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關鍵詞;職業資格;環境工程;教學改革
我國的環境工程與環境科學從20世紀70年代開始起步,在80年代逐漸形成規模,90年代隨著大學擴招得到快速發展[1]。鑒于環境問題日益嚴重,因此受到人們廣泛關注。隨著全社會對環保事業投入的持續增加,越來越多的大學相繼開設環境相關專業,據統計全國有300余所大學開設環境工程(科學)專業。隨著社會經濟發展、科學技術水平不斷提高,社會分工與行業劃分越來越專業化。我國的執業資格制度也從無到有,并從1994年開始制定一些行業的職業資格標準,并逐步建立和推行更多項的專業技術執業制度。職業資格證一般包括從業資格證和執業資格證。從業資格指一般沒有強制性的規定,用人單位可以根據具體情況自行決定。而執業資格是國家對于一些專業進行強制規定,必須達到符合行業標準的人員才可以從事。隨著我國成功加入世貿組織,國際交往的頻繁,我國也必將實行一項在歐美社會已經深入實行的制度——資格準入制度,并進一步規范所有的勞動力和人才。隨著我國加入世貿組織,各方面要求均紛紛與國際接軌。各行各業都出現各式各樣的職業資格證,大學生如果有相關職業資格證書在就業時就具有很大優勢。因此在很多大學生中出現了考證熱。這反映了全社會越來越重視取得各類執業職格證書。為了提高學生就業率,學校也積極鼓勵并獎勵學生們多考取職業資格證書,這也十分符合國家的人力資源發展戰略,通過備考職業資格證也會讓學生們容易將理論與實踐結合起來,不斷提升他們的個人能力,更好地服務于社會、服務于企業。因此我國的高等教育尤其是應用型、工程本科教育應當適應社會潮流,轉變思想,改革教育體系,將職業資格考試融入本科教學工作之中。
1存在問題
1.1教育與需求脫鉤
環境專業被視作朝陽專業,但在就業市場上環境專業特色表現差強人意。以重慶文理學院為例,環境專業畢業生一次就業率96%,從事本專業的畢業生只占20%,這兩個數據并不突出,與非環境專業大致持平,與該校環境科學“特色”專業不相匹配。環境專業本科學生畢業后首選考研或考公務員、事業單位,其次才是考慮進各類環保公司。大學培養出的本科生與社會需求的環保專業人才間尚有一定差距。由于當前就業形勢的壓力不斷增大,因此急需對當前環境工程(科學)專業的本科教育進行進一步的修訂和完善。
1.2課程體系和培養方向紊亂
環境工程最初來源于各建筑工程學院土木系,給排水專業,50年代設立環境衛生專業,70年代有環境工程專業;環境工程和環境科學的后起之秀復雜得多,很多環境專業往往來源于地質專業、勘探專業、化學專業、生物工程甚至經濟管理專業。2015年的教育部本科專業目錄中環境科學與工程一級學科下共設置了4個二級學科和3個特設學科,拓寬了環境保護類專業的范圍[2]。各校環境科學與工程專業基礎課程大致如下,環境科學專業基礎課:環境化學、環境生物學、環境學、環境工程學、環境質量及評價、環境監測、環境信息系統、環境管理與環境法、生態學等課程;環境工程專業基礎課:水污染控制工程、固體廢物處理與處置技術、環境微生物、大氣污染控制技術、環境工程原理、工程流體力學、環境影響評價技術、環境法學等課程。落實到各高校,其課程體系設置,培養大綱各取所需,參差不齊。專業基礎課程選擇具有明顯的專業背景和學科傳統,與社會和就業市場需求并不完全一致。環境工程和環境科學分屬兩個一級學科,但在具體操作時二者在培養方向和教學大綱上呈現相互融合的趨勢。
2職業資格考試導向
2.1職業資格考試對職業選擇的激勵作用
近年來,隨著高校應屆畢業生人數不斷增加,再加上以往沒有就業的,就業壓力巨大。因此目前高校大學生就業問題已經成為廣受關注的社會問題。在當前形勢下,就業是高校、畢業生和家長都要面臨的一個難題。由于空前激烈的競爭,使畢業生們在職場中普遍缺乏安全感。隨著企業間競爭加劇,用人單位對技術型人才越來越關注,對技術人員的要求也越來越高。現在單靠手中的畢業證書是很難在社會中立足的,如果沒有過硬的專業技術,很難找到一個理想職業的崗位。在職業與專業技能之間職業資格證書就發揮著很大的作用。社會對技術性人才的需求培養了一批又一批的專業技術過硬的人才,使畢業生在社會上可以充分運用專業技能找到合適的職業,不必在競爭激烈的社會中艱難選擇。應用型本科學校面向職業資格的應用型教學可助推學生刻苦學習,掌握一技之長。并在今后的職業生涯中不斷進步,不斷提升自己的技能。職業資格證書就是體現畢業生的專業技能水平的最有效證明。
2.2職業資格考試對環境工程本科教育的啟示
環境工程(科學)畢業生能參加的職業資格考試大約有3種:環境影響評價師、環保工程師、給排水工程師[3-4]。環境影響評價工程師考試分4個科目:環境影響評價案例分析、環境影響評價技術導則與標準、環境影響評價相關法律法規、環境影響評價技術方法。注冊環??荚嚪譃榛A考試(主要內容涵蓋了高等數學、普通物理、普通化學、理論力學、材料力學、流體力學、計算機應用技術、電工電子技術、工程經濟、工程流體力學與流體機械、環境工程微生物學、環境監測與分析、環境評價與環境規劃、污染防治技術和職業法規一共15個科目的內容)和專業考試(主要內容包括:環境法規和標準、污水處理與再生利用工程實踐、水污染防治工程技術、大氣污染防治工程實踐、固體廢物處理處置工程技術、大氣污染防治工程技術、物理污染控制工程技術、物理污染控制工程實踐、固體廢物處理處置工程實踐一共9個科目的內容)。參加專業考試的人員必須在基礎考試合格,并符合專業考試報名條件相關規定時才可報考。在專業考試合格以后,才能獲得《中華人民共和國注冊環保工程師資格證書》。注冊給排水工程師考試同樣分為公共基礎科目和專業科目兩類。公共基礎科目包括普通物理、高等數學、普通化學、材料力學、理論力學、計算機應用、流體力學、工程經濟、電工電子技術。專業考試又包含專業基礎和專業科目。其中專業基礎科目包括:水處理微生物學、水文學、水泵及水泵站、水分析化學和供水水文地質。專業科目包括:排水工程、建筑給排水和給水工程。通過對環境本科專業課程體系與大綱和環境影響評價師、注冊環保師、注冊給排水工程師的具體要求進行對比,發現目前環境專業本科的專業大綱和培養目標基本包括考注冊環保師和注冊環評師所需知識,但是和注冊給排水工程師所需知識要求差異較大,而且難度也較大。注冊工程師考試針對的是有工作經驗的工程師,而大學環境工程(科學)培養的是預備工程師。考察環境影響評價師、注冊環保師、注冊給排水工程師考試大綱和考試試題,可以發現,資格考試水平普遍高于環境本科專業對畢業生的要求。環保工程師和給排水工程師考試專業科目屬于典型的應用型、實踐性的科目,這對本科課程建設具有啟發作用。環境影響評價在本科階段顯然深度不夠,環境影響評價導則經常修改,教材多年不變,內容滯后;環評考試教材的核心是環保部頒發的大氣、水、固廢、噪聲、生態環境影響評價導則,由于各環境影響評價導則經常修改,環評考試教材和大綱幾乎年年修改,保持同步更新;注冊環保和注冊給排水強調工程應用和工程實踐,環境工程本科課堂教學偏重理論和基礎知識的傳授。
2.3職業資格考試對環境工程本科教學內容的導向
