工程教育专业认证背景下安全工程专业课程教学改革——以《火灾与爆炸灾害控制》相关课程为例

易灿南，胡 鸿，易玉枚，左华丽，郭胜利

(湖南工学院安全与环境工程学院，湖南 衡阳 421102)

工程教育在我国高等教育中占有重要地位，是促进产业转型升级、实施国家重大发展战略的重要保障。专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。2016年，我国成为《华盛顿协议》正式会员，标志着我国工程教育专业认证体系实现国际等效，为深化工程教育改革提供了良好契机。工程教育专业认证“以学生为中心，以能力为导向”，这就要求课程体系、课程目标、授课内容和方法都应围绕学生、对标能力培养来组织[1]。课程体系与工程教育专业认证“毕业要求”紧密相关——课程体系应支撑“毕业要求”，为达成专业培养目标提供支持。为达到“毕业要求”，需要对其进行指标分解，明确各“毕业要求”指标与课程的对应关系，授课教师应根据课程特征，对培养目标、授课内容、教学方法、教学手段和考核方式等进行改革，对其进行评价，并根据评价结论指导下一轮教学活动。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》指出，要“改革教学内容、方法、手段”，“把改革创新作为教育发展的强大动力”[2]。2017年，“天大行动”提出通过“增强师生互动，改革教学方法和考核方式，形成以学习者为中心的工程教育模式”[3]来培养新工科人才。由此可见，课程教学内容优化及其教学方法方式革新是实现工程教育专业认证目标的关键。

安全工程专业主要培养服务于企事业单位且具备安全监测、安全管理、安全评价与安全设计等能力的安全工程技术人才，是促进社会持续稳定发展的基本保障[4]。安全工程专业积极参与工程教育专业认证，到目前为止，全国已有30所高校的安全工程专业通过了工程教育专业认证[5]。安全工程专业认证工作的开展，充分促进了各高校根据自身的办学特色确定专业方向(如建筑安全、矿山安全、核安全、化工安全和工业安全等)，推动深化教学改革，提高教学质量。安全工程的研究对象是人类生产、生活活动中发生的各种事故，而火灾与爆炸事故是工业生产、生活中常见的事故，具有突发性、重复性、灾难性等特点，严重威胁到人类的生命安全，因此火灾与爆炸事故是安全工程的主要研究对象之一。《火灾与爆炸灾害控制》相关课程是安全工程专业的核心课程：①属于专业必修课，专业认证中的“防火防爆实验”、“火源监控实验”、“构件缺陷实验”和“粉尘检测与分析实验”等专业实验均与该课程有关[5]；②火灾与爆炸安全是行业安全的普遍性工作内容，各领域各行业的火灾防控、消防工作是重点工作内容。因此，围绕《火灾与爆炸灾害控制》相关课程理论及实践教学活动进行教学改革，着重培养学生火灾与爆炸灾害控制的工程实践能力，对促进消防安全有着重要的意义。

本文关注《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的教学改革，通过对比分析国内外安全工程专业课程体系以及《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的开设情况，明确该课程内容体系和能力体系，并结合安全工程教育专业认证中的“毕业要求”，对该课程的教学目标、教学内容体系、教学方法、考核体系以及教学评价进行改革，以促进“毕业要求”的达成。

