基于認知主義學習理論的《安全檢測與監控》課程教學改革與實踐

[摘要]針對當前《安全檢測與監控》教材重理論輕實踐、與應用型人才培養目標不匹配、教學手段較為單一學生被動式學習、理論與實踐相脫節難以展示火災、爆炸等真實場景、學習過程量化考核不足等問題，從教學內容、教學方式、評價方式等方面開展改革，滿足復合型、創新型安全工程專業人才培養要求。

[關鍵詞]安全檢測與監控；認知主義學習理論；教學改革

[中圖分類號]G40" " " [文獻標識碼]A

[DOI]：10.20122/j.cnki.2097-0536.2024.01.053

一、當前課程教學存在問題

《安全檢測與監控》是安全工程專業開設的一門專業必修課，適用于安全工程專業大三學生。近年來，一些高校圍繞各自辦學特色，針對《安全檢測與監控》課程做了部分教學改革。雖然是同一門課程，由于專業背景差異較大，人才培養側重點有所不同，因此兄弟院校此課程的教學改革成果難以直接應用于本課程中[1-4]。目前我校本課程教學存在以下幾方面問題，一是教學內容中理論推導較多，既晦澀難懂也與培養具備檢測、評價等基本能力和素質的應用型人才培養目標不匹配；二是授課方式以課堂講授為主，輔以簡單的實驗，教學手段稍顯單一，互動性不夠強，學生參與課堂不夠；三是課程需要分析可燃、有毒、腐蝕等危險物質的溫度、壓力、氣體濃度等參量，現有的演示性實驗、視頻展示和驗證性實驗難以達到良好的教學效果；四是缺乏對學習過程的量化考核，難以調動學生的積極性和主動性。

認知主義學習理論指出學習是主動的發現并形成認知結構的過程，通過發現學習而獲得知識，通過有意義的學習將知識轉換成構建認知的一部分，再通過學習評價完善認知的構建[5-6]，學生不應是被動、消極的知識接受者，而應該是主動、積極的知識探究者。這一理論與當前“以學生為中心”的現代教學理念不謀而合，是指導課程開展教學改革的有力理論支撐。針對當前《安全檢測與監控》教學中存在的問題，圍繞認知主義學習理論，對本課程教學內容、教學方式、評價方式進行改革，對激發學生學習動力、調動學生學習的主動性、積極性將非常有意義。

二、課程教學改革思路

一是整合教學內容。依據認知主義學習理論，調整現有教學內容，減少理論推導，更新涉及的法規與標準，進一步擴展應用層內容，體現學習過程中學生的主體作用，激發學生學習興趣。

二是改進理論教學模式。在認知主義理論的指導下，將線上教學與線下教學相結合，選擇合適的學習模式，適應學生的認知特點，引導學生自主理解并接受知識，實現“有意義的學習”。

三是改進實踐教學模式。將VR技術引入實踐教學環節，在認知主義學習理論的指導下，給學生提供具有交互功能且貼近實際的實踐教學場景，加深學生現實體驗感、加深對知識的理解。

四是完善課程考核方式。進一步加大過程性考核力度，借助“藍墨云”平臺，把學習過程通過量化的形式納入考核范圍，引導學生積極參與全過程的課程學習，實現“發現學習”。

三、課程教學改革措施

（一）整合教學內容

我校安全工程專業選用教育部高等學校安全工程學科教學指導委員會組織編寫的《安全檢測與監控》作為課程的教材，通過前期教學改革已將主要內容調整為緒論、過程參數檢測與監控、氣體檢測與監控、工業噪聲檢測、無損檢測技術、火災信息檢測與監控等6個章節。但是當前教材中大量篇幅介紹各類傳感器的工作原理，涉及工程熱力學、工程動力學、材料力學、電路等專業知識，內容晦澀難懂，且大部分基礎知識與本課程目標不匹配，如果將此部分內容作為重點，將大大降低學生的學習興趣。

認知主義學習理論認為，學生不是被動、消極的知識接受者，而是主動的、積極的知識探究者。為進一步體現學習過程中學生的主體作用，作者打破現有教材章節設置，圍繞課程目標，重新選擇并組織教學內容，淡化理論推導部分，并對現有教材中涉及的標準、規范等進行更新，基于認知主義學習理論，使學生通過發現學習獲得知識，形成安全檢測與監控的整體概念。如將第三章第六節“傳感器設置與維護”中涉及的國家標準《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》（GB50493-2009）更新為《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》（GB/T50493-2019），進一步明確了傳感器安裝要求，細化了安裝準則。

（二）改進理論教學模式

在認知主義理論指導下，作者對本課程每一章節的知識點進行分解，通過“藍墨云”平臺選擇合適的學習模式，適應學生的認知特點。在備課中將每一章節的知識點按難易程度分類，借助“藍墨云”班課提前將本節課授課概要上傳到“資源”中，通過課前測試使學生提前學習并掌握基本概念，借助問卷調查、投票、頭腦風暴等，將關鍵知識點拋出，并引導學生主動思考，讓學生“發現學習”；線下教學主要對難以理解的知識點和學生課前反映比較集中的問題進行有針對性的講解，用實例吸引學生興趣，引導學生自主理解并接受知識，實現“有意義的學習”；通過自我展示、小組討論等方式充分表達自己的觀點，存在的疑問也會通過二次學習與反復討論之后解決，有助于加深學生理解，將知識真正納入學生的認知構建中，同時采用課中測試、課后作業、易錯內容回顧等方式進一步鞏固學習成果。