本科教學大綱中對專業知識的要求一般可分為掌握、熟悉、了解3個層次。其中掌握即要求學生能在實際工作中靈活運用;熟悉即要求他們能夠理解并簡單應用;了解僅要求他們具有環境影響評價相關的廣泛知識[5-6]。注冊環保、給排水、環評工程師考試要求高于本科教學大綱,注冊環保工程師考試對專業知識的要求大多為掌握和熟悉,要求相關人員要能夠在具體工作中運用基本原理并能進行分析問題和解決問題。因此需要學校在編寫與這幾個證書有關的教學大綱時,密切注意這些考試大綱的要求,力求達到將相應的內容列入各相應課程的教學大綱之中。在教學中將設計和計算作為環境工程平時考核的主要內容,強化學生實踐意識,引導學生由死背書本向注重實踐能力方面轉變。在考試題型上,也力求多結合環保工程師職業資格專業考試上面的考試題型方式,如增加相應客觀題型,內容主要以案例計算為主。并適當增加綜合性和應用性的考題,為學生今后參加相應的證書考試打下堅實基礎。環保專業考試輔導用書和各年考試試題是水、大氣、固廢、物理污染控制最佳輔導教材,以水污染控制工程為例,普遍感覺缺乏習題或習題陳舊,而環保專業科目考試提供生動的素材,稍作修改可應用于考試測驗。環保專業考試案例可作為課程設計,乃至畢業設計的樣本。為了滿足社會需求,提高畢業生的就業率,筆者認為對當前的人才培養教學大綱進行不斷修訂和充實是非常必要的。基于以上事實,可考慮以下方面:(1)順應相關職業資格考試的要求,及時修訂大綱和課程體系。(2)教學方法的改革。轉變課堂灌輸教育方式,采取案例式、融入式、討論式的教學方法。(3)及時更新教學內容,培養社會需要的應用型環境本科人才。(4)突出實踐性教學環節。其中環境影響評價,水、大氣、固體廢物等的污染治理都需要有實際工程經驗,而且環評、環保工程師考試也非常偏重于這些方面的實際問題進行命題。課程設計、畢業設計、各類實習等是學生熟悉和深入理解這些工程實踐的重要環節和手段,因此,對這些相關實踐類課程必須要給予足夠的重視和課時上的保證。(5)加強師資隊伍建設,要不斷提升專業教師的實踐能力,學校應通過鼓勵和獎勵教師到相關企業進行實踐培訓和掛職培訓,以提高雙師型教師所占比例,提升教師的理論結合實踐水平。
3職業資格考試和本科教育面臨的新挑戰
各類職業資格注冊工程師考試大綱明確指出,考試針對有實踐經驗的從業人員,普遍要求本專業或相近專業本科畢業并從事本專業5年以上,這無形加大了在校生參與考試的難度。其次,注冊考試的激烈競爭程度是另一考慮的因素,事實上只有少部分人有參加這類考試的計劃,且主要是預備考研的同學;為了更貼近證書考試,需要學校以及任課老師更多地在課程設計、大綱編寫和制定、教學內容和考試考核形式等多方面進行改革。教師只有通過注冊給排水、環保、環境影響評價工程師等職業資格考試,或在生產設計第一線培訓或掛職一定時間才有資格滿足“雙師”教師資格的基本要求。另外,目前國家對職業資格證書清理也造成不小的負面影響。2016年,隨著簡政放權,降低行業準入門檻改革的深入,在此前已取消5批職業資格許可和認定事項的基礎上,國務院再取消招標師、物業管理師、市場管理員、插花員等47個事項。加上前5批取消的272項職業資格,國務院分6批取消的職業資格將高達319項。至此,各部門設置的職業資格總量比本屆政府成立之初已減少50%以上。這一系列清理職業資格考試措施降低了“考證”熱,客觀上給環保類職業資格考試帶來一定沖擊。
參考文獻
[1]楊芳,顏世發.融入環評師職業資格考試的環境影響評價課程教學改革探索[J].遼寧科技學院學報2011,13(1):84-85.
[2]劉輝利,游少鴻,朱義年.基于職業資格制度的環境影響評價教學探討[J].當代教育理論與實踐2012,4(11):101-102.
[3]住房和城鄉建設部,人力資源和社會保障部.注冊公用設備工程師(給水排水)執業資格考試專業考試大綱[Z].
[4]環境保護部,人力資源和社會保障部.環境影響評價工程師職業資格考試大綱[Z].
[5]鄭賓國,張珂,??×?等.職業資格制度下環境工程專業高等本科教育教學的改革[J].價值工程2016(1):274-275.
關鍵詞;職業資格 環境工程 教學改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)02(b)-0158-03
Abstract: This paper reviews the development course of higher education of environmental engineering in China and analyzes the existing problems of environmental undergraduate education in the new situation;This paper aims at cultivating students’ environmental engineering practice ability and environmental professional qualification examination, and according to the requirements of environmental engineering specialty and vocational qualification registration examination system, this paper expounds the emphasis and direction of environmental undergraduate education reform.
Key Words: Professional qualification; Environmental Engineering; Teaching reform
我國的環境工程與環境科學從20世紀70年代開始起步,在80年代逐漸形成規模,90年代隨著大學擴招得到快速發展[1]。鑒于環境問題日益嚴重,因此受到人們廣泛關注。隨著全社會對環保事業投入的持續增加,越碓蕉嗟拇笱相繼開設環境相關專業,據統計全國有300余所大學開設環境工程(科學)專業。
隨著社會經濟發展、科學技術水平不斷提高,社會分工與行業劃分越來越專業化。我國的執業資格制度也從無到有,并從1994年開始制定一些行業的職業資格標準,并逐步建立和推行更多項的專業技術執業制度。職業資格證一般包括從業資格證和執業資格證。從業資格指一般沒有強制性的規定,用人單位可以根據具體情況自行決定。而執業資格是國家對于一些專業進行強制規定,必須達到符合行業標準的人員才可以從事。隨著我國成功加入世貿組織,國際交往的頻繁,我國也必將實行一項在歐美社會已經深入實行的制度――資格準入制度,并進一步規范所有的勞動力和人才。
隨著我國加入世貿組織,各方面要求均紛紛與國際接軌。各行各業都出現各式各樣的職業資格證,大學生如果有相關職業資格證書在就業時就具有很大優勢。因此在很多大學生中出現了考證熱。這反映了全社會越來越重視取得各類執業職格證書。為了提高學生就業率,學校也積極鼓勵并獎勵學生們多考取職業資格證書,這也十分符合國家的人力資源發展戰略,通過備考職業資格證也會讓學生們容易將理論與實踐結合起來,不斷提升他們的個人能力,更好地服務于社會、服務于企業。因此我國的高等教育尤其是應用型、工程本科教育應當適應社會潮流,轉變思想,改革教育體系,將職業資格考試融入本科教學工作之中。
1 存在問題
1.1 教育與需求脫鉤
環境專業被視作朝陽專業,但在就業市場上環境專業特色表現差強人意。以重慶文理學院為例,環境專業畢業生一次就業率96%,從事本專業的畢業生只占20%,這兩個數據并不突出,與非環境專業大致持平,與該校環境科學“特色”專業不相匹配。環境專業本科學生畢業后首選考研或考公務員、事業單位,其次才是考慮進各類環保公司。大學培養出的本科生與社會需求的環保專業人才間尚有一定差距。由于當前就業形勢的壓力不斷增大,因此急需對當前環境工程(科學)專業的本科教育進行進一步的修訂和完善。
1.2 課程體系和培養方向紊亂
環境工程最初來源于各建筑工程學院土木系,給排水專業,50年代設立環境衛生專業,70年代有環境工程專業;環境工程和環境科學的后起之秀復雜得多,很多環境專業往往來源于地質專業、勘探專業、化學專業、生物工程甚至經濟管理專業。2015年的教育部本科專業目錄中環境科學與工程一級學科下共設置了4個二級學科和3個特設學科,拓寬了環境保護類專業的范圍[2]。各校環境科學與工程專業基礎課程大致如下,環境科學專業基礎課:環境化學、環境生物學、環境學、環境工程學、環境質量及評價、環境監測、環境信息系統、環境管理與環境法、生態學等課程;環境工程專業基礎課:水污染控制工程、固體廢物處理與處置技術、環境微生物、大氣污染控制技術、環境工程原理、工程流體力學、環境影響評價技術、環境法學等課程。落實到各高校,其課程體系設置,培養大綱各取所需,參差不齊。專業基礎課程選擇具有明顯的專業背景和學科傳統,與社會和就業市場需求并不完全一致。環境工程和環境科學分屬兩個一級學科,但在具體操作時二者在培養方向和教學大綱上呈現相互融合的趨勢。