1 国内外安全工程专业人才培养以及《火灾与爆炸灾害控制》相关课程开设和教学改革情况

1.1 国外安全工程专业人才培养及《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的开设情况

国外尤为关注公共健康[6-7]问题，国外安全工程相关专业研究领域为职业安全健康、环境安全健康、老龄人口健康、儿童安全健康、体育娱乐活动与设施中的安全健康问题以及交通安全、灾害等与社会可持续发展密切相关的课题，研究对象大体可概括为人类活动(广义生存活动，包括娱乐、休闲) 中的安全、健康相关因素与损失控制[8]。其中，职业安全健康是公共健康学科领域的重要部分，主要解决企事业单位职业活动中的人身安全健康与财产损失等问题[9]。从专业设置和课程体系来看，国外安全工程专业主要研究职业安全健康，如澳大利亚巴拉瑞特大学的职业医疗和安全专业，中央昆士兰大学的职业安全健康专业，美国南哥伦比亚大学的职业安全与健康专业和南加州大学安全与系统科学学院[10-11]。国外安全工程专业设置了大量的通用安全科学课程，以便解决各个行业中具有共性的安全健康问题，并设置了少量的行业(涉及工业、农业、教育和运输业等) 背景课及行业安全课程，辅之以一定比例的医学、心理学类课程，使学生重点掌握通用安全科学技术方法知识，学生的就业岗位主要是各个职业领域的安全管理人才。国外安全工程专业人才培养方案通用程度高、工程技术性较弱，主要关注工业卫生问题[12]，在课程体系特征方面，如英联邦国家安全学科教育中方法论课程、工程技术课程、心理学课程和医学课程所占比例分别为60%～70%、20%～25%、10%～15%、10%～15%，美国的这些课程所占比例则为50%～60%、30%～40%、5%～10%、5%～10%[8-12]；在《火灾与爆炸灾害控制》相关课程设置方面，职业安全健康相关专业鲜少开设《火灾与爆炸灾害控制》相关课程，或者仅开设导论课程，如美国南哥伦比亚大学职业安全与健康专业开设的《消防导论课》课程，而《火灾与爆炸灾害控制》相关课程仅在火灾科学和消防工程相关专业开设，如美国苏必利尔湖州立大学的火灾科学专业。

综上可见国外安全工程专业均未系统开设《火灾与爆炸灾害控制》相关课程，且国外安全工程相关专业的人才培养目标以及课程体系均与国内存在较大的差异，可为我国安全工程专业人才培养方案的制定提供一定的参考。

1.2 国内安全工程专业人才培养及《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的开设情况

国内各高校的安全工程专业课程体系设置存在较大的差异，这与我国安全工程专业行业化特色有关[13-15]，如南华大学安全工程专业设置了核安全、建筑安全和化工安全3个方向[6]，湖南工学院设置了工业安全和建筑安全2个方向[17]，四川师范大学设置了建筑安全和矿山安全2个方向[18]，中国石油大学安全工程专业主要培养具有石油特色的安全工程人才[19]，大连交通大学开设轨道交通安全特色专业[20]。国内安全工程专业均开设了《火灾与爆炸灾害控制》相关课程，但名称不尽相同[17-18]，如《防火防爆技术》、《防火防爆安全技术》、《防火防爆工程学》、《建筑消防技术》、《火灾与爆炸灾害控制》和《消防工程学》等。在课程设置上：①一些学校开设了《燃烧学》、《防火防爆技术》和《消防工程学》课程；②一些学校仅开设后两门课程；③还有一些学校仅开设了《火灾与爆炸灾害控制》课程。

1.3 国内《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的教学改革情况

由于我国各高校《火灾与爆炸灾害控制》相关课程开设的名称不一样，本文分别以“防火防爆”、“火灾爆炸”、“消防工程”“燃烧学”为检索关键词在中国知网、万方、维普等数据库进行了检索。此外，由于我国高校众多专业均开设了《消防工程学》相关课程，如消防工程专业、建筑环境与能源应用工程专业、给水排水专业和安全工程专业等，不同专业设置下该课程的培养目标均不一样，因此在已有文献中筛选安全工程专业，如“消防工程+安全工程”。国内《火灾与爆炸灾害控制》相关课程教学改革研究的相关文献汇总见表1。

