田 宏教授 王天明講師

(沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 安全工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136)

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)有近200所院校開設(shè)有安全工程專業(yè)，且絕大多數(shù)開設(shè)有《安全系統(tǒng)工程》課程。作為安全工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，《安全系統(tǒng)工程》課程教學(xué)是從系統(tǒng)安全的角度出發(fā)，以生產(chǎn)系統(tǒng)工藝單元為研究對(duì)象，重點(diǎn)講授危險(xiǎn)有害因素分析、評(píng)價(jià)和控制的科學(xué)方法。該課程的主要教學(xué)內(nèi)容不僅被安全評(píng)價(jià)師、注冊(cè)安全工程師等職業(yè)資格考試所涉及，也是眾多院校安全科學(xué)與工程碩士和博士學(xué)位初試考試科目。

和其他專業(yè)基礎(chǔ)課一樣，在《安全系統(tǒng)工程》課程教學(xué)中，教師面對(duì)的主要問題是如何利用有限學(xué)時(shí)來拓展和深化課程教學(xué)內(nèi)容，克服學(xué)生專業(yè)知識(shí)不足，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力等。為此，國(guó)內(nèi)一些院校的專業(yè)教師針對(duì)本課程教學(xué)改革進(jìn)行積極的探索，采取一系列切實(shí)可行的教改措施。如邵輝等對(duì)啟發(fā)與討論式課程教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)研究與實(shí)踐，以促進(jìn)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練；魏春榮等提出將案例教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性；許蘭娟提出在教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法，提高專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量，增加學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；宋曉艷等提出“換位式互動(dòng)”的教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)；王凱等對(duì)《安全系統(tǒng)工程》課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式進(jìn)行研究與探索；孫曉元等提出構(gòu)建基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的“線上”+“線下”混合式教學(xué)模式，有助于提升教學(xué)質(zhì)量,增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。這些教學(xué)改革措施均從各自實(shí)際情況出發(fā)，從不同角度和層面來解決《安全系統(tǒng)工程》課程教學(xué)中所遇到的問題，并起到一定效果。但是，如何科學(xué)地改進(jìn)《安全系統(tǒng)工程》教學(xué)過程，促進(jìn)學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，確保培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成，仍將是今后一段時(shí)間內(nèi)該課程教學(xué)改革的目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容。

本校安全工程本科專業(yè)成立于1983年，經(jīng)過30余年建設(shè)，目前已形成以“工程型大安全”為主要特色的安全專業(yè)人才培養(yǎng)體系，《安全系統(tǒng)工程》已經(jīng)成為安全工程、保險(xiǎn)(工程)學(xué)以及消防工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。在該課程教學(xué)過程中主要面臨著學(xué)生缺乏必要的專業(yè)知識(shí)，難以掌握繁多復(fù)雜的理論方法，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足等問題。為此，從滿足新形勢(shì)下對(duì)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的社會(huì)需求出發(fā)，結(jié)合本校安全工程專業(yè)特色和教學(xué)中面臨的實(shí)際問題，借鑒其他院校的課程教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，從傳統(tǒng)的以學(xué)科為導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿晒麨閷?dǎo)向，對(duì)《安全系統(tǒng)工程》課程教學(xué)進(jìn)行一系列改革和實(shí)踐，有效提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度和實(shí)際應(yīng)用能力。

1 課程特點(diǎn)

《安全系統(tǒng)工程》在一些院校也被稱為《系統(tǒng)安全工程》，該課程主要包括系統(tǒng)安全分析方法、系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)方法、系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)和決策、系統(tǒng)安全控制方法和事故后果定量分析模塊。該課程具有如下一些特點(diǎn)。

(1)理論知識(shí)抽象繁雜，難以掌握。為科學(xué)分析和研究系統(tǒng)的安全性，人們開發(fā)了很多系統(tǒng)安全分析和評(píng)價(jià)方法，這些方法來源于不同行業(yè)和領(lǐng)域。此外，也借鑒一些《可靠性工程》的分析方法，如失效模式和影響分析(Failure Mode and Effects Analysis，F(xiàn)MEA)等。這些安全分析和評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用背景、關(guān)注重點(diǎn)和適用范圍各不相同。如果脫離具體行業(yè)、背景以及應(yīng)用實(shí)例來講授這些安全分析和評(píng)價(jià)方法，就會(huì)顯得過于抽象，難以理解和掌握。

