部煤礦采動響應與災害防控國家重點實驗室，安徽 淮南 232001；2.山西金暉萬峰煤礦有限公司,山西 孝義 032300）

《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案的通知》重點強調了高校著力于人才培養的核心地位[1-3]。安全工程學科是我校重點創建的一流學科，是我省高等學校I 類高峰學科。本科生的實驗課程是安全工程學科教學過程中的重要環節，是課堂理論教學的有機組成部分。高校實驗室是啟迪本科生創新思維，提高創新能力的重要教學場所。國家重點實驗室既是推進高校“雙一流”建設的客觀要求，也是一流學科建設和發展的重要載體[4-6]。

一、國家重點實驗室概況

1.實驗室籌建過程

安徽理工大學依托礦業工程、安全工程兩個國家級特色專業，集全校之力集中推進實驗室申報建設，于2013 年入選安徽省重點實驗室，2018年正式獲批深部煤礦采動響應與災害防控國家重點實驗室[7]，運行期5 年。

2.實驗室設施

實驗室現擁有獨立的實驗大樓一座，總面積2.46×104m2。現存放實驗設備100 余件，總價值超16000 余萬元，其中50 萬元以上設備30 余件，如：國際領先的MTS-816 型巖石力學測試系統、CT 掃描系統、自主開發研制的KDWSS-II 大型雙軸光彈試驗儀、瓦斯煤巖動靜組合加載系統、3000KN微機控制電液伺服壓力試驗機、三軸加載固流耦合驅替滲流監測裝置、YTR（D）型瑞利波探測儀、BPT-CD800 型爆破試驗機、KJ550 型沖擊地壓實時在線監測預警系統、PCI-2 型巖石超聲動態監測系統、GDC-812 型瓦斯煤巖體氣固耦合參數測試儀、HCA-1 型瓦斯吸附擴散特性測定裝置、SZW-1000 型三向加載瓦斯煤巖測試系統、DT-MSDMS 型水力壓裂煤巖應力位移監測裝置等。已建成含瓦斯煤巖損傷、破壞微細觀全時演化監測實驗室，動靜加載下氣固耦合煤巖沖擊動力學特性實驗室，采動災害監測信息三維全景顯現及實施預警平臺、煤礦復合動力災害遠程監管預警大數據軟件平臺、GZ-ROBOT-06A 型機器視覺機電綜合創新平臺、IC-MVDT 型人工智能深度機器視覺動態跟蹤綜合實驗平臺等。

3.科研團隊及研究成果

實驗室現有科研人員130 余名，其中院士4人（全職1 人，特聘3 人），高層次科研骨干20 余人，高級職稱人員約占研究人員的80%。實驗室采用PI 團隊運行機制，以學術帶頭人為核心，合理配置人力、設備等資源，集中尖端科研力量，組建了由行業領域知名的專家學者組成的10 余只PI團隊，先后承擔國家“973”、“863”、國家重點研發計劃等項目9 項，國家自然科學基金重點項目、國家自然科學青年基金等科研項目200 余項，以及多項省部級科研項目和校企合作科研項目。實驗室立項獲批以來，取得了諸多研究成果。2019 年度新增省級以上科研項目20 余項，其中國家級項目10 余項，新增橫向項目70 余項，發表學術論文110 余篇，其中SCI、EI 檢索等高質量學術論文70余篇，授權發明專利30 余項，獲省部級科技進步獎5 項，其中一等獎4 項。

二、國家重點實驗室促進學科建設和本科生培養

1.國家重點實驗室促進安全工程學科建設

高校“雙一流”建設，其本質就是一流的學科建設。學科建設是高校建設的核心，是提高教學、科研水平核心競爭力的基礎。據筆者統計，截止2020年，全國開設安全工程本科專業的高等院校共有152 所，其中依托高校建設國家重點實驗室的高校共有25 所。國家重點實驗室與安全工程學科建設密切聯系，二者相輔相成。具有明顯優勢的安全工程專業是國家重點實驗室發展的基礎，安全工程學科建設的同時促進了國家重點實驗室的良好運營。另一方面，國家重點實驗室建設的不斷完善支撐了安全工程專業學科建設，推進了學科與專業的協調發展，為高校安全、采礦、機械、電氣、地質、人工智能等多學科的交叉、滲透創造了有利條件。實踐證明，國家重點實驗室承載著一流大學、一流學科的建設，是高校實現“雙一流”的有力保障。

2.國家重點實驗室促進安全工程學科本科生培養

培養創新型人才是“雙一流”建設的重要目標之一，同樣是衡量一流大學的標尺。傳統基礎理論課程的教育方式或多或少制約著本科生的創新思維和動手能力。安全工程專業本科生的培養目標是在掌握相關理論基礎知識的基礎上，具備專門從事安全工程設計、研究、檢測、評價、監察和管理等工作能力的復合型工程技術專業人才。實驗教學更加貼近學生和實踐，更是安全工程理論教學的軟支撐。充分利用國家重點實驗室先進的實驗設備、專業的科研人員等優勢資源開展實驗課程教學，通過實驗課程的學習，了解設備使用方法，提高創新意識，有助于發散學生思維，起到鞏固理論知識的作用。因此，國家重點實驗室對于本科生的培養具有較強的促進作用。