2 職業資格考試導向
2.1 職業資格考試對職業選擇的激勵作用
近年來,隨著高校應屆畢業生人數不斷增加,再加上以往沒有就業的,就業壓力巨大。因此目前高校大學生就業問題已經成為廣受關注的社會問題。在當前形勢下,就業是高校、畢業生和家長都要面臨的一個難題。
由于空前激烈的競爭,使畢業生們在職場中普遍缺乏安全感。隨著企業間競爭加劇,用人單位對技術型人才越來越關注,對技術人員的要求也越來越高。現在單靠手中的畢業證書是很難在社會中立足的,如果沒有過硬的專業技術,很難找到一個理想職業的崗位。在職業與專業技能之間職業資格證書就發揮著很大的作用。社會對技術性人才的需求培養了一批又一批的專業技術過硬的人才,使畢業生在社會上可以充分運用專業技能找到合適的職業,不必在競爭激烈的社會中艱難選擇。應用型本科學校面向職業資格的應用型教學可助推學生刻苦學習,掌握一技之長。并在今后的職業生涯中不斷進步,不斷提升自己的技能。職業資格證書就是體現畢業生的專業技能水平的最有效證明。
2.2 職業資格考試對環境工程本科教育的啟示
環境工程(科學)畢業生能參加的職業資格考試大約有3種:環境影響評價師、環保工程師、給排水工程師[3-4]。環境影響評價工程師考試分4個科目:環境影響評價案例分析、環境影響評價技術導則與標準、環境影響評價相關法律法規、環境影響評價技術方法。
注冊環??荚嚪譃榛A考試(主要內容涵蓋了高等數學、普通物理、普通化學、理論力學、材料力學、流體力學、計算機應用技術、電工電子技術、工程經濟、工程流體力學與流體機械、環境工程微生物學、環境監測與分析、環境評價與環境規劃、污染防治技術和職業法規一共15個科目的內容)和專業考試(主要內容包括:環境法規和標準、污水處理與再生利用工程實踐、水污染防治工程技術、大氣污染防治工程實踐、固體廢物處理處置工程技術、大氣污染防治工程技術、物理污染控制工程技g、物理污染控制工程實踐、固體廢物處理處置工程實踐一共9個科目的內容)。參加專業考試的人員必須在基礎考試合格,并符合專業考試報名條件相關規定時才可報考。在專業考試合格以后,才能獲得《中華人民共和國注冊環保工程師資格證書》。
注冊給排水工程師考試同樣分為公共基礎科目和專業科目兩類。公共基礎科目包括普通物理、高等數學、普通化學、材料力學、理論力學、計算機應用、流體力學、工程經濟、電工電子技術。專業考試又包含專業基礎和專業科目。其中專業基礎科目包括:水處理微生物學、水文學、水泵及水泵站、水分析化學和供水水文地質。專業科目包括:排水工程、建筑給排水和給水工程。通過對環境本科專業課程體系與大綱和環境影響評價師、注冊環保師、注冊給排水工程師的具體要求進行對比,發現目前環境專業本科的專業大綱和培養目標基本包括考注冊環保師和注冊環評師所需知識,但是和注冊給排水工程師所需知識要求差異較大,而且難度也較大。
注冊工程師考試針對的是有工作經驗的工程師,而大學環境工程(科學)培養的是預備工程師??疾飙h境影響評價師、注冊環保師、注冊給排水工程師考試大綱和考試試題,可以發現,資格考試水平普遍高于環境本科專業對畢業生的要求。環保工程師和給排水工程師考試專業科目屬于典型的應用型、實踐性的科目,這對本科課程建設具有啟發作用。環境影響評價在本科階段顯然深度不夠,環境影響評價導則經常修改,教材多年不變,內容滯后;環評考試教材的核心是環保部頒發的大氣、水、固廢、噪聲、生態環境影響評價導則,由于各環境影響評價導則經常修改,環評考試教材和大綱幾乎年年修改,保持同步更新;注冊環保和注冊給排水強調工程應用和工程實踐,環境工程本科課堂教學偏重理論和基礎知識的傳授。
2.3 職業資格考試對環境工程本科教學內容的導向
本科教學大綱中對專業知識的要求一般可分為掌握、熟悉、了解3個層次。其中掌握即要求學生能在實際工作中靈活運用;熟悉即要求他們能夠理解并簡單應用;了解僅要求他們具有環境影響評價相關的廣泛知識[5-6]。注冊環保、給排水、環評工程師考試要求高于本科教學大綱,注冊環保工程師考試對專業知識的要求大多為掌握和熟悉,要求相關人員要能夠在具體工作中運用基本原理并能進行分析問題和解決問題。因此需要學校在編寫與這幾個證書有關的教學大綱時,密切注意這些考試大綱的要求,力求達到將相應的內容列入各相應課程的教學大綱之中。在教學中將設計和計算作為環境工程平時考核的主要內容,強化學生實踐意識,引導學生由死背書本向注重實踐能力方面轉變。在考試題型上,也力求多結合環保工程師職業資格專業考試上面的考試題型方式,如增加相應客觀題型,內容主要以案例計算為主。并適當增加綜合性和應用性的考題,為學生今后參加相應的證書考試打下堅實基礎。環保專業考試輔導用書和各年考試試題是水、大氣、固廢、物理污染控制最佳輔導教材,以水污染控制工程為例,普遍感覺缺乏習題或習題陳舊,而環保專業科目考試提供生動的素材,稍作修改可應用于考試測驗。環保專業考試案例可作為課程設計,乃至畢業設計的樣本。為了滿足社會需求,提高畢業生的就業率,筆者認為對當前的人才培養教學大綱進行不斷修訂和充實是非常必要的。
基于以上事實,可考慮以下方面:(1)順應相關職業資格考試的要求,及時修訂大綱和課程體系。(2)教學方法的改革。轉變課堂灌輸教育方式,采取案例式、融入式、討論式的教學方法。(3)及時更新教學內容,培養社會需要的應用型環境本科人才。(4)突出實踐性教學環節。其中環境影響評價,水、大氣、固體廢物等的污染治理都需要有實際工程經驗,而且環評、環保工程師考試也非常偏重于這些方面的實際問題進行命題。課程設計、畢業設計、各類實習等是學生熟悉和深入理解這些工程實踐的重要環節和手段,因此,對這些相關實踐類課程必須要給予足夠的重視和課時上的保證。(5)加強師資隊伍建設,要不斷提升專業教師的實踐能力,學校應通過鼓勵和獎勵教師到相關企業進行實踐培訓和掛職培訓,以提高雙師型教師所占比例,提升教師的理論結合實踐水平。
3 職業資格考試和本科教育面臨的新挑戰
各類職業資格注冊工程師考試大綱明確指出,考試針對有實踐經驗的從業人員,普遍要求本專業或相近專業本科畢業并從事本專業5年以上,這無形加大了在校生參與考試的難度。其次,注冊考試的激烈競爭程度是另一考慮的因素,事實上只有少部分人有參加這類考試的計劃,且主要是預備考研的同學;為了更貼近證書考試,需要學校以及任課老師更多地在課程設計、大綱編寫和制定、教學內容和考試考核形式等多方面進行改革。教師只有通過注冊給排水、環保、環境影響評價工程師等職業資格考試,或在生產設計第一線培訓或掛職一定時間才有資格滿足“雙師”教師資格的基本要求。另外,目前國家對職業資格證書清理也造成不小的負面影響。2016年,隨著簡政放權,降低行業準入門檻改革的深入,在此前已取消5批職業資格許可和認定事項的基礎上,國務院再取消招標師、物業管理師、市場管理員、插花員等47個事項。加上前5批取消的272項職業資格,國務院分6批取消的職業資格將高達319項。至此,各部門設置的職業資格總量比本屆政府成立之初已減少50%以上。這一系列清理職業資格考試措施降低了“考證”熱,客觀上給環保類職業資格考試帶來一定沖擊。
參考文獻
[1] 楊芳,顏世發.融入環評師職業資格考試的環境影響評價課程教學改革探索[J].遼寧科技學院學報2011,13(1):84-85.
[2] 劉輝利,游少鴻,朱義年.基于職業資格制度的環境影響評價教學探討[J].當代教育理論與實踐2012,4(11):101-102.
[3] 住房和城鄉建設部,人力資源和社會保障部.注冊公用設備工程師(給水排水)執業資格考試專業考試大綱[Z].
[4] 環境保護部,人力資源和社會保障部.環境影響評價工程師職業資格考試大綱[Z].
