基于“五结合法”的工业安全教学改革与实践

宋 珂,杨林丰,卢 娴

(华南理工大学机械与汽车工程学院,广东 广州 510640)

“工程训练”是在原有以机械制造为主的金工实习课程基础上逐步发展起来的一门综合性实践课,主要涵盖传统机加工、数控加工、特种加工、热加工、机电控制、机器人等方面的实践教学内容,课程体系相对完善,为学生工程素养的培养起到了积极作用[1-3]。其中基础工程训练环节是面向全校工科专业学生开展的公共基础课,在教学过程中主要通过项目教学的方式完成对学生基本技能和相关理论的实训,项目教学质量的高低,在一定程度上决定工程训练教学的质量[4-5]。本文以“工程训练”课程中的工业安全实训课程为例,依据华南理工大学“工程训练”课程的项目训练教学要求,并结合当前新工科教学和课程思政的要求,对该项目的课程教学方法和内容进行了教学改革和实践探索。

1 工业安全课程介绍

“工程训练”课程是面向各专业本科生开设的一门以工程实践教育和工程文化体验为主要内容、以培养学生实践能力和创新意识为主要目标的实践型课程,它具有劳动性、通识性、综合性和跨学科性等特征[6]。在“工程训练”教学过程中,传统的安全教育方法是案例的讲解和各种注意事项、安全法律条例的宣讲,这种教学模式很容易枯燥乏味,学生在学习中缺乏学习自主性和目的性,因此有必要进行教学方法和教学内容的改革。

2 工业安全教学现状

2.1 实训场地与设备的限制

由于实训场地、仪器设备数量的限制,目前有心肺复苏假人两台,VR(virtual reality,虚拟现实)仿真设备两台,学生的实验操作训练设备不足,需要设计交叉紧密的教学方案,保证利用有限的设备进行全方位的实训。

2.2 实训课时的限制

工程训练中心实训教学对象主要是大二的学生,学生基本没有实训理论知识,所以实训教学往往就是教师讲,学生听,教师做,学生看,把实训变成了参观[7]。学生缺乏自主学习和独立思考,只能被动地接受。必须打破传统实验教学“定时、定点、定量”的局限,充分利用网络微课,不占用实验室时间和资源,学生可以获得更多知识[8]。

2.3 实训项目单一,内容枯燥乏味

目前的实训项目比较单一,内容枯燥乏味,学生学习积极性不高。需要设计新的教学内容,丰富教学形式,建立与现有的工程训练教学体系相一致的工业安全实训教学内容结构,进一步丰富现有的工程训练教学体系。

3 “五结合法”的教学模式引入

为进一步提高工程训练实践教学质量,优化训练项目教学内容,在工业安全工程训练项目建设中提出理论知识与实践操作相结合、网络微课与课堂教学相结合、实践教学与课程思政相结合、沉浸教学与仿真模拟相结合、模块化教学与项目式教学相结合的教学模式,称为“五结合法”。

3.1 理论知识与实践操作相结合

工科学生参加工业安全实训有两个目的:一是确保人身安全、设备安全;二是获得工业安全的基本知识,为将来的发展做准备[9]。在教学过程中合理针对不同的理论知识设计实践操作活动,加深学生对理论知识理解的同时,锻炼动手能力和实操能力。如心肺复苏实践操作(图1)、VR设备体验、自动体外除颤仪(automated external defibrillator,AED)使用训练,消防安全虚拟仿真软件使用等。

图1 心肺复苏演练

3.2 网络微课与课堂教学相结合

根据“工程训练”课程教学安排,工业安全教学学时为早上8:00到12:00,下午2:30到5:30共7 h,在有限的时间内,最大限度争取更多的教学时间才能教授学生更多的知识。本文提出将网络微课与课堂教学相结合,教师和学生可以通过网络平台进行交流,实现不受时间、空间限制的教学互动[10]。在工程训练中心的官方网站创建工程训练安全教育课程群,上传相关知识小视频,提取二维码,放在教材中,供学生提前查看。目前已上传VR+安全教育、VR+起重吊装安全教育、VR+安全教育喷涂、VR+锻造技术,后续将上传更多关于安全方面的视频,丰富微课内容。图2为工程训练安全教育课程群。

