国家重点实验室对安全工程学科建设和本科生培养作用探析

2022-12-21倪廉钦高杰

鄂州大学学报 2022年4期

倪廉钦，高杰

（1.安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室，安徽淮南 232001；2.山西金晖万峰煤矿有限公司,山西孝义 032300）

《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案的通知》重点强调了高校着力于人才培养的核心地位[1-3]。安全工程学科是我校重点创建的一流学科，是我省高等学校I 类高峰学科。本科生的实验课程是安全工程学科教学过程中的重要环节，是课堂理论教学的有机组成部分。高校实验室是启迪本科生创新思维，提高创新能力的重要教学场所。国家重点实验室既是推进高校“双一流”建设的客观要求，也是一流学科建设和发展的重要载体[4-6]。

一、国家重点实验室概况

1.实验室筹建过程

安徽理工大学依托矿业工程、安全工程两个国家级特色专业，集全校之力集中推进实验室申报建设，于2013 年入选安徽省重点实验室，2018年正式获批深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室[7]，运行期5 年。

2.实验室设施

实验室现拥有独立的实验大楼一座，总面积2.46×104m2。现存放实验设备100 余件，总价值超16000 余万元，其中50 万元以上设备30 余件，如：国际领先的MTS-816 型岩石力学测试系统、CT 扫描系统、自主开发研制的KDWSS-II 大型双轴光弹试验仪、瓦斯煤岩动静组合加载系统、3000KN微机控制电液伺服压力试验机、三轴加载固流耦合驱替渗流监测装置、YTR（D）型瑞利波探测仪、BPT-CD800 型爆破试验机、KJ550 型冲击地压实时在线监测预警系统、PCI-2 型岩石超声动态监测系统、GDC-812 型瓦斯煤岩体气固耦合参数测试仪、HCA-1 型瓦斯吸附扩散特性测定装置、SZW-1000 型三向加载瓦斯煤岩测试系统、DT-MSDMS 型水力压裂煤岩应力位移监测装置等。已建成含瓦斯煤岩损伤、破坏微细观全时演化监测实验室，动静加载下气固耦合煤岩冲击动力学特性实验室，采动灾害监测信息三维全景显现及实施预警平台、煤矿复合动力灾害远程监管预警大数据软件平台、GZ-ROBOT-06A 型机器视觉机电综合创新平台、IC-MVDT 型人工智能深度机器视觉动态跟踪综合实验平台等。

3.科研团队及研究成果

实验室现有科研人员130 余名，其中院士4人（全职1 人，特聘3 人），高层次科研骨干20 余人，高级职称人员约占研究人员的80%。实验室采用PI 团队运行机制，以学术带头人为核心，合理配置人力、设备等资源，集中尖端科研力量，组建了由行业领域知名的专家学者组成的10 余只PI团队，先后承担国家“973”、“863”、国家重点研发计划等项目9 项，国家自然科学基金重点项目、国家自然科学青年基金等科研项目200 余项，以及多项省部级科研项目和校企合作科研项目。实验室立项获批以来，取得了诸多研究成果。2019 年度新增省级以上科研项目20 余项，其中国家级项目10 余项，新增横向项目70 余项，发表学术论文110 余篇，其中SCI、EI 检索等高质量学术论文70余篇，授权发明专利30 余项，获省部级科技进步奖5 项，其中一等奖4 项。

二、国家重点实验室促进学科建设和本科生培养

1.国家重点实验室促进安全工程学科建设

高校“双一流”建设，其本质就是一流的学科建设。学科建设是高校建设的核心，是提高教学、科研水平核心竞争力的基础。据笔者统计，截止2020年，全国开设安全工程本科专业的高等院校共有152 所，其中依托高校建设国家重点实验室的高校共有25 所。国家重点实验室与安全工程学科建设密切联系，二者相辅相成。具有明显优势的安全工程专业是国家重点实验室发展的基础，安全工程学科建设的同时促进了国家重点实验室的良好运营。另一方面，国家重点实验室建设的不断完善支撑了安全工程专业学科建设，推进了学科与专业的协调发展，为高校安全、采矿、机械、电气、地质、人工智能等多学科的交叉、渗透创造了有利条件。实践证明，国家重点实验室承载着一流大学、一流学科的建设，是高校实现“双一流”的有力保障。

2.国家重点实验室促进安全工程学科本科生培养

培养创新型人才是“双一流”建设的重要目标之一，同样是衡量一流大学的标尺。传统基础理论课程的教育方式或多或少制约着本科生的创新思维和动手能力。安全工程专业本科生的培养目标是在掌握相关理论基础知识的基础上，具备专门从事安全工程设计、研究、检测、评价、监察和管理等工作能力的复合型工程技术专业人才。实验教学更加贴近学生和实践，更是安全工程理论教学的软支撑。充分利用国家重点实验室先进的实验设备、专业的科研人员等优势资源开展实验课程教学，通过实验课程的学习，了解设备使用方法，提高创新意识，有助于发散学生思维，起到巩固理论知识的作用。因此，国家重点实验室对于本科生的培养具有较强的促进作用。