計算機輔助設計(CAD)在設計企業中已經得到廣泛應用,有效解決了設計效率的問題,例如利用參數化設計,可以對設計進行輕松修改。而工程仿真,也叫做計算機輔助工程(CAE),可以用數值方法模擬設計對象的功能特性,從而完全或部分代替物理樣機或試驗驗證,并引導更優化的設計。對比傳統實驗手段,CAE可以縮短研發周期,優化產品設計,積累研發知識,節約研發成本。在很多制造企業的產品研發和設計中,CAE都承擔著大量關鍵的業務。
不過,由于工程仿真的軟件種類非常龐雜,按照專業不同,可以將其分為:結構力學、流體力學、多體動力學、碰撞仿真、噪聲分析等。如何將這些多樣化的CAE軟件資源統一管理起來并進行動態調配及監控,已經成為企業CAE應用的一大難題。
目前設計行業中的航空航天、能源、冶金等大量使用到ANSYS、ABAQUS、3DMAX等軟件,但很多設計企業仍然沿用單機運行方式,計算資源大多呈現分散無序的狀態,伴隨資源的發展不可避免的呈現出以下矛盾:硬件資源利用無序且低效;軟件資源分配缺乏合理性;資源調度與項目要求不匹配;數據、流程安全保障手段弱;資源請求方式亟需簡化。
而采用高性能計算平臺則能夠很好地解決企業所遇到的這些矛盾。高性能計算平臺能夠將各類CFD、動力學、電磁、噪聲、性能等仿真應用軟件(如NASTRAN、ANSYS、ABAQUS、FLUENT、ADAMS、STAR-CCM+、LS-DYNA等)、高性能計算硬件資源、高速互聯網絡資源以及對資源的管理調度,以一種WEB服務的形式提供給仿真分析人員,從而實現將傳統的仿真軟件工具發展成為“企業云”中的在線計算資源,大幅降低高性能計算資源的利用門檻,有效提高仿真計算工作效率。
在高性能計算平臺的工作場景中,用戶可以從多個層面切身體驗云計算模式的便利性與高效性:仿真分析人員不再需要進行繁瑣的客戶端配置和操作,也不再需要關心服務器端軟硬件資源的配置、管理、維護甚至升級,只需要通過標準的Internet瀏覽器,就能夠登陸平臺,方便、快捷的開展仿真計算工作;
研發管理人員不再需要進行費時費力的仿真研發工作報告的搜集、整理工作,經過流程定制后的管理門戶將隨時可以自動出具當前項目進展報表、軟硬件資源使用情況;
研發機構領導不再需要擔心軟硬件投入理由缺乏論證數據,也不再將企業計算中心視為永遠的成本中心,管理門戶可以用翔實的數據、直觀的圖表闡明計算中心的價值所在,并可以詳細預測后期軟硬件資源的投資需求及短板。
可以預見,隨著工程仿真技術在產品研發中的廣泛應用、CAD-2-Mesh方式的流行、非線性技術的普及、多物理場耦合仿真以及多學科優化等技術的推廣,高性能計算將成為企業研發的重要技術手段。
不過,當企業在設計CAE高性能計算整體解決方案時,要充分考慮需求,比如資金預算、問題類型、分析規模、用戶數量、軟件License個數等,以此來確定最終的硬件選型。特別是在軟件選擇方面,應能滿足以下應用:
1、可以集成數值仿真軟件并進行調用接口封裝工作,將其從固定化軟件工具轉變成實時在線的仿真計算服務資源,方便即需即用;
2、封裝所有的HPC操作指令等復雜操作,普通計算用戶無需參加任何培訓即可使用,同時可以了解自己的資源利用權限;
3、需要智能化監控軟件License資源并實現精細化管理,在保證科學分配計算資源的同時可以提供詳細的License利用情況分析報表,進一步揭示計算資源瓶頸;
關鍵詞:機械專業;課程體系;實踐教學;中外對比
中圖分類號:TU;G642文獻標志碼:A文章編號:10052909(2012)05001304課程體系是指諸多課程相互聯系而構成的整體,包括根據培養目標設置哪些課程,如何設置課程,內容、形式、形態各異的課程如何結合才能達到整體優化的效果。課程體系直接反映人才的培養目標。機械專業課程體系的研究對特色專業建設和培養高素質應用型人才都具有重要的意義。
中澳教育存在很多差異,不少學者從不同角度進行了論述[1-5]。筆者通過對比新南威爾士大學(以下簡稱“UNSW”)與沈陽建筑大學(以下簡稱“SJZU”)機械專業本科生培養模式和培養方案,分析兩所學校在課程體系建設(包括專業課程設置、課程群、實踐教學環節等)方面的特色,對借鑒澳大利亞高等教育教學經驗,培養應用型高級人才提出建議。
一、課程設置對比
課程設置是人才培養方案的核心內容。根據培養目標,要求學生在單一性的基礎上實現多樣性,即體現不同的個性發展,突出專業特色和個性。因此,課程設置要充分體現學科融合,突出專業特色;要著重加強綜合性教學實踐內容,強化綜合能力。課程設置要有利于培養學生扎實的理論基礎,使他們既有通才的素質,又有專才的技能。課程設置的設計屬于課程體系范疇,它應以培養目標和培養規格為依據,在一定教學方案設計原則的指導下,選擇課程內容和組織教學過程。
UNSW機械學院和SJZU機械學院都建立于1949年。目前兩學院建設規模和招生人數都相似,都以培養機械工程類人才為目標,前者在澳大利亞工程院校排名前5位,后者于2008年獲批國家級特色專業建設點。
UNSW各專業方向每學期開設4門課,4年共開設32門課程。每門課程均為6學分,總共192分;總學時根據不同專業方向略有不同,以機械設計方向為例,總學時為2 028。其中所有的實踐環節,包括實習、課程設計、畢業設計等都穿插在課程中,不單獨設置。SJZU機械專業分為理論課程和公共實踐環節及專業方向實踐環節,其中理論課共開設41門課程,其總學分為150,總學時為2 394,除此外所有實踐環節有52學分,共53周。
課程設置按照通識教育平臺、基礎教育平臺、專業基礎教育平臺和專業教育平臺歸類,從開課門數、所占學分和學時比例等幾個方面進行對比,如表1所示。
從表1可以看出,在通識教育平臺中,SJZU開設的課程數、所占學分和學時均比UNSW多,前者大約是后者的4倍;在基礎課程中,SJZU開設的課程數比UNSW少2門,所占學分和學時少8%~10%;在專業基礎課程中,SJZU開設的課程數是UNSW的2倍,所占學分比例比UNSW多12%;在專業教育平臺中,SJZU開設的課程數比UNSW的少4門,所占學分和學時比例少24%??傮w看,SJZU在專業基礎平臺中所設置的課程較多,重點培養學生的專業基礎,有利于學生進一步深造;UNSW開設的基礎課程和專業課程所占比重大,說明該校對基礎教育和專業教育非常重視。重視基礎課程,即“厚基礎”可以提高學生的就業適應性;重視專業課程,即“強專業”有利于提高學生的工程適應性,這也是澳洲高校人才培養的普遍規律。
二、課程群對比
深入研究課程體系內部的關系,考慮人才培養知識結構需求,根據課程內容相關性等因素構建不同課程群。課程群就是把具有相關性或有一定目的的不同課程編排到一起,組成一個“群”,進行系統的學習和教授。在課程群內部,以核心主干課為主線,優化教學內容,通過各課程相關知識點的有機結合,研究各課程之間的關系,使之相互促進,相映成彰。通過對UNSW和SJZU機械專業課程群進行對比,分析各自特色(表2)。表2UNSW和SJZU機械專業課程群對比表課程類型課程群UNSW機械專業開設課程SJZU機械專業開設課程通識教育平臺社科類通識教育1思想道德修養與法律基礎、中國近現代史綱要、思想和中國特色社會主義理論體系概論、基本原理科普類通識教育2軍事理論、健康教育、外語、體育基礎教育平臺計算機類計算機1計算機文化基礎、C語言數學類高等數學1A、高等數學1B、工程數學2E、數值方法與統計高等數學1、線性代數1、概率與統計物理類物理1A、固體力學1、固體力學2、熱力學、流體力學大學物理、物理實驗專業基礎平臺創新類機械工程與創新建筑機械概論、綜合素質訓練制造類制造設計基礎、工程材料與化學機械制造技術基礎、機械精度設計與測量技術、機械工程材料力學類工程力學1理論力學2、材料力學2設計類工程設計2、機械設計1機械原理、機械設計電子與控制類電子與通訊工程、線性系統與控制電工技術1、電子技術1、控制工程基礎、機電傳動與控制、微機原理測試類工程試驗測試技術方法與管理類工程管理現代設計方法制圖類畫法幾何2、工程制圖與CAD2液壓類液壓傳動與控制專業教育平臺力學類設計類專業類工程力學2結構力學機械設計2工程機械、鋼結構高級熱流體學內燃機與工機底盤計算機工程工程機械液壓系統高級振動學機械振動實踐實踐類專業工程、畢業設計1、畢業設計2生產實習、認識實習、畢業設計選修專業選修1、專業選修2專業選修1、專業選修2通過對比和深入調研,課程群的構建和課程內容的深淺程度、涉及范圍等都有所不同。