图2 工程训练安全教育课程群

3.3 实践教学与课程思政相结合

2020年教育部发布的《高等学校课程思政建设指导纲要》(简称《纲要》)明确指出,所有课堂都有育人功能, 其他各门课都要守好一段渠、种好责任田,应与思想政治理论课同向同行,形成协同效应[11]。根据《纲要》中的精神,专业实验实践课程,要注重学思结合、知行统一,增强学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力,要坚持以学生为中心、产出为导向的教学模式,不断提升学生的课程学习体验和学习效果,坚决防止“贴标签”“两张皮”[11]。探索课程思政与实践教学相融合,在工业安全实训过程中融入符合社会主义核心价值观的思政元素,并将思政要求贯穿于教学的各个方位、各个层面[12],是实验指导老师应该落实到位的事情。提炼出相应的思政元素见表1。

表1 工业安全课程思政元素

3.4 沉浸教学与仿真模拟相结合

为了体现VR等先进技术在安全教育方面的应用效果,设计了VR+安全教育模块,学生通过佩戴VR+眼镜,通过视觉感知身边的危险,找出不同场景的安全隐患和不规范的操作,更形象、生动、直观地让学生体验危险无处不在,如图3所示。

图3 VR体验现场

利用VR,设置安全隐患排查和灭火器模拟使用项目,学生在查找隐患和模拟使用灭火器的同时,加深了对安全隐患和灭火器使用两个知识点的应用。虚拟仿真实验教学框架结构如图4所示,模拟仿真软件使用如图5所示。

图4 虚拟仿真实验教学框架结构

图5 模拟仿真软件使用

3.5 模块化教学与项目式教学相结合

模块是一个相对独立的单元结构,它具备两个重要特性:具有相对独立的特定功能,一个完整系统的组成部分。也就是说,一个系统可以按照一定的规则分解为若干独立而有关系的模块[14]。相比传统的教学模式,模块式的教学重点更加突出,教学的针对性更强,既能够提高学生的学习效率,又能够培养学生的实践能力。

将教学内容划分为9个模块(表2),部分模块内容通过时间交叉的方式完成,提高时间的有效性。

表2 工业安全实训项目教学内容和学时分配计划

项目式教学指以完成项目任务为目标,突出知识的应用性,引导学生自主思考,培养学生把所学综合运用到实际项目中的能力。与传统教学相比,项目式教学的优点首先表现为注重知识的应用性[14]。

工业安全实训课程设置项目式教学,如安全监管项目,将学生分为三组,分别在大车间、工程训练中心大楼、热加工楼进行安全巡视,监督检查违反工业安全的情况,填写监管报告。通过学生自己勘察,查找安全隐患,并提出解决方案,培养学生责任心和使命感。

4 教学效果

4.1 改进教学模式,规范教学内容

将教学内容根据知识点和设备情况进行划分,每一个知识点划分为一个“模块”,体现学习过程的循序渐进,强化理论与实践的结合。不仅有助于规范教学内容,保障教学顺利实施,还可以帮助学生分清学习过程中的重点、难点,便于后期的考核。

4.2 共享教学资源,减少授课时间

学生通过网络平台掌握扎实的理论知识,丰富实验教学手段,老师教授重点知识点,课堂上可以讲授更多其他内容,提高了学习效率。

4.3 结合课程思政,增强实践过程

传统教学方式下学生进行心肺复苏训练时任务感比较强烈,很多学生达不到要求自己就放弃了,而经过课程思政教育后,学生能更充分认识到生命的重要性,学生保护他人的使命感明显加强,这说明教改后实操成绩明显提高。

4.4 任务交叉进行,提高教学效率

采用一项实践任务完成再进行下一个任务的传统方法,不仅浪费学习时间,同时会导致任务无法执行。在设备数量有限的前提下,在学生进行心肺复苏训练、VR设备体验、安全监管项目的同时,采用交叉的方式,允许同一时间学生在不同设备上进行实践操作,既可以减少学生等待时间,提高学习效率,同时也可以提高设备利用率。

5 结束语

工业安全是工程训练课程的重要课程,其课程内容的设计及教学方法的探索对实践效果具有重要的影响。在工业安全实训中,采用“五结合法”的教学模式开展实践,是对新形势下教学资源的优化整合,进一步充实了教学内容,优化了教学过程,特别是在教学过程中不同模块教学交叉进行的方式,对提高教学效率、发挥学生自主能动性起到了积极作用,对相关实训项目的建设有一定的参考意义。