胡興志,丁飛己,王紀(jì)坤,李學(xué)哲

(華北科技學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，北京 東燕郊 101601)

1 概述

1.1 機(jī)械安全研究現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)備廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，機(jī)械事故的發(fā)生也伴隨著機(jī)械生產(chǎn)、機(jī)械服役的全過程。由于機(jī)械事故具有突發(fā)性、災(zāi)難性、中斷性以及社會(huì)性，機(jī)械系統(tǒng)安全越來越成為機(jī)械行業(yè)研究的重中之重。

在安全研究領(lǐng)域，機(jī)械安全的重要性似乎并未引起足夠重視。以CNKI中國(guó)知網(wǎng)收錄的與事故相關(guān)的文獻(xiàn)為例，截止2013年1月中國(guó)知網(wǎng)共收錄各類文獻(xiàn)記錄總數(shù)為68,222,469，其中以安全或Safety為主題詞的文獻(xiàn)記錄總數(shù)為1,832,860。在常見的五種事故(氣體爆炸、鍋爐爆炸、機(jī)械傷害、瓦斯爆炸)中涉及各類機(jī)械傷害事故的研究記錄僅有909條，占五類事故的百分比為0.05%，CNKI論文總量的0.0013%，略多于鍋爐爆炸(如表1)。說明以前人們對(duì)于機(jī)械安全重視程度不夠。

但是值得可喜的是，近年來，特別是2005年以后，安全研究領(lǐng)域關(guān)于機(jī)械傷害的研究顯著增多(如圖1)。

表1 CNKI摘錄的主要事故相關(guān)文獻(xiàn)分類檢索結(jié)果

圖1 CNKI收錄的關(guān)于機(jī)械傷害研究的總量隨時(shí)間變化圖

盡管如此，實(shí)際的研究中涉及機(jī)械傷害特征、機(jī)械傷害成因、機(jī)械傷害處理的內(nèi)容散布于各類文獻(xiàn)中，尚未形成完整理的論體系。

1.2 華北科技學(xué)院機(jī)電安全技術(shù)課程知識(shí)體系概述

我校開設(shè)的機(jī)電安全技術(shù)課程理論知識(shí)體系如圖2：

圖2 我校機(jī)電安全技術(shù)學(xué)科學(xué)科體系

從知識(shí)體系上看該課程存在的不足主要包括：

1) 相關(guān)原理敘述不夠深刻：例如對(duì)機(jī)械安全基本要求雖然有相關(guān)描述，提及了安全人機(jī)工程學(xué)，但對(duì)相關(guān)原理與應(yīng)用并未詳細(xì)介紹；

2) 知識(shí)體系并不完善：現(xiàn)有的機(jī)電安全技術(shù)課程雖然設(shè)計(jì)基本的機(jī)械生產(chǎn)所需知識(shí)，但對(duì)于機(jī)械安全性能評(píng)估、機(jī)械安全設(shè)計(jì)指標(biāo)等機(jī)械安全必須知識(shí)并未涉及，課程中提及機(jī)械傷害相關(guān)知識(shí)的內(nèi)容也較少，知識(shí)體系有待健全，局限于安全技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，上升不到學(xué)科的高度；

3) 知識(shí)體系重合：與安全科技概論、電工學(xué)、機(jī)械制造學(xué)等學(xué)科存在理論知識(shí)相互疊加的現(xiàn)象，知識(shí)體系的獨(dú)立性并不明顯。

1.3 CDIO模式下的工程技術(shù)人才培養(yǎng)概述

CDIO(Conceive-構(gòu)思，Design-設(shè)計(jì)，Implement-實(shí)施，Operate-運(yùn)行)教學(xué)模式是美國(guó)麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所院校在Wallenburg基金會(huì)的資助下，經(jīng)過幾年的研究、探索和實(shí)踐于2004年創(chuàng)立的一種新型工程人才培養(yǎng)模式。CDIO模式下的工程人才培養(yǎng)模式主張以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間綜合的方式學(xué)習(xí)。