(一)基礎教育課程群比較
學科基礎教育平臺主要由數學、物理和計算機這3個課程群組成。通過深入調研和對比發現,在數學課程群中,UNSW開設的高等數學是分在2個學期開設,盡管基本內容與SJZU大體相同,但是更有利于學生的吸收和消化;通過教學大綱了解到,UNSW開設的數值方法與統計,其內容寬泛但難度較低。在物理課程群中,UNSW除了普通物理外,還開設了熱力學和流體力學,以后的專業課中還繼續熱傳導等方面的學習。在計算機課程群中,UNSW開設的計算機主要學習C語言,以鍛煉學生的編程能力為目標,其作業難度較大,學生要完成3個大的編程任務;SJZU開設的計算機課程則以掌握基礎知識為主。
(二)專業基礎課程群比較
在專業基礎教育平臺中,根據課程內容的相似性劃分課程群,如力學類、設計類、制造類、電子與控制類、測試類、方法與管理類和創新類等類課程群,在專業教育平臺中有力學類、設計類和專業類等課程群。
在力學類課程群中:UNSW只開設了工程力學1、2,卻包含了理論力學、材料力學、機械原理、結構力學,以及疲勞斷裂等力學知識,所涉內容廣泛,但難度較低。UNSW力學類課程群重點在于將不同的知識點融合在一起,培養學生解決工程中的綜合性問題的能力,避免對知識的割裂,并拉近與工程實踐的距離。而SJZU分別開設了理論力學、材料力學和結構力學等3門力學類課程,內容難度較大,理論性較強,往往因用人單位的需求而設置。
在設計類課程群中,UNSW將機械零件的設計分在大二和大三的3門課程中,課程內容前后銜接合理,有利于學生循序漸進地學習,且涉及范圍寬泛,普適性較強,但是比較零散,缺乏系統性。而SJZU開設的機械設計課程群學時雖不多,卻具有較強的系統性和內容的完整性,有利于學生對這類知識模塊的迅速掌握。
在電子與控制類、制造類、方法與管理類和測試類課程群中,UNSW都具有一個共同的特點,就是課程緊密結合實際工程,以課程任務為主線引導學生掌握知識和技能,培養學生動手動腦能力。如UNSW開設的工程試驗就是以測試為主要內容的實踐性課程,在實驗室進行教學,要求學生完成對不同傳感器的測試、安裝及實際應用等任務,從而達到學以致用的目的。
在創新類課程群中,雙方各有特色:如UNSW開設的機械工程與創新課,內容涵蓋了機械制圖、快速設計、工具使用、項目規劃和作品制作等內容,綜合性和實踐性非常強,將機械工程基本素質培養集于一體,強化培養學生的創新意識和動手能力,也培養了學生的項目管理能力和團結協作能力。又如SJZU開設了綜合素質訓練實踐環節,學生通過拆裝機械產品增強感性認識,并通過機械創新方案的構思和制作增強動手能力和創新意識。
(三)專業教育課程群比較
比較兩校專業課有以下特點:(1)UNSW注重培養學生解決實際問題的能力。如開設的專業工程課程,是一個類似畢業實習的一門實踐課,要求學生到企業解決實際問題,如設計環保裝置等,應用以前學過的理論知識提出解決方案,并為以后的畢業設計打下伏筆。(2)SJZU在專業課程設置上更重專業化,知識分門別類,系統性和專業性強,如機械設計專業方向開設了鋼結構、工程機械和工程機械液壓系統等特色課程,突出了面向建設行業特色的培養模式,緊密聯系建筑機械裝備,為培養學生建筑機械產品的設計制造與運行管理能力打下基礎,有利于學生就業。
UNSW課程內容寬泛而難度較低,注重知識點銜接和綜合應用,理論與實踐環節相輔相成,注重實用性和工程應用,并著力培養學生的動手能力和創新意識;SJZU課程設置注重知識的系統性和完整性,重視理論知識學習,課程具有行業特色,為培養高級專業技術人才做準備。
三、實踐環節對比
中澳高校在實踐教學環節設置安排上差別很大。國內工科院校普遍都將課程設計、畢業設計、實習等環節單獨設置,集中訓練,用整周的時間完成某一環節;而UNSW的所有實踐環節都穿插在不同的課程中,沒有獨立的課程設計或實習,課堂內容直接與實踐結合,邊學邊練,在實踐中發現問題并找到解決問題的方法。
其一,金工實習。國內高校一般安排2~3周在金工實習基地集中訓練;而UNSW則作為一年級的工程設計與創新課程中的一個環節,帶學生去車間培訓,學習加工工具的使用和簡單的實物制作。國內高校都有獨立生產實習和畢業實習環節;而UNSW不統一安排,只是要求學生在假期找企業進行12周的實習,完成實習報告并帶回企業反饋,并在專業工程課程上完成實習內容和結果的匯報和驗收。
其二,對于機械原理、機械設計等課程的課程設計,國內采用集中訓練的方式,便于學生集中思路完成設計;而UNSW以大作業的形式根據課程進度進行課程設計,并且大多數課程中都有多個設計類的大作業,以課程任務為主線引導學生學習,從而達到知識的活學活用。
其三,國內大部分高校安排在最后一個學期進行畢業設計,作為對幾年理論學習的總結和對所學知識的應用。UNSW則作為兩門課程分布在大四的兩個學期,也就是用一年的時間完成畢業設計,同時還要學習其他的專業課程,邊學邊做。前一學期不寫畢業論文,但要完成對課題的深入了解,提出問題并找到解決方法,并在專業工程課程中參加答辯;后一學期根據具體的研究項目撰寫畢業論文,根據相關要求制作出實體,并進行最終的答辯。盡管畢業設計在組織形式等方面有所不同,但兩校對畢業設計的要求同樣嚴格。
四、結語
綜合比較UNSW和SJZU的課程體系,從課程設置、課程群特點、實踐環節等幾方面進行了對比,找出各自特點,借鑒國外的經驗,提出一些操作性強、易于實踐的新想法,為深化教學改革、優化課程體系,完善課程體系建設以及特色專業建設提供依據。
其一,在課程設置上,UNSW重基礎,更重專業教育?!昂窕A”可以提高學生的就業適應性,“強專業”有利于提高學生的工程適應性;SJZU更重視專業基礎教育,有利于學生進入更高層次的學習。借鑒國外的課程設置情況,取長補短,在兼顧通才與專才教育的前提下,要進一步完善修訂培養方案,調整課程體系,探索適應SJZU特色專業的人才培養模式。
其二,在課程群建設上,既要保持知識的系統性和行業特色,又要注重知識點的融合以及理論和實踐教學的融合,并側重知識的寬泛性和工程實用性。在課程群建設中,刪減重復課程,加強知識點之間的內在聯系,注重課程內容的銜接,強化知識的綜合應用。
其三,在實踐環節中,實施課堂教學與實踐教學的銜接,并逐步形成以“課程任務”為主線的教學思路。通過課堂中的“課程任務”,鍛煉學生的動手能力,培養創新意識,使他們在完成各種課程任務過程中,將知識學以致用,不僅掌握知識,鍛煉能力,而且也培養他們的學習興趣,增強自信心,最終達到理解知識、運用知識的目的。
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Comparative study of mechanical undergraduate curriculum system between
China and Australia
LUO Jiman1, ZHENG Xijian1, YUN Yanbin2, DUAN Chunzheng3
(1. Traffic and Mechanical Engineering College, Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, Liaoning Province, P. R. China;
2. College of Environmental Science and Engineering, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China;
