白大宇 王博 安宇 車琳 彭瑩瑩 李玲玲

摘? 要：安全工程包含了從事安全工作人員應(yīng)該必修的知識(shí)，且安全工程是一門(mén)綜合性學(xué)科，專業(yè)知識(shí)要求以及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)范圍廣，知識(shí)網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生疲于記憶理論知識(shí)，而忽略了實(shí)踐，且現(xiàn)在高校理論知識(shí)教學(xué)不能與安全生產(chǎn)現(xiàn)況融合，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我校哈爾濱理工大學(xué)通過(guò)以學(xué)生為重心的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式模式，圍繞黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目針對(duì)“安全工程課程設(shè)計(jì)”課程進(jìn)行教學(xué)改革。在老師的針對(duì)性引導(dǎo)與指導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行自主討論與研究，對(duì)于叉車的急停裝置，得到了利用單片機(jī)原理制成的連鎖急停裝置，不僅激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力，更為高校關(guān)于安全工程專業(yè)課程改革指明了一個(gè)方向。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式;創(chuàng)新實(shí)踐;課程設(shè)計(jì);叉車安全;急停裝置

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）03-0101-03

Abstract： The safety engineering includes the knowledge in the work that security personnel should be required， and safety engineering is a comprehensive discipline， professional knowledge and experience in the design scope is wide， knowledge network is complex， causing students to memory theory knowledge， and blind in practice， and theoretical knowledge teaching now cannot merge with safety production status， A1en. In view of this problem， Harbin university of science and technology of our university， through the student-centered project. Driven mode， centered on the innovation and entrepreneurship training program of college students in Heilongjiang province， carried out teaching reform for the course of "safety engineering course design". Under the targeted guidance and guidance of the teacher， students discuss and study independently the emergency stop device of forklift. The chain emergency stop device made by using the principle of single chip microcomputer not only stimulates students' innovative thinking and exercises their practical ability， but also points out a direction for the course reform of safety engineering major in colleges and universities.

Keywords： project-driven model; innovative practice; curriculum design; forklift safety; scramming device

一、概述

近年來(lái)，安全生產(chǎn)事故頻發(fā)造成了大量的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。為保障安全生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足各行各業(yè)對(duì)安全管理人才的需求，安全學(xué)科教育受到了國(guó)家高度重視。安全工程涵蓋領(lǐng)域極廣，具有綜合性強(qiáng)、多學(xué)科交叉及行業(yè)貫穿范圍大的特點(diǎn)[1]，是一個(gè)涉及面極廣的綜合交叉學(xué)科，對(duì)安全工程專業(yè)學(xué)生危險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)價(jià)、控制方面的能力提出了更高的要求[2]。因此，安全學(xué)科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量亟待提升，安全工程課程設(shè)計(jì)需要更多的創(chuàng)新與實(shí)踐性。

二、安全工程專業(yè)課程現(xiàn)狀分析

（一）專業(yè)課程設(shè)計(jì)形式較為單一

各個(gè)設(shè)立安全工程專業(yè)高校均有課程設(shè)計(jì)這門(mén)課，但安全工程是一門(mén)綜合性學(xué)科，但高校授課形式較為單一，無(wú)法滿足專業(yè)知識(shí)的跨學(xué)科綜合理解，尤其是課程均有學(xué)時(shí)限制，更加無(wú)法滿足專業(yè)要求。

（二）教學(xué)模式設(shè)計(jì)較為被動(dòng)

現(xiàn)如今，各個(gè)高校教學(xué)模式多限制在老師對(duì)學(xué)生進(jìn)行大量灌輸理論知識(shí)，很多學(xué)生根本無(wú)法體驗(yàn)到理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的“二合一”教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生只知其一，而不知其二，畢業(yè)以后缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（三）學(xué)生實(shí)踐能力弱、積極性低

各開(kāi)設(shè)安全工程專業(yè)的高校都為學(xué)生設(shè)置了實(shí)驗(yàn)課程如課程設(shè)計(jì)等，旨在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力[3]，但實(shí)際中學(xué)生大多以敷衍的態(tài)度對(duì)待，僅僅局限于老師所給的思路，不去認(rèn)真思考，甚至不去動(dòng)手實(shí)踐，本來(lái)安全工程就是一門(mén)綜合性學(xué)科，涉及行業(yè)較為廣泛，如果不在動(dòng)手中去發(fā)現(xiàn)各個(gè)行業(yè)的聯(lián)系，本來(lái)就缺乏的動(dòng)手實(shí)踐能力將更加嚴(yán)重。