表1 国内《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的教学改革情况

续表1

作者课程名称研究对象研究内容备注雷柏伟[46]《消防工程学》理论教学教学方案设计、授课结构调整消防工程学张爱然等[47]《消防工程学》理论教学教学内容、改进教学方法和改革考核方式消防工程学李霞等[48]《建筑消防工程学》理论教学教学内容、课堂教学手段建筑消防窦国兰[49]《燃烧学》理论教学结合课堂知识进行科研创新训练燃烧学伍永福等[50]《燃烧学》实验教学数值模拟燃烧实验燃烧学王海燕[51]《燃烧学》理论教学教学策略燃烧学李庆钊等[52]《燃烧学》理论教学研究式教学新模式燃烧学阳富强等[53]《燃烧学》理论教学教学内容、实践教学、教学方法、教学团队建设、期末考核燃烧学李贤斌[54]《燃烧学》理论教学教学模式改革燃烧学

综上可见，国内《火灾与爆炸灾害控制》相关课程设置和培养目标具有如下特点：①在课程体系设置上，一些学校组合开设了《防火防爆技术》和《消防工程学》课程，重视学生火灾爆炸风险辨识分析和消防相关技能的培养；②部分研究型高校开设了先导课程《燃烧学》，鼓励学生参与科研创新。因此，对于安全工程专业学生而言，火灾爆炸风险辨识以及消防工程技术是其学习的重要内容，也是实现工程教育专业认证“毕业要求”的基本保障。

2 工程教育专业认证背景下安全工程专业《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的教学改革

2.1 教学目标

湖南工学院安全工程专业将《火灾与爆炸灾害控制》相关课程单列，未开设《燃烧学》和《防火防爆》等先导课程，近年来在综合考虑工业生产需要以及毕业生工作反馈的基础上，将《火灾与爆炸灾害控制》相关课程定位为“系统掌握火灾爆炸隐患的辨识、评估和控制的知识方法，并能基于相关消防技术标准，对建筑消防进行设计、分析和评价且能提出改进措施的能力”[24]。2016年，湖南工学院安全工程专业启动工程教育专业认证工作，经过多方调研与反馈确定了安全工程专业毕业能力要求，以此为基础，重新定位《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的培养目标为“通过本课程学习，使学生掌握火灾、爆炸事故的发生机理、特点和规律以及火灾与爆炸灾害控制理论和工程措施，并了解可燃易爆危险化学物品的类型、燃爆特性以及相关场所火灾与爆炸危险等级，能对企业或工程中的火灾与爆炸隐患进行有效辨识、评估，并能针对火灾与爆炸事故隐患提出有效的控制措施；熟悉建筑消防设施的类型、组成、原理、维护，并能进行简单设计”。此教学目标进一步明确了《火灾与爆炸灾害控制》相关课程培养能力指标体系，促进了教学改革的开展。

2.2 教学内容体系

2.2.1 理论教学内容

依据以上教学目标，《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的教学内容体系包括两大部分：火灾与爆炸危险辨识、评估及控制；建筑消防设计。根据此目标，设计了该课程的授课内容体系(见图1)：防火与防爆技术是基础理论部分，该部分主要讲述火灾、爆炸基本概念以及防火防爆技术措施，主要培养学生火灾与爆炸危险辨识、评估及其事故防控与事后处置能力；《建筑消防工程学》课程是工程应用部分，该部分主要讲述建筑消防基本知识以及主要建筑消防设施的原理与设计计算，主要培养学生建筑消防设计、维护和保养的能力。当前我国《火灾与爆炸灾害控制》课程相关教材及其内容见表2。

表2 《火灾与爆炸灾害控制》课程相关教材及其内容

由表2可见，任何单一教材都不能完全涵盖《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的教学内容，在实际教学中需要综合多本教材的内容进行讲解。目前湖南工学院安全工程专业采用《防火与防爆技术》和《建筑消防工程学》教材也难以完全满足教学要求，需要补充《燃烧学》等教材内容。

2.2.2 实践教学内容

《火灾与爆炸灾害控制》相关课程实践性非常强，应合理设计实践教学内容体系，训练学生考虑工程设计对社会稳定、环境保护、职业健康安全、法律保障以及文化建设产生的影响，并具备以下能力：