3. School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 110624, Liaoning Province, P. R. China)
設計工程師自從有了CAD系統,設計工具得到前所未有升級的同時,產品開發模式也發生著潛移默化的改變。然而,隨著CAD系統的持續普及,以及用戶對產品要求的逐步升級,設計工程師發現,僅憑CAD系統已經難以完成全部的產品開發工作一由設計工程師開發的產品模型,需要通過仿真分析工程師的驗證才能被最終確認,但如果仿真分析的結果不理想,那么設計工程師就要對產品模型進行修改、優化,甚至重新設計――這種由設計工程師和仿真分析工程師構成的單向循環,已經成為影響產品開發周期的最大障礙。
事實上,從20世紀50年代末、60年代初,CAE剛剛誕生之日起,這種利用計算機輔助求解復雜工程和產品結構物理特征的方法,已經成為產品研發階段校核產品性能的唯一科學方法。但是,也恰恰是因為其復雜性、多學科等特點,其與CAD系統始終沒有深入的整合,CAE系統的用戶,至今仍然被限定在特殊人群――企業當中經過長期培訓的仿真分析師,設計工程師依然沒有辦法在自己熟悉的CAD環境當中應用CAE系統進行產品開發初期的分析。將CAE系統最大程度地融入以CAD為代表的產品研發流程,無論是對CAD還是CAE,都是必須要突破的應用瓶頸。
自2008年,歐特克公司陸續收購了Moldflow、Algor和CFdesign。在完成全部的收購以后,2011年8月,歐特克公司立即對所掌握的CAE系統進行了調整,調整后的CAE產品系列分別Autodesk Simulation Mechanical、Autodesk Simulation Multiphysics、Autodesk Simulation CFD和AutodeskMoldflow。此刻的設計工程師們開始意識到,CAD和CAE兩種系統真正集成應用的時代可能就快到來了――CAD和CAE的融合已經從一種理想變成了一種可能的現實,至少已經有了一定的技術基礎和軟件基礎。
模具設計師的CAE專家
在歐特克整合的CAE產品線當中,最廣為人道的莫過于Autodesk Moldflow了。整合完成的Autodesk Moldflow,充分考慮了不同的用戶的需求差異,提供了兩種不同的模擬分析模式――AMA(Autodesk Moldflow Adviser,Moldflow塑件顧問)和AMI(Autodesk MoldflowInsight,Moldflow高級成型分析專家)一一分別針對設計師和專業CAE工程師。
AMA相對簡便易用,主要是提供給設計工程師通過簡化注塑成型的模擬,幫助設計工程師隨時驗證設計結果,進而優化設計的諸多特征(如澆口、流道、模穴的排位等),通過對成型工藝的模擬,幫助設計者找出并解決潛在的問題。顯然,AMA能夠快速響應設計者的分析變更,因此AMA的用戶――產品設計工程師,項目工程師和模具設計工程師可以利用其在產品開發的早期,快速驗證產品的制造可行性、外觀質量(熔接線,氣穴等)、材料選擇、結構優化(壁厚等)、澆口位置和流道(冷流道和熱流道)優化等問題,很大程度上滿足了設計工程師在產品結構設計研發階段對CAE系統的要求。
AMI的功能更加專業和深入,其主要用于解決與塑料成型相關的更廣泛的設計和制造問題,換句話說,設計師團隊利用AMI就可以在設計階段預測制造缺陷,從而真正實現對整個流程的把握,提高產品設計的質量。
工程師的CAE工具
Autodesk Simulation CFD是一款“前端”CFD軟件。所謂CFD(computational Fluid Dynamics)也叫計算流體動力學,是近代流體力學、數值數學和計算機科學結合的產物,是一門邊緣科學。通過應用各種離散化的數學方法,CFD軟件對流體力學的各類問題進行數值實驗、計算機模擬和分析研究,是目前進行傳熱、傳質、動量傳遞及燃燒、多相流和化學反應研究的主要方法。而“前端”CFD軟件,是將對產品設計的CFD分析放在設計的最前端,由設計工程師在最初設計階段在自己熟悉的CAD環境中直接進行CFD分析,從而得出優化方案,避免中后期進行設計修改所將帶來的高額成本和代價。
同大多數CFD系統一樣,AutodeskSimulation CFD的主要工作是解決在產品開發過程中遇到的各種流體問題,例如流動問題、傳熱問題和運動問題。而作為歐特克CAD-CAE融合的關鍵步驟之一,Autodesk Simulation CFD與其他CFD系統的最大不同,是可以直接被MCAD(機械CAD)產品設計團隊使用。
與其他的所有CAE產品相比,Autodesk Simulation CFD有著自己的特色。首先,從集成的深度來看,整合完成的Autodesk Simulation CFD能夠成為CAD系統的一個組成部分,設計師可以從CAD系統中直接調用其功能。因此,從某種角度講,Autodesk SimulationCFD更像是MCAD應用軟件的一種延伸,讓設計工程師能夠在產品概念設計階段就可以進行復雜的熱傳輸或流體流動的模擬仿真試驗。第二,AutodeskSimulation CFD能夠整合的CAD系統范疇非常廣泛,不僅能夠與常見的三維CAD系統實現整合,而且在與其他基于ACIS或Paraslid幾何內核的CAD系統配套時,Autodesk Simulation CFD也能實現本機互操作,從而將標準的MCAD工作站轉化成完全互動的流動試驗臺和熱力測試臺。第三,Autodesk SimulationCFD具有的與生俱來的易操作性也使得其在與CAD系統整合時,更加容易被設計師掌握基于CAD工程師的操作習慣開發的功能,使得CAD工程師幾乎無需特殊的CFD專業背景,經過短暫培訓就可以利用其解決遇到的大多數分析工作。第四,Autodesk Simulation CFD所擁有的強大的通用分析引擎,能在一系列CAD系統中進行精確的模擬設置,因此基本無需人為干預。
讓工程師發揮自己的靈感,把注意力集中在產品而不是工具上,讓工程師感受到的快樂和順暢,是所有CAE系統與CAD系統融合的典范模式,也正是所有CAE系統和CAD系統未來技術和應用的發展方向。
廣通用的CAE
事實上,對于CAD-CAE融合最大的障礙,一方面是如何應對不同行業的不同分析需求,另一方面就是如何解決
企業當中的多CAD環境問題,這也是現在制造商經常面對的問題――如何選擇一款合適本企業應用的、能夠在多CAD環境下工作的CAE系統,并能將其集成至現有設計流程中?
作為一個被定義為大型通用分析平臺的CAE產品,Autodesk SimulationMechanical和Autodesk SimulationMultiphysics其具有各類的分析能力(包括熱分析、流體分析、動力學分析、物理場分析等),其旨在為用戶提供一整套的CAE工具,以幫助用戶在一個集成的環境中進行精確和有效的仿真分析――這些工具包括靜力、動力、流體、熱傳導、靜電場、疲勞分析、管道工藝流程等分析與設計,其所涉及到的應用領域十分廣泛,因此Autodesk SimulationMechanical和Autodesk SimulationMultiphysics首先解決了多行業用戶的不同需求。
另外,對于多CAD環境的CAE應用需求,也提供了很好的解決方法。首先,從軟件架構上,其可與AutodeskInventor、Pro/ENGINEER、Solid Edge、SolidWorks及其他眾多的三維CAD軟件直接進行數據交換,并實現無縫鏈接與同步數據,因此能夠在多CAD環境中實現高效的工作流程。第二,在數據處理上,自動網格工具可以立即生成高質量的圖元――從而確保關鍵區域內的仿真精確度,有助于設計師在更短的時間內預測產品性能。第三,在應用上,內嵌的建模功能支持設計師和工程師直接編輯網格,同時,其所提供的專門針對流體的分析模塊,還能夠幫助設計師只需通過內嵌的對話框簡單指定流體介質邊界的表面來自動創建流體模型。