三、安全行業(yè)面臨的新特點(diǎn)與挑戰(zhàn)

（一）復(fù)合型事故增多

近年來(lái)，隨著時(shí)代發(fā)展，各種新設(shè)備、新材料橫空出世，被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，還缺少了對(duì)其安全問(wèn)題的全面認(rèn)知，導(dǎo)致現(xiàn)在多方面、多方向的復(fù)合型事故頻發(fā)。

（二）國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)的要求更為嚴(yán)格

黨的十八大以來(lái)，新時(shí)代社會(huì)發(fā)展越來(lái)越迅速，各個(gè)行業(yè)發(fā)展迅速，而現(xiàn)下各種安全保障、安全措施跟不上國(guó)家的高速發(fā)展，因此，國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)有了更高的要求。

四、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下的課程改革設(shè)計(jì)

（一）總體設(shè)計(jì)方案

針對(duì)上述問(wèn)題，我校哈爾濱理工大學(xué)以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式為基礎(chǔ)，采用項(xiàng)目中心型教學(xué)模式，針對(duì)“安全工程課程設(shè)計(jì)”課程進(jìn)行教學(xué)改革。將晦澀的書(shū)本知識(shí)與實(shí)際安全生產(chǎn)相結(jié)合，首先為學(xué)生提供多個(gè)科研項(xiàng)目，然后學(xué)生自學(xué)選擇、分組，在課前進(jìn)行查資料、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、研發(fā)等一系列準(zhǔn)備工作，課上，老師根據(jù)每組的項(xiàng)目進(jìn)展以及遇到的問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)，與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)與探討，不僅可以將理論知識(shí)與實(shí)際安全生產(chǎn)情況融合起來(lái)，還可以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，也能推進(jìn)科研研究、有效利用資源?？傮w設(shè)計(jì)方案流程如圖1所示。

（二）教學(xué)案例

1. 教學(xué)目標(biāo)

我校哈爾濱理工大學(xué)依托于黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式下的“安全工程課程設(shè)計(jì)”課程中，組織本科三年級(jí)的安全工程專業(yè)學(xué)生，利用安全系統(tǒng)工程、機(jī)械安全等專業(yè)知識(shí)解決叉車安全急停的實(shí)際問(wèn)題。

2. 項(xiàng)目背景

目前國(guó)家對(duì)叉車的相關(guān)操作規(guī)定、操作注意事項(xiàng)、操作人員須知等方面的相關(guān)條例較為完善，但叉車本身性能及所需安全裝置不完善，市場(chǎng)上大多叉車不配備安全裝置，叉車沒(méi)有限速報(bào)警和制動(dòng)措施，且報(bào)警器只在遇到特別緊急情況時(shí)才會(huì)發(fā)生報(bào)警，完全不能充分起到預(yù)防事故的作用，尤其是當(dāng)叉車行駛過(guò)程中不注意周圍情況，碰到行人或物品時(shí)，且又無(wú)急停裝置，容易引發(fā)事故。因此，為滿足叉車安全需要，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，尋找解決方案。

3. 研究路線

學(xué)生在搜集大量關(guān)于國(guó)內(nèi)外叉車事故，針對(duì)應(yīng)用叉車的特點(diǎn)，依據(jù)國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)和安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合叉車急停的實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)叉車智能化安全急停。

4. 師生互動(dòng)

確定研究路線后，需根據(jù)原理進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，老師在課堂上仔細(xì)了解每一組的設(shè)計(jì)方案，并針對(duì)性的提出自己的意見(jiàn)，幫助同學(xué)們解決問(wèn)題。

最終確定了利用單片機(jī)原理，設(shè)計(jì)出超聲波傳感器、信號(hào)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)控制模塊。設(shè)定報(bào)警的持續(xù)時(shí)間，獲得超時(shí)后叉車自動(dòng)控制剎車的效果。

5. 教學(xué)成果

通過(guò)以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式為基礎(chǔ)的項(xiàng)目中心型教學(xué)模式，圍繞黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，在老師的啟發(fā)性教授、針對(duì)性指導(dǎo)下，學(xué)生們自主討論，研究了叉車安全急停的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了急停連鎖裝置。

（1）整體工作原理

當(dāng)叉車啟動(dòng)時(shí)，投影設(shè)備打開(kāi)并在叉車周圍投射安全范圍，投影區(qū)域隨叉車移動(dòng)，通過(guò)投影報(bào)警系統(tǒng)精確判斷周圍是否存在危險(xiǎn)并做出反應(yīng)，有人員或障礙物進(jìn)入到危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，超過(guò)時(shí)限進(jìn)行緊急停車，實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間預(yù)防事故發(fā)生（圖2）。