(2)跨行業(yè)，應(yīng)用范圍廣泛。盡管各院校特色不同，畢業(yè)生就業(yè)領(lǐng)域和行業(yè)不同，但《安全系統(tǒng)工程》知識(shí)體系基本一致，其理論和方法適用于解決各行業(yè)安全問題。課堂教學(xué)所教授的理論方法基本一致，但還存在一些適用于某些行業(yè)的特殊方法。

(3)理論方法多，實(shí)踐性強(qiáng)。《安全系統(tǒng)工程》以系統(tǒng)工程理論以及一些特殊技巧及方法來研究和解決系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)的安全問題。這些安全問題不是憑空產(chǎn)生的，而是寓于實(shí)際生產(chǎn)過程中。在充分了解和掌握具體行業(yè)的生產(chǎn)過程、工藝設(shè)備和原材料的基礎(chǔ)上，才能利用所學(xué)的理論和方法去分析和研究生產(chǎn)中的安全問題。實(shí)踐性強(qiáng)是《安全系統(tǒng)工程》課程的最主要特點(diǎn)。

2 目前教學(xué)中存在的主要問題

盡管《安全系統(tǒng)工程》屬于安全工程專業(yè)的基礎(chǔ)課、核心課和學(xué)生考研的專業(yè)科目，但在課程教學(xué)、課程考核、畢業(yè)設(shè)計(jì)過程以及畢業(yè)生調(diào)查反饋中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容的掌握和運(yùn)用情況并不理想，主要存在以下幾方面問題。

(1)學(xué)生缺少必要的專業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)困難；教學(xué)內(nèi)容多且課時(shí)不足?！栋踩到y(tǒng)工程》作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，一般安排在第五學(xué)期，我校安排在第四學(xué)期。此時(shí)大二的學(xué)生還沒有完成基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)專業(yè)情況了解甚少。很多安全分析及評(píng)價(jià)方法需要分析者掌握一定的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，例如使用危險(xiǎn)與可操作分析(Hazard and Operability Analysis，HAZOP)需要對(duì)生產(chǎn)工藝有所了解，并能看懂管道儀表流程圖等；使用美國(guó)道化學(xué)公司火災(zāi)爆炸指數(shù)法以及英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司蒙特法需要對(duì)生產(chǎn)工藝單元有所了解。此外，《安全系統(tǒng)工程》授課為40學(xué)時(shí)，相對(duì)于其繁雜的教學(xué)內(nèi)容，授課時(shí)間仍顯不足。

(2)側(cè)重于理論教學(xué)，理論和實(shí)踐相脫節(jié)。由于《安全系統(tǒng)工程》的理論和方法適用于解決各個(gè)行業(yè)的安全問題，盡管相關(guān)教材很多，但絕大多數(shù)教材都缺少行業(yè)特色，應(yīng)用實(shí)例少且類同。教師在授課過程中，側(cè)重于將理論方法教授給學(xué)生，對(duì)于具體應(yīng)用講授很少。

(3)課程考核方式難以反映學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果。課程考核方式通常以期末考試為主，通常占總成績(jī)的80%，平時(shí)成績(jī)僅占20%，且平時(shí)考核大多依據(jù)出席和作業(yè)情況。期末考試試題通常為一些客觀題，缺乏能夠反映工程實(shí)踐的題目，考試成績(jī)不能真實(shí)反映學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果。

3 課程教學(xué)改革的重點(diǎn)

針對(duì)教學(xué)中存在的問題，基于成果導(dǎo)向教育(Outcomes-based Education，OBE)理念，在教學(xué)大綱和內(nèi)容、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式和評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行改革，形成一種循序漸進(jìn)，融會(huì)貫通的教學(xué)方法，如下圖。

圖 循序漸進(jìn)、融會(huì)貫通的課程教學(xué)方法Fig. A gradual and integrated teaching method

3.1 教學(xué)大綱和內(nèi)容的改革

按照培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求涉及的條款來確定教學(xué)大綱，并根據(jù)畢業(yè)要求與教學(xué)內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來確定課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)。改變按教材章節(jié)來編寫大綱和確定教學(xué)內(nèi)容的傳統(tǒng)做法。為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，《安全系統(tǒng)工程》課程增設(shè)2周的課程設(shè)計(jì)。

3.2 教學(xué)方式改革

教師在上課前將授課PPT、案例和視頻資料、相關(guān)文獻(xiàn)資料上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上共享，借助于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)課下的答疑、討論等，提高課堂學(xué)時(shí)的利用率，初步解決學(xué)時(shí)不足的問題。