国家重点实验室设备设施先进，科研人员学术水平过硬，能够为实验课程教学提供良好的教学环境，但因实验室获批时间相对较短，实验课程教学管理机制仍需不断完善，教学职能需进一步提升。

三、实验课程教学职能提升对策

1.实验课程教学难点

（1）国家重点实验室以地矿为特色，围绕安全工程领域开展了煤炭安全精准开采、瓦斯及动力灾害防治、智能通风与防灭火、粉尘防控与职业健康、爆破安全与防控技术以及公共安全与应急管理等多个方面的科学研究，设定人才培养计划时个性化突出，缺乏整体的统筹培养目标，而与培养目标相对应的实验教学课程的设定未能满足不同研究方向的学生的系统性培养需求。

（2）国家重点实验室师资力量储备雄厚，但如何将理论知识与教学课程实践相结合仍需进一步探索。优秀的科研团队是培养安全工程专业人才的基础，但既具有理论知识，又拥有实践教学经验的“双师型”教师较为缺乏，究其原因是国家重点实验室获批时间较短，部分教师需进一步提高自己的实验教学经验。

（3）已有的实验课程尚无法满足多样化、交叉型安全工程人才培养路径的需求。由于国家重点实验室开设安全工程本科生实验课程起步较晚，在实验内容和教学实践、实训基地等方面仍需进一步完善才能适应现代化多学科交叉的安全工程领域人才培养需求。且实验室的大型实验设备和仪器多为以科研项目为支撑，自主研发或引进的科研型设备，专业性、科研性较强，而适用于本科生实验课程教学使用的教学型实验仪器种类较少，运用已有的仪器设备开展的实验课程较为单一。另外，因实验室承担大量的纵向、横向的科研项目，多数实验设备用于科研项目当中，而设备用于本科生实验教学的机时和频次较少，教学使用率不高。

2.教学职能提升措施

（1）合理规划人才培养模式架构，以当前社会安全工程人才的需求为导向，培养多学科交叉型人才。在原有培养计划、课程安排、配套实验课程教学条件下，不断扩宽知识范围，培养知识面全覆盖、动手实践能力强的安全人才。学生针对就业需求，选择不同研究方向，但实验室的最终目的是通过实践课程提升学生掌握专业知识的能力。

（2）合理配置实验课程专职教师，加强师资队伍建设。专职教学人员是实验课程教学的重要组成部分，实验室仅有的4 名专职实验人员不能够完全承担整个学校的安全工程专业的本科生教学任务，这就需要实验室科研人员同样承担起实验课程的教学安排。科研人员多具有博士学位，且承担横向或纵向科研项目，具备科研设备使用经验和技能，但教学能力仍需进一步提升。实验室需要统筹规划，培养科研人员的本科生实验课程教学能力，提高授课质量。同时，需要落实人才引进政策，积极引进优秀的实验课程专职教师，扩大教学师资队伍，将实验课程教学量纳入年度考核中去，提高教师教学的主动性、积极性，多方面提高实验室的实验课程教学能力。

（3）现阶段，高校安全工程实验课程教学多以年级、班级为单位进行，由教师讲解实验仪器、演示实验过程后，指导学生逐一进行动手实验，实验方法、内容、实验结论相同，学生成绩以提交实验报告或者课堂表现为考核标准，互相抄袭、数据修改的现象严重，成绩差别不大，体现不出学生的实验水平。该种实验教学方法下，实验内容重复、考核形式简单，学生仅仅会操作实验仪器，不能开发学生的思考创造能力，不能完全达到实验课程的教学目的。实验课程教师可以适当减少演示实验、验证性等基础实验，合理使用科研型实验设备，多增加创新实验，强化实验效果。可以通过承担的科研项目向学生介绍实验仪器的研发与设计过程，可以实现的功能及仪器创新部分等。学生组成不同专业方向的实验小组，通过了解实验背景、明确实验目的、设计实验过程、得出实验结论的方式，依靠小组配合，设计开展不同的实验，并得出结论。该种方式下，各实验小组中的学生专业互补，协同开展不同的实验，既调动了学生参与实验课程和科研项目的积极性，提升了学生的协作能力和创新思维，丰富了实验课程的授课内容和考核形式，同时也提高了科研设备的教学使用率，对引导本科生接触科学研究起到重要的指引作用。