（三）將VR技術引入實踐教學

本課程所授內容主要為生產過程參數檢測與監控方法，如正常生產過程中溫度、壓力、流量、物位、氣體濃度等的檢測與監控以及泄漏追蹤檢測等。考慮安全性，難以帶領學生到企業一線參觀或動手實驗，當前開展的演示性實驗和驗證性實驗均與實際存在較大差距。認知主義學習理論認為良性的外部刺激有助于激發學生學習興趣，更好的開展“發現學習”。根據上述理論，本課程將VR技術（虛擬現實技術）引入教學環節中，對教材中的內容進行提煉，在認知主義學習理論的指導下，開發了木制家具廠打磨車間、噴漆車間、典型市政有限空間、飼料廠粉碎工段等場景，可對場景隱患排查中涉及的法律法規、標準規范、檢查方法、安全生產現場隱患辨識、排查等知識進行學習；同時運用三維建模、特效動畫展示的方式，可對有毒有害氣體檢測儀的工作原理、結構組成等內容進行VR教學。

（四）完善考核方式

認知主義學習理論主張要查明學習者的學習心理基礎，通過激勵學生提高自己才能的欲求，從而提高學習的效率；同時還要分析學習者，對學生的學習效果加以評價，以便確定如何設計教學才能夠達到最佳效果。《安全檢測與監控》最初采用平時成績50%、考試成績50%的方式進行考核，其中平時成績中考勤5%、實驗20%、課后作業5%、課堂貢獻20%；調整后采用平時成績（課堂表現、隨堂測驗、課后作業、課程報告）、期末考試相結合的考核方式。其中平時成績=課堂表現（20%）+隨堂測驗（5%）+課后作業（5%）+課程報告（實驗）（20%）。學生整個學習過程中的狀態直接決定了課程知識點掌握情況，與課程成績正相關，是課程學習效果較為客觀的重要判斷依據。為較好的對學生學習過程開展評價，增加了“隨堂測試”比重，借助“藍墨云”平臺將授課過程中階段性測試結果納入考核，作為學生知識掌握程度的過程化量化指標，欲通過此種考核方式使學生注重平時知識的理解和掌握、有效避免考前突擊的現象。

“藍墨云”經驗值較高的學生，絕大部分總評成績較高。“藍墨云”經驗值與學生主動參與課堂討論、認真學習教學材料、按時完成課后作業、高質量完成隨堂測試等緊密相關，是學生日常學習態度的直觀表現，也客觀反映了學生日常知識點掌握的情況。通過分析對比，直接驗證了學生平時成績與總評成績正相關的設想，改進后的考核方式初步實現了學習過程化考核的目的。

教學改革前后兩個教學班總評成績分布（如圖1所示），通過對比可明顯看出，完善考核方式后，由于進一步注重學生平時學習效果的累積，成績更為客觀；與去年教學班成績分布相比，更符合正態分布。

四、結語

按照復合型、創新型安全工程專業人才培養及安全工程專業認證的要求，根據專業培養方案，開展基于認知主義學習理論的《安全檢測與監控》課程教學改革與實踐探索；通過整合優化現有授課內容，將線上課堂與線下課堂相結合，把VR技術引入實踐教學環節，加大過程性考核力度等方式，使課程實現既注重基礎又突出實用的目的；令學生能真正掌握安全檢測與監控的方法，能夠運用儀器設備正確有效的收集安全狀況信息，掌握現場設備運行狀態，具備一定安全檢測監控系統設計能力；有助于培養具有高度社會責任感和良好科學、文化素養，系統掌握安全工程專業基礎理論、專業知識，富有創新意識和工程實踐能力，德智體美勞全面發展的高素質應用型人才。

參考文獻：

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[2]王凱，蔣曙光，吳征艷，等.煤礦安全監測監控課程教學改革及效果分析[J].當代教育理論與實踐，2015，7（2）：42-44.

[3]阮毅，光磊.《安全檢測與監控》課程改革思路探討[J].化工管理，2018（34）：14-15.

[4]曹禮梅，楊驥，丁雷，等.凸顯“化工－環境”特色的安全檢測與監控本科課程建設探索[J].化工高等教育，2018，35（6）：55-59.

[5]謝婧.認知主義學習理論概述[J].文教資料，2016（28）：101-102.

[6]于曉娜.行為主義、認知主義、建構主義理論指導下的英語詞匯教學理論探究[J].林區教學，2014（8）：60-61.

基金項目：本文系2020年北京市石油化工學院教育教學改革與研究重點項目，項目名稱：基于認知主義學習理論的安全檢測與監控課程教學改革與實踐（項目編號：ZD20201003）

作者簡介：

李陽（1984.4-），女，漢族，北京人，博士，講師，研究方向：安全生產信息化技術；

亢永（1978.12-），女，漢族，安徽宿州人，博士，講師，研究方向：公共安全管理；

康健（1984.2-），女，漢族，吉林遼源人，博士，副教授，研究方向：安全工程范式教學；

代濠源（1989.9-），男，漢族，河南淮陽人，博士，講師，研究方向：安全工程范式教學。