在教學(xué)過程中，結(jié)合教授內(nèi)容，選取相關(guān)事故案例的視頻資料，尤其是美國(guó)化學(xué)安全與危險(xiǎn)調(diào)查局(CSB)的事故調(diào)查視頻資料，其中的動(dòng)畫模擬部分，展現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備(設(shè)施)概況、事故后果、事故原因及應(yīng)采取的安全對(duì)策和措施。這些視頻使得學(xué)生能夠身臨其境還原事故現(xiàn)場(chǎng)情況，能在一定程度上彌補(bǔ)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的不足。借助于多媒體教學(xué)手段，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際工程系統(tǒng)的了解，提高學(xué)生實(shí)踐能力。

在教學(xué)過程中有針對(duì)性地進(jìn)行案例教學(xué)，充分利用國(guó)內(nèi)外典型事故案例，縱觀事故發(fā)生、發(fā)展、處理方案及最終結(jié)果的全過程，指導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)方法進(jìn)行分析和討論。逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，同時(shí)也促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3 學(xué)習(xí)方式改革

(1)追蹤溯源式學(xué)習(xí)，拓展學(xué)習(xí)的深度和廣度。在授課之前，學(xué)生要閱讀教師提供的文獻(xiàn)資料(相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及事故案例等)，了解這些安全分析及評(píng)價(jià)方法的起源、應(yīng)用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)、與其他方法的關(guān)系以及核心內(nèi)容。如學(xué)生在學(xué)習(xí)事件樹、故障樹分析方法時(shí)需閱讀《Analysis Techniques for Dependability-Event Tree Analysis (ETA)》(IEC 62502: 2010)、《Fault Tree Analysis (FTA)》(IEC 61025:2006)、《故障樹名詞術(shù)語(yǔ)和符號(hào)》(GB/T 4888-2009)、《故障樹分析程序》(GB 7829-1987)、《核電廠故障樹分析導(dǎo)則》(NB/T 20558-2019)等。教師在授課時(shí)緊緊圍繞核心內(nèi)容來講授。另外，教師指導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)有針對(duì)性地檢索和收集文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)文獻(xiàn)收集和整理能力。

(2)理論聯(lián)系實(shí)際，立足校內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)踐。針對(duì)《安全系統(tǒng)工程》實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，系統(tǒng)性地利用校園內(nèi)的各種設(shè)備設(shè)施進(jìn)行模擬實(shí)習(xí)和實(shí)踐。例如，對(duì)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的鋼瓶間、化學(xué)品儲(chǔ)存場(chǎng)所進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)；為校園內(nèi)的鍋爐房、變配電所編制安全檢查表；對(duì)圖書館的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行事件樹和事故樹分析；對(duì)校園內(nèi)的道路和停車場(chǎng)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)；對(duì)校園內(nèi)的液化石油氣供氣站進(jìn)行事故后果定量分析等。這些模擬實(shí)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)一方面加深學(xué)生對(duì)課本上知識(shí)的理解，另一方面也拓展學(xué)生的工程實(shí)踐能力。此外，學(xué)生通過參與大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐等活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課本上理論知識(shí)的理解和創(chuàng)新性應(yīng)用，也極大地拓展學(xué)生們的視野。

(3)增設(shè)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)應(yīng)用能力。近幾年來，在修訂培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)為《安全系統(tǒng)工程》課程增設(shè)2周的課程設(shè)計(jì)?！断到y(tǒng)安全基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)的延伸和發(fā)展，是理論知識(shí)與工程實(shí)踐之間的銜接，旨在提高學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)安全理論知識(shí)解決復(fù)雜工程問題的實(shí)踐技能。為體現(xiàn)“工程型大安全”特色，畢業(yè)設(shè)計(jì)題目主要分為安全評(píng)價(jià)和事故后果分析2大類型。

①安全評(píng)價(jià)類型課程設(shè)計(jì)是通過對(duì)機(jī)械、化工、冶金等行業(yè)中典型生產(chǎn)工藝單元進(jìn)行安全評(píng)價(jià)(主要是預(yù)評(píng)價(jià))，鞏固學(xué)生危險(xiǎn)源辨識(shí)、控制與評(píng)價(jià)的專業(yè)知識(shí)；促使學(xué)生了解典型生產(chǎn)工藝和設(shè)備，熟悉《安全評(píng)價(jià)通則》(AQ 8001-2007)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，增強(qiáng)對(duì)危險(xiǎn)源辨識(shí)、控制與評(píng)價(jià)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力，學(xué)會(huì)編寫安全預(yù)評(píng)價(jià)報(bào)告。

