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土木安全工程概论范文1
［关键词］安全工程；力学课程；课程改革
一、安全工程专业发展历程及现状
第一次工业革命后，蒸汽机的发明使劳动者从繁重的体力劳动中解脱出来，生产效率提高，但随之而来的由机械引发的事故导致劳动者生命及财产安全受到损害。生产技术改革带来的损失促使人们寻求科学的安全技术来保证生产的顺利进行，于是安全工程专业顺势而生。由于各国国情不同，对安全工程专业的人才需求也不同，因此各国在安全工程专业教育方面有较大不同，下面对国内外安全工程专业高等教育现状进行分析。
（一）国外安全工程专业发展现状
［1－2］美国安全工程学科高等教育历史悠久，早在17世纪末，某些高校就设置了卫生工程、安全管理等方面的硕士和博士学位。如今美国开设安全工程相关专业的高校有50多所，主要涉及职业安全、健康和安全管理等领域，如科罗拉多州立大学的职业病治疗专业、爱达荷州立大学的应急管理专业和印第安纳大学伯明顿分校的安全管理专业等。在英国，安全工程专业作为公共健康学科领域的一个分支，主要研究生产过程中的职业健康、事故财产损失等问题。相关毕业生主要就职于安全健康顾问公司、安全评估公司和公共服务组织等。澳大利亚有十余所大学开设了安全工程相关专业，其安全工程高等教育的重点是职业健康及安全卫生领域，如埃迪斯科文大学的职业安全健康系、新南威尔士大学的安全系、莫纳什大学的职业安全健康与环境系等。在国外安全工程专业的课程设置中，方法论、统计学、管理学、流行病学和心理学等理学及管理学课程的占比较大，工程技术方面的课程较少，学生毕业后被授予理学学位。
（二）国内安全工程专业发展历程及现状
我国的安全工程教育起步相对较晚［3－7］，1957年西安矿业学院（今西安科技大学）最早开设了“矿山通风与安全”专业；1958年北京劳动学院（今首都经济贸易大学）开设了“工业安全技术”与“工业卫生技术”专业。1984年，国家教育委员会颁布《高等学校工科本科专业目录》，整合了工业安全技术、工业卫生技术、卫生工程学等专业名称，统一称作“安全工程”，并于1993年设立安全科学技术一级学科。进入21世纪后，国家对安全专业人才培养更加重视。2011年3月，国务院学位委员会及教育部联合印发的《学位授予和人才培养学科目录》中新增了“安全科学与工程”一级学科（学科代码0837），属于工学大类。2010年，我国开设安全工程专业的高校已有127所。为满足国家安全专业人才的需求，国内大多数院校开设安全工程专业时都侧重于工科类课程的设置［8－9］。如中国矿业大学安全工程专业主要侧重于矿业安全，设置了工程热物理、工程流体力学、工程热力学与传热学、燃烧学、火灾动力学等课程；北京理工大学安全工程专业主要侧重于兵工及爆炸安全，设置了工程力学、应用力学、机械设计基础、燃烧与爆轰等课程。在国内，安全工程专业属于工学大类，从开设之初就具有较强的工科背景，学生毕业后被授予工学学位。力学课程作为工科专业的基础，是安全工程专业课程设置的重点。
二、安全工程专业加强力学课程教学的必要性
近年来随着我国国民经济的高速发展，应用于动力工程、石油化工、航空航天、交通、轻工、食品等领域的过程装备向大型化、高速化方向发展。改革开放以来，建筑工程业取得了举世瞩目的辉煌成就，我国的高层建筑占世界高层建筑的70％以上。桥梁工程、隧道工程、高铁里程世界第一，地铁建设是世界上规模最大的。工业建筑（如三峡大坝）、发电厂、核电站、西气东输工程等设备和结构工程的设计都与力学专业知识密切相关。力学专业知识对这些设备和工程的安全运行、失效分析和寿命预估至关重要。过程设备和结构工程所受载荷有压力载荷、温度载荷、机械载荷、重力载荷、风载荷、雪载荷、地震载荷等，按载荷性质又可分为静载荷、动载荷、交变载荷等。各种载荷在设备和工程结构的部件及零件内产生的应力可分为拉、压、弯曲和切应力。