關鍵詞:創新型人才;培養實踐;安全工程
中圖分類號:F241 文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2012)33-0135-02
一、研究背景
中國政府歷來重視煤礦安全工作,2006年國務院專門會議討論瓦斯治理問題,加之煤礦安全的嚴峻形勢以及安全欠賬的實際情況,近幾年數次撥??钔度朊旱V安全(每年約30億元),各地方政府也積極響應,配套相應的資金,這些措施都會直接推動煤礦安全工作的發展。另外,《安全生產法》及其行政追究制度等的頒布與實施,也迫使各級政府及企業領導進一步重視安全工作。還有企業領導自身的覺悟及認識的提高,必將進一步推動煤礦安全工作的發展。鑒于國家對煤炭生產企業安全重視,因此,如何培養高素質、具有實踐和創新能力的安全技術與管理人才,如何將煤炭進行過程中事故率降到發達國家水平,加強煤礦安全與管理人才的培養是非常必要的,而且是十分迫切的,加強煤礦安全人才的培養,確保煤礦安全生產形勢根本好轉,促進中國煤炭工業可持續發展,同時對中國煤炭工業安全生產和經濟可持續發展都有著重要意義。
二、培養目標
培養滿足新時期煤礦安全生產的需求,具有良好的基礎理論、實踐技能、外語和計算機應用能力,掌握安全工程系統理論,具有寬廣的國際視野、開拓創新意識以及結合生產實際提出和解決問題的能力,能在煤礦從事工程設計與施工、科技開發與生產經營管理等方面工作,具有較好的人文社會科學素養與團隊精神、較強的社會責任感和良好的工程職業道德的本科工程型創新人才[1~2]。
三、培養標準
1.掌握相關的自然科學和工程理論基礎知識。(1)自然科學基礎知識與人文、社會科學知識。掌握中國特色社會主義理論與唯物主義哲學思想,具有社會責任感;經濟、管理、法律、英語等方面的基礎知識。(2)理論基礎知識。掌握并能應用數學、物理、化學等基礎知識;掌握安全工程所需要的工程力學、流體力學以及工程熱力學等深厚的力學基礎知識;熟練應用計算機軟件、高級編程語言等現代工具與及相關信息技術;掌握電工、電子等相關基本理論知識;掌握地質學基礎理論及工程制圖基本方法;具有系統工程知識及系統思維方法。(3)工程專業知識。掌握礦井開采工藝及相關設計與管理技術;掌握礦井通風技術基本原理及相關設計與管理技術;掌握井巷工程設計與施工基本知識;掌握礦井災害防治理論及防治工程設計方法;掌握礦山安全生產相關法律法規;掌握礦山經濟理論基礎及礦山企業管理知識;掌握礦山安全與勞動衛生基本原理;掌握礦山環境保護與可持續發展政策及相關技術;熟悉采礦技術規范,掌握礦山設計和數字礦山技術的基本方法。
2.具有運用理論知識和專業技能解決工程實際問題的能力。(1)工程項目評價、分析與決策能力。具備認識和系統表述安全工程領域各環節設計、技術和施工管理等問題,以及初步系統規劃研發的能力;具備建立本領域技術分析模型的能力;具備識別及分析影響礦山安全生產的不確定性因素、風險因素的能力;具備提出解決礦山安全生產問題的方法和建議的能力;具備應對危機與突發事件的初步能力。(2)實驗和分析能力。熟悉本專業國家和行業的標準與規范;具備查詢相關資料或者電子文獻的能力;掌握相關實驗操作技能,具備分析實驗數據、書寫實驗報告與歸納總結的能力。(3)系統思維能力。具備運用整體思維方式,全局性和系統性地考慮礦山通風與安全工程項目實現的能力;具備梳理礦山安全生產各環節的關鍵問題、難點以及影響因素的能力;具備針對解決問題的方案進行論證、總結并得出結論的能力。(4)創新精神以及吃苦耐勞的敬業品質。積極探索安全工程領域的新問題、新發展;具有執著的工作態度,并能夠結合具體條件善于運用靈活方式合理解決問題;敢于質疑,勇于創新的精神;謙虛謹慎,戒驕戒躁;保持求知欲和終生學習的態度;高效、合理地管理時間和資源;培養吃苦耐勞的精神 [3~4]。(5)職業道德和職業精神。具有高尚的職業道德,正直,富有責任感;遵守職業行為規范,遵紀守法,遵守行業準則;主動規劃個人職業方向與發展;與世界安全工程界保持同步,與時俱進。(6)進行安全工程專業技術產品開發和技術改造與創新的初步能力具備發現問題的能力;具備創新的意識;具備創新所需的專業知識;掌握一定的創新方法。
3.具有團隊協作和溝通交流的能力。(1)團隊精神。培養合同協作的團隊精神;具備組織協調和領導能力;善于技術分工和協作,共同完成目標。(2)交流與溝通。具備交流與溝通的意識和能力;建立與安全工程界進行交流的組織結構;具備運用寫作、圖表、電子和多媒體進行交流的能力;善于口頭表達,能夠作報告和會議進行交流。(3)國際交流。能夠運用外語進行交流;具備參加國際專業合作項目的初步能力;熟練運用外語查閱相關文獻。(4)團隊管理及組織協調能力。具有豐富的團隊管理經驗,善于調動團隊積極性,激發團隊戰斗力;良好的組織能力以及沖突協調能力。(5)項目評估能力。掌握正確的項目評估方法;了解項目評估的過程;具有發現問題并及時提出改進意見的能力。
4.具備在一定的企業和社會環境下的綜合工程實踐經驗。(1)參與礦山安全國際化。了解礦山通風與安全的發展及礦業工程發展國際化趨勢,了解相關國家礦山安全生產領域的政策和法規,具備參與礦山安全國際化的能力。(2)適應社會背景環境。應用礦山通風與安全專業基礎知識與可持續發展相關理論,分析礦山通風與安全對社會財產、生命安全、礦山綠色可持續發展的推動作用,能夠利用專業知識為社會作貢獻。(3)礦山通風與安全工程項目設計。應用學科基礎知識和安全工程專業知識,進行礦山通風與安全工程項目的設計能力。(4)礦井災害防治規劃與設計。綜合應用學科基礎知識和專業知識,進行礦井災害防治規劃、技術設計及施工設計的能力。(5)安全工程實施能力。應用安全工程專業知識及管理知識,進行礦山工程項目施工組織管理、質量控制及成本控制能力。(6)礦山企業運營與管理。熟悉礦山企業運營特征,確定礦山企業生產運行的方式和資源優化,規范企業職工培訓與崗位管理,具備通風與安全技術管理、礦井災害防治和礦山生產經營管理能力。
四、培養方案
培養模式為“3+1”模式:即三年在校培養,以及累積一年在企業的生產實訓培養。第1~4學期按安全工程專業大類培養。第4學期末,采取雙向選擇的方式,在安全工程大類學生中選拔有志于從事“礦山通風與安全”工作的學生60名左右進入本計劃,按本培養方案培養[5~6]。
企業參與學生培養的整個過程:除參與學生在企業實訓期間的指導工作外,企業導師還參與學生培養方案的制定、教學計劃的編制、部分校內課程的講授以及畢業答辯等過程。
以礦業工程、安全科學與工程主干學科,主要課程為:流體力學與流體機械、工程力學、工程熱力學、傳熱學、物理化學、安全系統工程、煤礦地質學、采礦學、礦井通風學、煤礦安全管理、礦山安全法規、安全經濟學等。特色課程為:礦井通風學、礦井瓦斯災害防治工程實踐、礦井火災防治工程實踐、礦井安全新技術講座。
主要實踐性環節:礦井開拓開采工程實訓、礦山地質工程實訓、礦井通風系統測控工程實訓、礦井災害防治工程實訓、礦井災害應急救援工程實訓、礦井開拓開采與通風安全綜合設計等。
學生至少應修滿200學分,其中理論課程151學分,實踐環節4分(含素質拓展環節4學分)。標準學制為四年,學分修滿后授予工學學士。
五、結論
通過優化安全科學技術專業課程體系,凝練基礎理論課教學內容,更新專業核心課程的內容,突出專業課新知識和實踐教學環節、新技術;改革現有選修課的設置提高學生的科技創新能力,構建既實用又可靈活銜接的專業課程體系,帶動專業整體教學質量的提高。形成安全科學技術專業人才“基礎實、知識面寬、能力強”素質高、創新能力強的鮮明特色。
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[4] 田震,馬小明.安全工程專業本科生多樣性人才培養[J].安全與環境學報,2006,(6增刊):17-19.