依據(jù)CDIO基本理論，一名新畢業(yè)的工程師在技能方面的明顯缺失包括工程實(shí)踐能力、管理能力、項(xiàng)目管理能力、保證質(zhì)量的能力、有效溝通的能力、市場(chǎng)原則的知識(shí)、道德和職業(yè)感等。為彌補(bǔ)新畢業(yè)的工程師的上述技能缺失，CDIO教學(xué)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為

技術(shù)知識(shí)與推理、個(gè)人與職業(yè)的技能、人際技能能力和CDIO工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，其結(jié)構(gòu)如圖3所示：

圖3 CDlO大綱組織結(jié)構(gòu)示意圖

CDIO教學(xué)大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。其中CDIO工程系統(tǒng)能力指的是在企業(yè)、社會(huì)環(huán)境下引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行系統(tǒng)，是CDIO教學(xué)大綱擬定的人才素質(zhì)的核心內(nèi)容。

2 CDIO人才培養(yǎng)模式下的機(jī)械工程學(xué)科及安全學(xué)科發(fā)展淺析

2.1 CDIO華北科技學(xué)院目前機(jī)械-安全綜合人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀

雖然，目前我校已有機(jī)械工程學(xué)科體系下的教學(xué)模式能夠解決工程領(lǐng)域內(nèi)的多數(shù)問題，但在機(jī)械安全評(píng)價(jià)方面顯然缺乏系統(tǒng)的理論體系。現(xiàn)有的機(jī)械工程學(xué)科人才培養(yǎng)目的局限于培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的基本理論和電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的信息處理技術(shù)的基本知識(shí)。培養(yǎng)的機(jī)械專門人才雖具有一定的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及設(shè)備控制能力，但在機(jī)械安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域現(xiàn)有理論體系還局限于強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等傳統(tǒng)機(jī)械工程學(xué)科里的核心內(nèi)容，機(jī)械安全評(píng)價(jià)理論體系尚未健全；在機(jī)械傷害領(lǐng)域?qū)W生并不具備系統(tǒng)的機(jī)械傷害預(yù)防、機(jī)械傷害應(yīng)急處理能力。

另一方面，從我校機(jī)電安全技術(shù)課程開設(shè)形式來看，機(jī)電安全技術(shù)課程屬于專業(yè)選修課。在進(jìn)一步地研究中，該課程應(yīng)處于何種地位決定著下一步課程改革的實(shí)施。這些，國(guó)外CDIO人才培養(yǎng)模式以其明確的課程體系給了我們啟發(fā)與參考。

2.2 機(jī)械工程專業(yè)課程體系有關(guān)安全內(nèi)容

從各大高校機(jī)械工程學(xué)科開設(shè)課程來看，現(xiàn)有的機(jī)械工程學(xué)科體系雖未明確應(yīng)用安全原理對(duì)機(jī)械安全性能進(jìn)行分析，但有關(guān)安全的內(nèi)容已經(jīng)包含(如圖4)。

機(jī)械安全理論主要包括零件結(jié)構(gòu)失效理論和機(jī)械安全服役理論三部分。其中，零件結(jié)構(gòu)失效理論內(nèi)容涉及零件的變形失效理論、斷裂失效理論、表面損傷理論，在實(shí)際教學(xué)中上述理論依其應(yīng)用領(lǐng)域的不同又可分為理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料等學(xué)科；機(jī)械安全服役理論涉及強(qiáng)度計(jì)算、斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)、疲勞理論和可靠性理論，涉及到得相關(guān)學(xué)科包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備維修等多門學(xué)科?？紤]到生產(chǎn)實(shí)際，高?，F(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容大多包含電氣設(shè)備安全、工廠供電安全等相關(guān)知識(shí)，這些知識(shí)包含于電工學(xué)和工廠供電兩門相關(guān)學(xué)科中。