國家重點實驗室設備設施先進，科研人員學術水平過硬，能夠為實驗課程教學提供良好的教學環境，但因實驗室獲批時間相對較短，實驗課程教學管理機制仍需不斷完善，教學職能需進一步提升。

三、實驗課程教學職能提升對策

1.實驗課程教學難點

（1）國家重點實驗室以地礦為特色，圍繞安全工程領域開展了煤炭安全精準開采、瓦斯及動力災害防治、智能通風與防滅火、粉塵防控與職業健康、爆破安全與防控技術以及公共安全與應急管理等多個方面的科學研究，設定人才培養計劃時個性化突出，缺乏整體的統籌培養目標，而與培養目標相對應的實驗教學課程的設定未能滿足不同研究方向的學生的系統性培養需求。

（2）國家重點實驗室師資力量儲備雄厚，但如何將理論知識與教學課程實踐相結合仍需進一步探索。優秀的科研團隊是培養安全工程專業人才的基礎，但既具有理論知識，又擁有實踐教學經驗的“雙師型”教師較為缺乏，究其原因是國家重點實驗室獲批時間較短，部分教師需進一步提高自己的實驗教學經驗。

（3）已有的實驗課程尚無法滿足多樣化、交叉型安全工程人才培養路徑的需求。由于國家重點實驗室開設安全工程本科生實驗課程起步較晚，在實驗內容和教學實踐、實訓基地等方面仍需進一步完善才能適應現代化多學科交叉的安全工程領域人才培養需求。且實驗室的大型實驗設備和儀器多為以科研項目為支撐，自主研發或引進的科研型設備，專業性、科研性較強，而適用于本科生實驗課程教學使用的教學型實驗儀器種類較少，運用已有的儀器設備開展的實驗課程較為單一。另外，因實驗室承擔大量的縱向、橫向的科研項目，多數實驗設備用于科研項目當中，而設備用于本科生實驗教學的機時和頻次較少，教學使用率不高。

2.教學職能提升措施

（1）合理規劃人才培養模式架構，以當前社會安全工程人才的需求為導向，培養多學科交叉型人才。在原有培養計劃、課程安排、配套實驗課程教學條件下，不斷擴寬知識范圍，培養知識面全覆蓋、動手實踐能力強的安全人才。學生針對就業需求，選擇不同研究方向，但實驗室的最終目的是通過實踐課程提升學生掌握專業知識的能力。

（2）合理配置實驗課程專職教師，加強師資隊伍建設。專職教學人員是實驗課程教學的重要組成部分，實驗室僅有的4 名專職實驗人員不能夠完全承擔整個學校的安全工程專業的本科生教學任務，這就需要實驗室科研人員同樣承擔起實驗課程的教學安排。科研人員多具有博士學位，且承擔橫向或縱向科研項目，具備科研設備使用經驗和技能，但教學能力仍需進一步提升。實驗室需要統籌規劃，培養科研人員的本科生實驗課程教學能力，提高授課質量。同時，需要落實人才引進政策，積極引進優秀的實驗課程專職教師，擴大教學師資隊伍，將實驗課程教學量納入年度考核中去，提高教師教學的主動性、積極性，多方面提高實驗室的實驗課程教學能力。

（3）現階段，高校安全工程實驗課程教學多以年級、班級為單位進行，由教師講解實驗儀器、演示實驗過程后，指導學生逐一進行動手實驗，實驗方法、內容、實驗結論相同，學生成績以提交實驗報告或者課堂表現為考核標準，互相抄襲、數據修改的現象嚴重，成績差別不大，體現不出學生的實驗水平。該種實驗教學方法下，實驗內容重復、考核形式簡單，學生僅僅會操作實驗儀器，不能開發學生的思考創造能力，不能完全達到實驗課程的教學目的。實驗課程教師可以適當減少演示實驗、驗證性等基礎實驗，合理使用科研型實驗設備，多增加創新實驗，強化實驗效果。可以通過承擔的科研項目向學生介紹實驗儀器的研發與設計過程，可以實現的功能及儀器創新部分等。學生組成不同專業方向的實驗小組，通過了解實驗背景、明確實驗目的、設計實驗過程、得出實驗結論的方式，依靠小組配合，設計開展不同的實驗，并得出結論。該種方式下，各實驗小組中的學生專業互補，協同開展不同的實驗，既調動了學生參與實驗課程和科研項目的積極性，提升了學生的協作能力和創新思維，豐富了實驗課程的授課內容和考核形式，同時也提高了科研設備的教學使用率，對引導本科生接觸科學研究起到重要的指引作用。

四、結語

（1）“雙一流”建設背景下，深部煤礦采動響應與災害防控國家重點實驗室雖然設備先進，科研團隊能力突出，但在安全工程本科生實驗課程教學上的優勢尚沒有完全發揮，仍需進一步提升完善。

（2）合理規劃人才培養模式，加強師資隊伍建設，豐富課程內容，提高科研設備使用率，加強考核形式對提高學科建設、提升人才培養質量具有重要作用。