图1 《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的教学内容体系思维导图Fig.1 Mind map of the teaching contents of the course of Control of Fire and Explosion Calamity

①采集火灾与爆炸以及消防设施相关数据，识别火灾与爆炸潜在的风险，评估风险等级，提出控制方案；②正确应对火灾、爆炸灾害事故，具备事故处理处置的技术和能力；③针对建筑功能和特征，设计简单消防系统；④分析火灾与爆炸技术防控措施以及消防设施设计和布置上的不合理性并进行改进设计。为达到以上目标，《火灾与爆炸灾害控制》相关课程需要加强实践教学环节，构建以理论教学为中心、多方位实践教学相辅助的课程体系，见表3。

表3 《火灾与爆炸灾害控制》相关课程实践教学内容体系

2.3 教学方法

《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的实践性特征决定了教学过程中教学方法的多样性：①需要根据教学内容采用案例分析、小组学习和项目训练等形式，培养学生主动学习和团队合作的能力；②课堂授课过程中需要灵活运用各种教学方法，如启发式教学、导入式教学和场景式教学等方法，激发学生学习的积极性；③在教学组织过程中，也应根据授课内容的特点，采用多种教学手段相结合的方法进行教学，如多媒体教学、板书教学、实物教学和模型教学等。

2.4 考核体系

(1) 理论教学内容考核：构建包含教学过程中学生参与程度和表现的考核指标体系，确定到课率、课堂表现、作业、小测验、课内大作业以及课程最终考试的权重，为综合评判奠定基础。

(2) 实践教学内容考核：①课程设计，即制定包含选题、测量、设计说明书和图纸等内容的综合评分表；②实验，即制定包含实验准备、实验操作、实验结果和实验报告等内容的综合评分表；③实训，即制定包括测量、分析、结论和实训报告等内容的综合评分表；④创新实践，即制定包括选题、分析、结论和实践报告等内容的综合评分表。

由于实践教学包含4个模块，因此可将此课程实践单列或者综合考评，若要综合考评，则需确定4个模块的权重，以便进行综合评分。湖南工学院安全工程专业将《火灾与爆炸灾害控制》相关课程设计单列考核，实验列入《专业实验》考核，创新实践归入大学生创新性学习相关课程，实训列入理论教学环节考核。其中，《火灾与爆炸灾害控制》相关课程考核，按照教学过程40%和期末考试60%的比例进行总评，教学过程中各环节占比分别为出勤与课堂表现10%、作业10%、小测验和课内大作业10%、实训10%；《火灾与爆炸灾害控制》相关课程设计考核，按照选题10%、测量10%、设计说明书30%、图纸30%、答辩20%进行综合评判；《火灾与爆炸灾害控制》相关课程实验考核列入《专业实验》，根据学期所开设的理论课程确定实验项目，并根据所有开设实验项目分数取平均作为该环节的分数，单项实验项目按照实验准备、实验操作、实验结果和实验报告分别占20%、20%、20%和40%进行计分。

按照上述考核方式对湖南工学院2013—2015级安全工程专业学生进行考核，结果发现存在以下问题：①课堂中同学们积极参与讨论，领取课内大作业并且制作PPT汇报，但是由于期末考试试卷偏难，优良率基本与2011—2012级学生持平，但从课程设计以及2013—2014级学生毕业设计情况来看，学生对火灾与爆炸灾害的辨识、处置、评价以及消防设计等能力明显优于2011—2012级学生，在后期可考虑增大教学过程中学生参与度考核的占比；②实验单列考核有利于端正学生的学习态度和提高学生的积极性，但不利于课程综合考核评价，在后续可考虑将实验课列入理论课程考核环节。

2.5 教学评价改革

教学评价是指采用科学系统的方法，对课程教学目标、教学内容、教学过程、课堂教学、实践教学以及学生成绩等信息进行收集并做出判断的过程，也是促进教学改革进一步深化的有效手段。基于工程教育专业认证中的“毕业要求”，需要定期对理论和实践课程质量进行评价，以确保人才“出口质量”达到“毕业要求”。