在设备和工程结构运行过程中，结构因素、应力分析及强度设计因素、应变分析及刚度设计因素或使用过程中的工况变化因素均会致使结构失效，造成的失效事故损失、伤亡和环境伤害将给国家带来巨大的经济损失。如广东九江大桥垮塌是由于运行工况突变，碰撞断裂导致的；湖南凤凰县大桥的垮塌是由结构共振引起的。在过程设备中，换热设备应用广泛。在运行过程中，流体诱导振动会引发换热器失效，致使工厂停工停产。如核电站的蒸汽发生器U形传热管工作于辐射、高温、高压、气液两相流环境，其动态特性受到很多因素影响。多年的研究成果表明，流体诱导振动是导致核电站主要设备蒸汽发生器U形传热管损伤及失效的关键性因素之一。无论是强烈还是微弱的管束流致振动，都会引发U形管和支撑之间的撞击磨损，只是撞击力和磨损率大小不同［10］。为了避免和预测流体诱导振动给蒸汽发生器U形传热管带来的机械损伤，我们需要掌握蒸汽发生器U形传热管在运行态和起停机过渡状态下的动态特性，这就需要力学基础知识。
为了设备的安全运行，力学知识至关重要，所以安全工程专业加强力学课程教学是非常必要的。
三、安全工程专业力学课程教学中存在的问题
以工程安全为主的安全工程领域专业人才应该具备较好的力学基础及分析计算、数值模拟等理论基础。目前，我国高校安全工程专业的基础力学课程绝大多数为工程力学，只涵盖了理论力学的静力学部分和材料力学部分内容，这会导致学生对运动学、动力学等内容缺乏深入了解。学校应该单独开设材料力学和理论力学课程。理论力学主要研究物体机械运动的一般规律，是所有力学课程的基础，内容包括静力学（研究物体受力及平衡）、运动学（从几何角度研究物体运动，不涉及受力）和动力学（研究物体受力和运动之间的关系）。理论力学主要研究力对物体的外部效应，材料力学主要研究力对物体的内效应，即变形及失效规律。以郑州大学安全工程专业为例［11］，其培养目标是“培养德、智、体、美全面发展，具有扎实的力学基础理论、安全科学理论知识和安全工程专业知识，具备工程结构与设备方面的专业技术知识，能在机械、材料、土木、交通等工程领域从事安全技术、安全管理、工程安全设计、事故预防与评价等工作的具有创新能力的高级工程技术人才”。以此培养目标为基准，我们对全国安全工程专业的教学方案进行了总结，发现安全工程专业开设的力学课程存在以下不足：1．教学方式陈旧，主要是教师讲授课程内容，学生参与度较少，这样既降低了学生的学习积极性，又不利于学生深入理解所学理论；2．偏重理论教学，与工程实际结合较少，缺乏将工程问题转化为适当力学模型的能力的培养；3．考核评价方法单一，以考试为主，缺乏对学生综合能力的考核；4．课时设置较少，而且课程以概论性质为主，学生在力学方面学习得不够深入。
四、安全工程专业力学课程改革建议
针对目前各院校安全工程专业力学课程教学中存在的不足，我们提出以下建议［12－15］：1．巩固学生的基础理论，加强学生的工程实践能力；2．同时开设基础力学部分和应用力学部分，设置理论力学、材料力学、流体力学等课程，并针对相关院校各自的侧重点开设结构力学、振动力学、结构疲劳与断裂等；3．增加力学课程学时，使学生深入了解力学相关知识，提高学生的逻辑思维能力，训练学生从科学、理性的角度分析工程中的安全问题；4．建设自主、高效的课堂学习模式，营造和谐、宽松的学习氛围，提高学生的学习自主性和收集资料、处理信息的能力；5．考核方式多样化，增加报告、实验等在考核中所占比例，综合评价学生能力，提高学生自我培养多元化能力的积极性；6．开设有限元基础课，培养学生将实际问题抽象成力学模型的能力；7．开设实验力学课程，提高学生的实践能力，培养其利用所学知识解决工程实际问题的能力。
土木安全工程概论范文2
关键词:工程教育专业认证;制药工程;实践教学
