安全检测技术课程在实验教学中的改革与实践

陈志峰，李 峰，徐立军

(1.新疆工程学院安全科学与工程学院，乌鲁木齐 830091； 2.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京 100083； 3.新疆工程学院科研处，乌鲁木齐 830091)

为避免在煤矿生产中出现瓦斯爆炸、煤尘爆炸、瓦斯涌出、透水、火灾等事故，不仅要实现生产的自动化、智能化，还要培养一批掌握现代化技术的工程技术人员。安全检测技术课程要求学生掌握主监测监控系统的安装调试、数据参数设置、通讯设置、各类传感器的安装和使用、传感器的标定、各类检测仪器的操作等，进而保证安全生产[1]。

1 安全检测技术实验教学中存在的问题

安全检测技术这门课程的理论部分占比接近80%，仅让学生掌握实验课的知识点是远远不够的，会导致学生不能系统地掌握安全检测技术的各项操作，实验教学中验证性实验占比大，学生很难把实验内容与企业的实际生产有机结合，现有教材里的知识点已落后于煤矿企业实际生产中的安全检测技术[2-3]，造成学生所掌握的知识和基本操作技能无法与企业现有的技术对接。安全检测技术涉及电气、通信、煤矿开采等学科，但学生从书本上掌握的知识点非常有限，只能局部掌握检测技术知识，且教学所用的实验设备未能及时更新，与企业现有技术脱节。

2 实验教学内容及改革措施

2.1 实验实训教学内容

安全检测技术课程主要涉及煤矿主监测监控系统，煤矿通信系统，检测仪器的安装、操作和使用，气相色谱仪对有毒有害易燃易爆气体的测定，便携式检测仪的操作等实验教学内容，每一项实验内容与教材呈对应关系[4]。

2.2 实验教学改革措施

当前的煤矿开采已运用了多种方式的监控和检测技术，不断改进实验方式，结合实验室已有的监控系统和检测设备，制订行之有效的操作规程，实验内容应切合安全检测技术这门课程，不仅巩固了学生的理论知识，同时也验证了所学的理论知识，在掌握基础理论的同时还要不断进行实验拓展[5]。实验教学中，应减少验证类实验比例，增加综合类、设计类实验比例，通过小组竞赛、鼓励学生参加大创比赛、加强实验室的对外开放力度、完善实验室仪器设备的管理制度等手段优化现有的教学模式，实验教学改进如图1所示。

改进后的实验课加强了实验的机动灵活，以往教师讲解、示范，学生操作，无法提升学生对实验的重视和兴趣，教师也不易了解学生对实验的掌握程度。为解决这一问题，采用如下方法：改进实验教学方法，在实验前，应用煤矿安全技术虚拟仿真软件在仿真矿井内对传感器、检测仪器进行仿真操作，结合现代化仿真矿井模型了解检测、监控、井下的主站和各类传感器的安装和分布，掌握系统各元件的功能和原理，使学生加深系统和空间的概念，并检测操作设备、监测监控系统主站的参数设定。

图1 安全检测技术实验课的创新教学方法Fig.1 Innovative teaching method of the experimental courses of security detection technology

加强学生动手能力的培养，检测、监测仪器的数据准确性对安全保障起着决定性的作用，在标定传感器时，以CH4、CO、H2S、CO2气体为例，用1%的CH4、26PPmCO、6.7PPmH2S、310PPmCO2标气来标定传感器、检测仪的显示值和报警值，如果存在误差，学生就要修订瓦斯传感器的显示值[6]，从表1可以看出，通过标气标定的瓦斯报警检测仪超出允许误差范围，需进行标定。通过实验，学生了解了传感器、检测仪器的安装和操作，掌握了煤矿有毒有害易燃易爆气体的监测、检测技能，认识到了这些实验仪器对煤矿安全生产的重要性，同时也锻炼了学生分析判断问题的能力。

表1 检测仪器及传感器标定Tab.1 Testing instrument and sensor calibration

在实验课的创新学习中，学生要阐述实验过程和所学知识，锻炼了学生的知识总结能力，也加深了学生对知识的记忆，教师也能够了解学生对实验的掌握程度，提升教学的针对性。安全检测技术的实验教学分为综合类、设计类、演示类、验证类等实验类型，对于煤矿掘进工作面各类传感器的分布问题，应采用设计类、综合类实验，这样易与生产实际相结合，如图2～图3所示。

图2 掘进工作面传感器分布图Fig.2 Distribution diagram of driving face sensor

图3 瓦斯传感器标定Fig.3 Gas sensor calibration

图2要求学生在做实验前先画出各类传感器的安装位置和所起作用，图3进行线路连接、通电检测和标定，这种将综合类实验和设计类实验有机结合的方式，使学生对煤矿掘进工作面的工作方式有了一定的了解，再结合《煤矿安全规程》的要求，设计传感器、工作站的安装方案，进行参数设定和调试，与企业的实际生产相结合，运用这种教学方法，大大提高了学生的学习兴趣和创新能力。

为了让学生尽快掌握实验方法，新疆工程学院煤矿安全实验教学示范中心编写了一套完整的实验指导书，要求学生提前预习，对实验具有初步的认识，为了让学生尽快掌握仪器的操作方法，要求教师提前熟练掌握仪器的操作方法，再结合仪器的操作原理，编制出通俗易懂的仪器操作规程，对学生快速掌握仪器的操作方法起到了促进作用。改变以往的实验课程安排，重视培养学生的设计能力和动手能力，对实验班级进行分组，将实验分成几个模块，即主监测监控站的参数设置、通信系统参数设置、传感器的使用及安装、传感器的标定等，各小组在实验前要做好每个模块的实验设计，完成一个模块的实验并符合要求后，可进行另一个模块的实验，大大提升了实验效率，各小组可以分享实验心得，教师及时给予指导。细化实验成绩的评判标准，将学生的实验设计、实验数据的准确度、学生的动手能力、完成实验的质量、考勤等内容纳入学生实验成绩的综合评定中，提高了学生实验的创新能力和积极性。

在学生具有一定的安全检测技术理论和实验基础后，可在教师指导下自主设计项目，鼓励学生参与大学生创新实验或参与教师的科研课题，并积极参与相关比赛，不仅让学生学习了专业的前沿知识，也开阔了学生的视野，2019年2016级学生参加的第五届全国高校安全科学与工程大学生实践与创新作品大赛中，《风机的智能控制系统》获一等奖，《气瓶柜安全防护及报警装置》获三等奖。

3 结语

安全检测技术应用广泛，企业的生产智能化程度越来越高，特别是煤矿企业的井下生产逐步走向智能化、无人化，安全检测技术这门课程就显得尤为重要，要求教师创新教学方法，提升理论教学和实践教学能力。新疆工程学院的实验教学依托煤矿安全实验教学示范中心与煤矿机电工程研究中心等平台，引进了大量先进的实验设备，改进了实验教学方法，加强了学生的动手能力和实验设计能力，为其他专业课提供了切实可行的教学改革思路。