1.專業課程設置概況
目前全國高校設置的安全工程專業方向覆蓋了礦業、化工、核工業、交通、能源、土木、經濟等各個領域,專業培養方向一般都與高校的行業背景緊密相關。經過多年的摸索和發展,當前一個相對成熟的安全工程專業課程體系在各高校之間被廣泛采用,即把專業課程分為專業基礎課和特色專業課。前者通常包括“工程力學”“流體力學”“工程熱力學與傳熱學”“電子電工學”“可靠性工程”“燃燒爆炸學”“安全學原理”“安全系統工程”“安全管理學”“安全檢測與監控技術”“安全人機工程學”“安全法規”等課程;后者一般以該校所依托的行業背景、學科優勢和就業方向為依據,設置以應用為主的特色課程。如南華大學以核安全為特色開設了“核電安全工程”“核與輻射防護”“原子核物理”等課程;以建筑安全為特色開設了“建筑安全”“建筑消防技術”“基坑與土力學”“建筑材料”等課程;同時考慮學生就業,還開設了“起重機械安全”“壓力容器安全”“電氣安全”“職業衛生與安全”等課程。
2.實驗課程設置概況
通過調研、文獻查閱以及結合筆者所在學校的實際情況,發現目前安全工程本科專業實驗課程主要由四種類型構成,即公共基礎實驗課(大學物理實驗、大學化學實驗)、專業基礎實驗課(工程力學實驗、流體力學實驗、工程熱力學與傳熱學實驗、電子電工實驗)、專業通用實驗課(安全監測與監控實驗、安全人機實驗、防火防爆實驗、電氣安全實驗、機械安全實驗)以及專業特色實驗課(礦井通風實驗、巖石力學實驗、土力學實驗、化工原理實驗、化工工藝實驗、人因失誤實驗、建筑消防實驗、輻射劑量測量實驗、交通事故調查與案例分析實驗)。
二、專業特色實驗課程教學中存在的問題
通過對國內部分高校的調查以及結合本校實際情況,發現安全工程專業實驗教學中的公共基礎實驗課和專業基礎實驗課的教學都已形成規范化的體系,有系統性的教學方案、教材、考核體系等,但是專業特色實驗教學普遍存在不足,主要體現在以下幾個方面:
1.實驗教材不規范
目前由于各個高校所依托的行業背景以及優勢學科不同,還沒有一本真正意義上的公開出版的且系統性較強的安全工程專業實驗教材,各高校安全工程專業使用的實驗教材大部分是由理論課教師自行編寫,主要存在以下兩個問題:
(1)實驗項目受限
安全工程專業一般牽涉到燃燒爆炸、有毒有害等方面的實驗項目,這些實驗項目的開設往往受制于實驗室的場地條件,同時也具有較大的破壞性和危險性,從學生安全方面考慮,很多高校也都刻意避免開設以上實驗項目。為滿足必要的實驗課時,多以模型參觀和演示性實驗代替。
(2)實驗內容過于簡單,缺乏探索性
實驗項目大多是采用相關儀器直接進行系統中物理化學參數的檢測,如可燃液體閃點燃點的測定、粉塵含量的測定等,綜合性、探索性實驗偏少,導致學生用理論知識解決實際問題的能力以及創新能力得不到有效鍛煉。除此之外,驗證性實驗步驟的編寫過于詳細,類似于儀器設備使用說明書,學生可以按照實驗教材上的步驟機械地完成實驗。這種實驗不能激發學生的創造性和探索性,抑制了其對實驗課的興趣,導致學生心理上抵觸實驗課。
2.實驗教學開展效果不佳
(1)實驗教學計劃不科學
理論課教師根據自己的教學計劃來安排本門課程的實驗教學計劃和實驗內容,沒有同其他專業教師從專業培養計劃的層面上去共同商討實驗項目的設置問題,使得各個實驗項目在實驗內容上缺乏連續性和系統性。
(2)實驗教學考核標準不合理
在安全工程專業的實驗教學中,大部分高校都沒有設置獨立的實驗課程,實驗課都是與理論課共同組成一門專業課程的教學。例如:一門2個學分的專業課程總計32個課時,一般理論課占28個課時,而實驗課只占4個課時,實驗課沒有獨立的考核機制,其成績以作業的形式作為專業課程的平時成績折算計入總分,導致學生主觀上不重視。教師對學生實驗能力的考核,完全依據學生上交的實驗報告。而實驗報告的參考性比考試顯然要低很多,學生相互之間存在抄報告的現象。
3.實驗室建設管理不當
(1)實驗室建設定位不清晰
很多高校對于實驗室的建設沒有合理的規劃,實驗室的建設不是一朝一夕的事情,特別是對于經費一般的非重點高校,實驗設備的配置是一個“添磚加瓦”的過程。實驗室建設若沒有長遠規劃,沒有統一的思路,勢必造成采購實驗設備時沒有針對性,所購置的儀器設備不成體系。導致很多綜合設計性實驗沒有辦法開展,而只能做一些簡單的驗證性實驗。
(2)實驗室管理體制不合理,管理機制不健全
同時,很多實驗室課程由理論課教師和實驗室教師共同完成,兩者之間的職責劃分不明確,導致實驗管理存在盲區。
(3)儀器設備管理不當
隨著國家對高校資金投入的不斷增加,高校的實驗室建設經費也在逐年增加,很多高校只管購買儀器,而不管儀器的維護,對儀器設備也沒有實行檔案化管理,導致設備重復購置,保修期內的設備得不到及時有效的維修。同時大部分高校對大型儀器設備沒有設置共享平臺,導致其利用率較低,造成設備閑置浪費。
4.實驗隊伍結構配置不合理
很多高校對實驗技術人員存在偏見,主觀上認為專業教師比實驗技術人員重要,造成實驗技術人員在高校中的地位低,在實驗室工作缺少榮譽感,這主要體現在晉升職稱以及人才配置方面。在很多高校,實驗技術人員允許晉升的最高職稱是高級實驗師,類似于副教授,同時在人員配置方面,往往將年齡較大、學歷較低或者職稱較低的人員安排在實驗室,從而導致實驗室師資隊伍不穩定,實驗技術人員的工作積極性降低,同時導致實驗隊伍整體素質偏低。
5.實驗儀器設備不能滿足教學要求
安全工程專業作為一門“年輕”學科,在很多高校得不到應有的重視,學科建設經費少,導致沒有足夠的資金購買實驗儀器設備。一方面,安全工程作為一門工程應用性強的交叉學科,很多實驗的開展需要比較先進的進口儀器,比如便攜式α、β氣溶膠監測儀,測氡儀等,這類儀器一般價格較高,若沒有資金購買儀器則相應的實驗課沒有辦法開展;另一方面,由于資金不足,很多實驗儀器的臺套數不夠,因此實驗時,分組數少,每一組學生的人數過多,而學生的實踐能力和學習能力因個體而異,有些學生根本不動手實驗,等到同組同學的實驗做完以后,直接照抄實驗結果,其實驗能力沒有得到任何提高,大大降低了實驗教學效果。
三、專業特色實驗課程教學的思考及建議
1.加強實驗課題體系建設
實驗項目是實驗教學的載體,所開設的實驗項目應由驗證性實驗、演示性實驗以及綜合設計性實驗有機構成,其中以驗證性實驗和綜合設計性實驗為主,以演示性實驗為輔。綜合設計性實驗是由學生自己動手完成的一種開放式教學實驗,有利于培養學生的自學能力、創新能力、科學的創造性思維能力??紤]到目前國內高校安全工程專業實驗課程體系的現狀,綜合設計性實驗數的比重應適當提高。在開發設計實驗項目時,可以由教研室牽頭,集合各門理論課的師資力量,充分考慮相關專業課之間的聯系,在整個專業的層面上進行宏觀設計,盡量讓實驗題目能夠涉及幾門課程的知識,增強其綜合性。
2.加強實驗教學管理
無論是理論課程還是實驗課程,要想提高教學質量,就必須制訂科學合理的成績評價體系。目前很多高校都把實驗當做理論課的一部分,實驗成績類似于課堂作業成績,直接作為理論課平時成績的一部分計入理論課總分,且所占比例很少。這不僅降低了教師對實驗教學的重視程度,也在很大程度上制約了學生對實驗課的積極性。鑒于此,針對專業特色實驗,各高校應該設置獨立的實驗課時和實驗學分,結合自身的實際情況制定一套包括考勤、實驗操作、實驗報告、實驗態度、實驗創新等全方面考核的成績考核體系。
3.加強實驗隊伍的建設
實驗技術人員的配置,應該根據實驗室的層次、實驗教學工作量、實驗室的規劃發展進行統籌考慮,科學定編,采用公開招聘、平等競爭等措施,建設一支人員性別、年齡、學歷、職稱以及知識結構合理的實驗隊伍。此外,學校人事部門還必須根據實驗室的發展制定實驗技術人員的培訓規劃,建立健全內部自我提升與外出培訓相結合的能力提高機制,實驗技術人員的科研獎勵制度和年度績效考評標準以及職稱晉升制度等隊伍建設管理制度,最大程度地激發實驗技術和管理人員的工作積極性。
4.加強實驗室的硬件建設
實驗室建設主要是硬件和軟件兩方面的建設。實驗室的硬件建設就是資金投入問題,只有保證了足夠的資金投入,才能保障實驗項目所需的儀器設備。近年來,教育部通過“特色專業”“卓越計劃”“綜合試點改革”等項目向高校投入了大量的經費,各高校應根據本校實際情況,將國家下撥的專項經費科學合理地用于實驗室建設;另外,高校應該采取“走出去,引進來”的措施,加強同企業的合作,利用企業資金充足、理論水平相對缺乏的特點,采取“企業出錢,高校出力”的方式,與企業共建實驗室,以此提高實驗室的硬件水平。部分高校已在這方面進行了實踐,如重慶大學與美國利寶集團共建重慶大學利寶互助職業安全研究生中心,中國礦業大學與神華集團、中煤科工集團等單位共同建設實驗室、研發及現場實踐基地。
四、結論