随着我国经济的快速发展和工业国际化的趋势，为提高高等学校工程教育质量，过去的十年里，工程教育专业认证在我国已经引起了各高校的广泛重视。我国工程教育专业认证始于1992年，开始进行建筑学、土木工程等6个工科专业评估，同时探索工程教育专业认证工作［1，2］。2006年我国成为“华盛顿协议”签约国，正式开始工程教育专业认证工作，2016年的国际工程联盟大会上，我国成为《华盛顿协议》正式会员，工程教育认证同时在我国全面开展［3］。全国高校制药工程专业的工程教育认证开始于2012年，华东理工大学和合肥工业大学的制药工程专业通过了工程教育专业认证，到2016年已有12所高校的制药工程专业通过了工程教育专业认证。工程教育专业认证的核心内涵就是建构“以学生为中心，产出导向”的人才培养体系，并突出过程的持续改进。
制药工程专业是一门涉及药学、化学、生物学、工程学和管理学的交叉学科，涵盖了中药制药、化学制药、生物制药和药物制剂与工程等内容。旨在培养从事产品设计、生产、营销、维护和工程项目施工、管理、运行和服务等工作的高级应用型专门人才［4］。制药工程的专业特点是实践性强、专业性强，其中实践教学是制药工程专业教学的重要内容，对于培养学生的实际操作能力、创新思维、对理论知识的理解和分析解决复杂工程问题的能力起着非常重要的作用［5，6］。本文将结合传统实践教学过程中出现的问题及工程教育专业认证背景下的要求，探讨制药工程专业实践教学环节的改革。
一、改革实验课程体系，培养系统性思维和创新思维
制药工程专业实践教学环节主要包括专业实验、课程设计、认识实习、毕业实习和毕业设计(论文)等。专业实验的课程设置中，内容涵盖药物合成、中药提取、药理学、制药设备、化学与仪器或设备的分析以及工程基础实验等。首先，实验内容均为认知性和验证性实验，大部分实验都是按照实验教材进行重复性实验，并且由教师逐个步骤进行指导，学生得到的数据与结果基本相同，出现的问题也大同小异，不利于培养学生的创新思维和探索精神。其次，课程内容相对独立，每门课程根据课程情况设置实验内容，各学科之间关联性小，不利于学生系统知识的培养，不能够使学生充分认识制药过程的复杂性、完整性和综合性［7，8］。最后，实验教学过程中，对工程教育认证的毕业要求中设计、开发解决方案的安全和环境因素未列入教学内容中。基于以上问题，实验教学改革中应设计药学综合性实验，内容涉及化学药物(同一品种)的合成或中药的提取纯化、工艺设计、质量控制、药理学实验、药物制剂及制药设备或仪器实验，使学生巩固药学理论知识，培养学生系统性和知识结构体系的完整性。设计创新性实验，学生以小组为单位进行题目的自选或根据教师成熟的科研结果，从查阅文献、实验方案的设计、操作实验、分析结果和结论、提出问题并加以讨论，培养学生独立思考能力和创新思维，符合工程教育专业认证中分析和解决复杂工程问题的培养目标。除在理论课程体系中加入《制药安全工程概论》等课程外，实验课程教师要在课程的教学设计中加入实验安全教育和三废处理方法等内容，培养学生在学习工作中的安全和环保意识，同时也符合毕业要求中具有良好的环境保护和职业安全意识。
二、建立完善稳定的生产实习基地，提升学生的实践能力
在制药工程专业人才的培养过程中，生产实习是培养学生理论联系实际的重要部分，能够加强学生独立工作能力［9］。生产实习主要以参观、认识和参与生产的形式为主，由于学生人数多、生产周期、工厂检修和安全卫生等问题，存在实习单位落实难、学生动手机会少、参观走马观花及学生理论知识不扎实等现象，学生在生产实习期间对所学知识的实际应用和对制药过程的整体、全面的了解受到限制［10］。因此，学校应加强校企合作的人才培养模式，积极建设完整稳定的校外实习基地，同时随着计算机在药物领域的广泛应用，建设校内仿真实习基地对学生实践能力的培养也具有非常重要的作用，通过仿真操作使学生对制药过程的生产原理、生产工艺、操作规程以及安全和环保问题有充分的认识和理解。在生产实习之前，由指导教师和企业技术人员对制药过程中的生产工艺流程、工程学基础知识、设备原理及结构、主要工艺参数、企业概况、产品工艺规程及安全环保问题进行讲解，并提出一些问题。做好学生生产实习前的准备工作，使学生在实习过程中有条理有目的的学习。
三、改革教学模式，深化课程设计教学改革