(1) 教学过程评价，就是对教学目标、教学内容、教学方法和教学手段等进行综合评价，其包括：①满意度评价，即根据教学目标，制定课程满意度评价表，邀请授课对象(在校生、应届毕业生、知名校友以及用人单位)对其进行评价。其中，在校生满意度评价主要通过教务评分系统和调查问卷两个方面进行，重点评价教材选择、教学过程组织、教学内容、教学方法、作业和考核方式等方面的满意度，形成总结报告，为下一轮教学改革提供基础；应届毕业生、知名校友和用人单位主要通过调查问卷和访谈进行评价，重点评价课程教学内容体系的合理性，并寻找短板，完善并优化授课内容体系。根据调查结果来看，在校生、应届生、知名校友和用人单位都比较认可《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的内容体系，但是部分在校生反映应加强实验训练，部分校友建议增加建筑消防系统设计和评价内容相关课时，进一步加强建筑消防系统实践。针对这种情况，将在下一轮教学环节中开展混合式教学改革——逐步开发在线课程，通过雨课堂等平台进行翻转课堂改革。②教师互评，即以教研室为单位开展教研活动，就教学环节(目标、内容、方法和手段)等提出存在的问题与建议。教师互评主要通过教研室统一制定的听课评课教学计划进行，课后教研室集中开会就教学相关环节进行讨论，通过研讨提出教学中存在的问题，促进课堂教学的改革。③督导评价，即即学校和二级学院督导评价。由学校教评处和二级学院教学督导团听评课，评分结果反馈给教研室和相关教师。④教学小组评价，即教学小组定期开展听课活动，通过定期开展公开课、听课评课等研讨活动，以优化课程教学过程，促进教学的改革。

(2) 教学结果评价，主要包括：①成绩分析法，即统计学生考试成绩，从区分度、难度和信度三个方面考察试卷质量，并对教学效果和试卷间差异进行比较与分析。由于《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的内容体系庞大，各教师在教学重点和难点上存在一些分歧，而且每年出卷教师不一致，从而造成试卷裸分成绩整体偏低的情况，通过调研，后期将考虑采取教学小组集中确定考试范围和题型且小组成员一一审核的方式构建并丰富试题库，专人负责每年度更新案例；②评分表分析法，即基于工程教育专业认证中的“毕业要求”中的指标点，制定《火灾与爆炸灾害控制》相关课程实践项目评分表，为实践项目合理评分奠定基础。如以课程设计为例，按照前述中课程设计考核方式，从“开展研究并形成图纸、报告、工程图纸”和“具有良好的沟通和交流能力”两个方面进行5级评分；③达成度评价，即基于工程教育专业认证中的“毕业要求”中的指标点，制定《火灾与爆炸灾害控制》相关课程理论项目达成度计算公式，明确该课程对于各指标点的达成程度。

此外，还邀请高校从事《火灾与爆炸灾害控制》相关课程教学与科研的专家对该课程教学内容体系和教学方式等提出宝贵的意见，学习其先进的教学理念并思考提升安全工程专业人才培养的有效途径。

3 结 语

工程教育专业认证是促进安全工程专业教育国际化的一个重要途径，为合理确定《火灾与爆炸灾害控制》相关课程培养目标和教学内容体系，本文对比了国内外安全工程专业课程体系以及《火灾与爆炸灾害控制》相关课程的开设情况，分析了该类课程的内容体系和能力体系，并结合工程教育专业认证中的“毕业要求”，确定了《火灾与爆炸灾害控制》相关课程中的授课内容体系以及以理论教学为中心，实训、实习、课程设计和创新实践为核心的实践教学体系。同时，为了促进安全工程专业人才培养目标的达成，提出了应构建重视参与程度的课程考核体系以及包含多方评价的课程评价指标体系，以促进教学的改革。