②事故后果分析類型課程設(shè)計(jì)是通過對(duì)典型化工裝置(單元)的事故場(chǎng)景分析，鞏固學(xué)生對(duì)事件樹分析方法以及事故后果細(xì)致劃分的專業(yè)知識(shí)，促使學(xué)生熟悉《化工企業(yè)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(AQ/T 3046-2013)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)事故后果計(jì)算模型的選擇并合理確定相關(guān)參數(shù)的能力，鍛煉學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件定量計(jì)算事故后果并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析的能力。

根據(jù)課程設(shè)計(jì)大綱要求，課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師從自身的工程背景出發(fā)來初選題目，并經(jīng)集體討論后最終確定難度適宜的課程設(shè)計(jì)題目。所有題目均為工程設(shè)計(jì)(應(yīng)用)型，旨在提高學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)安全理論解決實(shí)際工程問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主、綜合分析的思維與創(chuàng)新能力。

為提高學(xué)時(shí)利用率和加強(qiáng)過程控制，課程設(shè)計(jì)建有多個(gè)專用QQ群，指導(dǎo)教師隨時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)、答疑。

3.4 課程評(píng)價(jià)方式改革

課程成績(jī)由平時(shí)考核成績(jī)和期末考試成績(jī)構(gòu)成。將平時(shí)考核成績(jī)提高到占總成績(jī)的30%，采用研討、階段測(cè)試、大作業(yè)等多種形式，并側(cè)重過程考核。期末試卷占總成績(jī)的70%，考題以工程應(yīng)用型題目為主，并借鑒安全評(píng)價(jià)師的考試試題，側(cè)重考察學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題的能力。在學(xué)期末，通過對(duì)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)達(dá)成情況的評(píng)價(jià)來指導(dǎo)課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

課程設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)定由5個(gè)部分構(gòu)成，包括危險(xiǎn)有害因素分析(評(píng)價(jià)類型題目)/事故類型分析(事故后果分析類型題目)、分析評(píng)價(jià)方法/后果計(jì)算模型、安全對(duì)策/計(jì)算過程和參數(shù)、文獻(xiàn)資料收集及答辯情況，并利用層次分析法確定各部分權(quán)重。在課程設(shè)計(jì)中針對(duì)創(chuàng)新性內(nèi)容，適當(dāng)加分，以鼓勵(lì)創(chuàng)新。

4 課程教學(xué)改革效果

基于OBE理念對(duì)《安全系統(tǒng)工程》教學(xué)實(shí)施改革以來，學(xué)生的考試通過率穩(wěn)步提升，下表列出近幾年來安全工程專業(yè)學(xué)生的期末考試情況。一方面，由于加大期末考試中工程應(yīng)用型題目的比重，考試通過率提高表明學(xué)生對(duì)工程應(yīng)用題目具有較好的掌控能力；另一方面，通過模擬實(shí)踐活動(dòng)以及工程類型的課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，學(xué)生能根據(jù)題目類型廣泛地收集文獻(xiàn)資料，恰當(dāng)?shù)剡x用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或者定量分析模型，能夠?qū)⑺鶎W(xué)到的相關(guān)理論方法用來解決實(shí)際問題。

表 近幾年來安全專業(yè)學(xué)生的期末考試成績(jī)Tab. The final examination scores of the students majoring in safety engineering in recent years

5 結(jié)論

(1)在《安全系統(tǒng)工程》教學(xué)改革和實(shí)踐過程中，以“成果導(dǎo)向”來改革教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容緊緊圍繞著畢業(yè)要求的達(dá)成而設(shè)計(jì)。

(2)堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”來改革授課方式和學(xué)習(xí)方式，其中，案例教學(xué)促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論方法的理解和掌握，立足校內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)踐確保理論聯(lián)系實(shí)際，課程設(shè)計(jì)拓展實(shí)踐教學(xué)的深度和廣度。

(3)課程考核方式改革保障課程教學(xué)的“持續(xù)改進(jìn)”。從學(xué)生的期末考試成績(jī)、畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程和畢業(yè)生反饋來看，《安全系統(tǒng)工程》教學(xué)改革效果十分顯著。