制药工程专业课程设计是本专业综合性和实践性较强的教学环节，是学生运用综合理论知识分析和解决实际工程问题能力的一次全面考核。通过课程设计，使学生掌握工程设计的基本程序、原则和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术规范、正确运用公式和数据，并运用简洁的文字、图形和工程语言正确表达设计思想和结果。同时也是为毕业设计打下良好的基础。以往的教学存在以下一些缺点:(1)题目设定上不能发挥每位学生的学习积极性和创新能力。教师给定的题目往往大同小异，并且可能与毕业设计或今后的工作关系不大，同组学生的设计内容基本相同。(2)课程设计过程中学生理论知识的正确运用不能得到保证，设计过程中存在一些共性问题也不善于与指导教师沟通。设计过程中，还有部分理论课程没有进行，学生对这部分知识还不能够完全掌握和正确运用，也是导致一些设计不合理的根本原因。(3)教学时间不利于保证学生课程设计的全覆盖，课程设计的时间固定为2周，且大部分与考研时间冲突，因此，导致考研的同学基本上不参与，同组同学做了大部分工作。鉴于以上存在的问题，根据培养目标的要求，需要探索课程设计教学模式的改革。首先，运用导入式或启发式教学，在课程设计开始前，由相关专业的理论课教师对课程设计中涉及的工艺流程、工艺计算、设备或仪器以及制药环境保护和安全等问题进行重点讲解，使学生充分理解设计过程中所涉及的工程学问题。其次，在每学期开学提前进行课程设计分组，在理论教学进行过程中，教师和学生可以共同讨论设计题目的选择，学生可以尽早查阅文献和数据，开始进行设计的准备工作，同时，在设计过程中，每周固定设置讨论教学环节，由指导教师与学生、学生各组间的讨论组成，调动学生学习积极性，发挥学生的主观能动性，培养学生的创新思维。最后，对考研学生，可以进行开放性课程设计模式，利用考研完成后进行课程设计，提高这部分学生的课程设计质量。
四、提升教师工程实践能力，保证毕业设计(论文)质量
制药工程学作为一门多学科交叉的新兴学科，制药工程专业的毕业设计(论文)是培养学生科研能力、工程实践能力和创新思维最重要的教学环节［11，12］。目前，由于教师的科研评价体系和师资结构等问题，大部分教师的毕业环节选题以科研项目为主，具有工程实践经验的指导教师数量较少，导致制药工程专业毕业设计(论文)工程设计的比例较低，质量也不高。因此，要加强师资队伍的建设，对师资队伍的结构进行优化，并且在现有师资队伍结构的基础上，可以加大对教师工程学理论知识的培训，同时聘请企业工程师与校内指导教师组成毕业教学环节的“双导师”，共同指导学生完成毕业设计(论文)，保证毕业设计(论文)的质量。根据学生的就业方向，建议各指导教师进行导向性毕业设计(论文)的选题。对于一些具有考研意向的学生，指导教师可以选择以科研项目为主的毕业论文或设计，尽早进入实验室进行系统的科研能力培养，从文献检索、文献总结和实验方案的设计、实施、总结以及论文的撰写进行系统培养。对于准备进入生产岗位的学生，可以选择和工厂相关的品种进行毕业论文或设计，使学生更好的了解自己的岗位特点，工厂的工艺流程和操作规程等内容。以上毕业设计(论文)教学环节的改革符合工程教育专业认证的成果导向的核心理念。
五、结语
工程教育专业认证背景下，高等学校工程教育需转变人才培养的思路，坚持以“学生为中心、产出导向、持续改进”的核心理念为指导，切实提升工程人才培养的质量。实践教学对于培养学生的实际操作能力、创新思维、对理论知识的理解和分析解决复杂工程问题的能力具有非常重要的作用。结合社会及用人单位的人才培养需求，制药工程专业的实践教学应深化对实践教学课程体系的改革，建立完善实践教学平台，优化实践教学资源和师资队伍。从而使实践教学符合工程教育专业认证的要求，同时也有利于培养符合社会需求的制药工程人才。
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