（2）急停連鎖裝置

學(xué)生運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。包括信號(hào)采集裝置和信號(hào)接收裝置，信號(hào)采集裝置包含依次通訊連接的超聲波傳感器、信號(hào)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)控制模塊，信息采集流程如圖3所示。

依據(jù)探測(cè)技術(shù)和叉車在不同行業(yè)的使用情況，確定報(bào)警持續(xù)的限定時(shí)間，致使自動(dòng)連鎖功能得實(shí)現(xiàn)。

（3）安全投影部分

通過(guò)投影的方式，使安全警示區(qū)域和安全標(biāo)志跟隨叉車一起移動(dòng)，解決特殊區(qū)域無(wú)法添加安全標(biāo)志、安全標(biāo)志不醒目、安全標(biāo)志破損頻繁更換等難以對(duì)移動(dòng)中的叉車很好地進(jìn)行安全警示的問(wèn)題（圖4）。

（4）單片機(jī)控制部分

超聲波感知到行人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，傳感器將信息傳輸過(guò)來(lái)，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)迅速警報(bào)甚至是“急?！币源诉_(dá)到安全的目的。

采用紅外線傳感器，超聲波傳感器，置于叉車底部，投射出叉車的安全工作區(qū)域，若有人或異物進(jìn)入工作范圍，叉車立刻停止工作并發(fā)出警報(bào)（圖5）。

（5）與傳統(tǒng)叉車急停對(duì)比

現(xiàn)階段預(yù)防叉車事故的手段比較單一，是通過(guò)在廠區(qū)內(nèi)安裝距離探測(cè)裝置，在廠區(qū)工作人員身上佩戴定位設(shè)施，在叉車車身四周安裝監(jiān)控裝置，通過(guò)廠區(qū)控制室和叉車駕駛員監(jiān)測(cè)叉車與現(xiàn)場(chǎng)行人的實(shí)時(shí)位置，以達(dá)到保持行人與叉車之間安全距離的目的。這種裝置的應(yīng)用范圍有限，只適用于相對(duì)密閉的工廠和倉(cāng)庫(kù)之中，對(duì)于人口流動(dòng)量大，人員相對(duì)密集的室外工作場(chǎng)所不能進(jìn)行有效的防范，監(jiān)測(cè)點(diǎn)集中在叉車司機(jī)的身上，行人規(guī)避叉車只能通過(guò)肉眼觀察，往往在意識(shí)到問(wèn)題時(shí)已經(jīng)來(lái)不及做出反應(yīng)。

運(yùn)用叉車急停連鎖裝置的叉車，利用自動(dòng)聯(lián)鎖裝置，當(dāng)聲光報(bào)警持續(xù)至限定時(shí)間時(shí)，自動(dòng)控制叉車停止行駛，進(jìn)一步防止由于人失誤等不安全行為而造成的叉車事故。

五、教學(xué)成果反饋

通過(guò)試行課程改革后，收集任課老師和學(xué)生的感受及意見(jiàn)，得到了不錯(cuò)的反饋效果。在這樣的教學(xué)下，學(xué)生充分體會(huì)到了理論安全知識(shí)與實(shí)際安全生產(chǎn)“二合一”的教學(xué)體驗(yàn)，不僅激發(fā)了創(chuàng)新思維，在老師的針對(duì)性指導(dǎo)下，還能進(jìn)行項(xiàng)目研發(fā)。

開(kāi)發(fā)一種智能化安全監(jiān)控投影裝置，可以投射出安全警示標(biāo)志和叉車作業(yè)區(qū)域，既能滿足叉車的工作需要，又可以給駕駛員及以外的人予以警示，達(dá)到本質(zhì)安全的目的。

而該項(xiàng)目也成功申請(qǐng)了兩項(xiàng)實(shí)用新型專利，此次教學(xué)改革的成功試行，為其他課程改革提供了一個(gè)較好的方向引導(dǎo)。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本?！鞍踩こ陶n程設(shè)計(jì)”的教學(xué)改革，在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式模型的教學(xué)下，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行自主討論、研發(fā)等，最后成功設(shè)計(jì)出預(yù)想要求目標(biāo)方案。而這一改革的成功試行，讓學(xué)生充分體會(huì)到了理論安全知識(shí)與實(shí)際安全生產(chǎn)“二合一”的教學(xué)體驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維與積極性，增加學(xué)生的動(dòng)手能力，也向社會(huì)提供更多符合時(shí)代發(fā)展與需求的從事安全工作的人員。

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