圖4 現(xiàn)有機(jī)械工程學(xué)科理論體系下的機(jī)械安全知識(shí)體系

2.3 CDIO人才培養(yǎng)模式下的機(jī)械—安全綜合人才培養(yǎng)模式淺析

2.3.1 CDIO人才培養(yǎng)模式下的機(jī)械—安全綜合人才培養(yǎng)模式定位

依據(jù)CDIO人才培養(yǎng)模式基本要求，CDIO人才培養(yǎng)模式下的機(jī)械—安全綜合人才應(yīng)兼具傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)技能和機(jī)械安全知識(shí)，以適應(yīng)工廠生產(chǎn)實(shí)際及理論知識(shí)體系的構(gòu)建。具體要求應(yīng)以安全原理為基本導(dǎo)向，進(jìn)一步揭示機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械生產(chǎn)制造中應(yīng)遵循的安全原則，以安全思想指導(dǎo)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造各環(huán)節(jié)，確保機(jī)械產(chǎn)品在安全可靠的情況下，同時(shí)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，滿足生產(chǎn)實(shí)際需求。

培養(yǎng)人才的目標(biāo)除了具備機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造相關(guān)知識(shí)外，還應(yīng)具備機(jī)電設(shè)備安全性能評(píng)估、機(jī)電設(shè)備安全性能維護(hù)、企業(yè)安全管理、應(yīng)對(duì)以機(jī)械傷害為代表的工廠突發(fā)事件等相關(guān)技能。

2.3.2 CDIO人才培養(yǎng)模式下的機(jī)械—安全綜合人才培養(yǎng)模式構(gòu)想

國(guó)外CDIO模式教育除了包含傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域?qū)I(yè)技能外，更加注重培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)配合、有效溝通、企業(yè)運(yùn)營(yíng)規(guī)律方面相關(guān)技能。這些技能的培養(yǎng)使得CDIO模式下的工程在教學(xué)安排與傳統(tǒng)工程教育模式存在著諸多不同之處。在國(guó)外已有的CDIO工程人才培養(yǎng)模式中多數(shù)高校將工程領(lǐng)域基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)安排在第一學(xué)年，第二學(xué)年的教學(xué)則側(cè)重于設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原則的教學(xué)，第三學(xué)年一般會(huì)安排實(shí)訓(xùn)，最后一學(xué)年往往是畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)。

CDIO模式下的機(jī)械工程人才培養(yǎng)除了傳統(tǒng)意義上的機(jī)械工程人才必須具備的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造基本知識(shí)外，集中利用第三學(xué)年以小組合作設(shè)計(jì)為主的CDIO實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，著重培養(yǎng)未來工程師集“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)行”于一體的一體化的工程技能。

在預(yù)期的CDIO模式下，開設(shè)機(jī)械工程人才培養(yǎng)模式中機(jī)械安全課程的目的是傳授機(jī)械設(shè)計(jì)及其相關(guān)制造的基本安全原則。機(jī)械安全課程體系涵蓋現(xiàn)有安全學(xué)科基本安全理論，安全評(píng)估理論、事故理論、事故救援、安全管理，但又與傳統(tǒng)的安全學(xué)科有所不同，CDIO模式下的機(jī)械安全學(xué)科教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行機(jī)械安全評(píng)估、機(jī)械事故預(yù)防、機(jī)械事故處理方面的綜合技能，并結(jié)合工廠生產(chǎn)實(shí)際掌握工廠安全管理相關(guān)技能。在學(xué)科體系的基礎(chǔ)上，要采取集“創(chuàng)造、構(gòu)思工程項(xiàng)目(C)—項(xiàng)目設(shè)計(jì)(D)—設(shè)計(jì)實(shí)施(I)—運(yùn)行及技術(shù)支持(O)”模式于一體的一體化工程技術(shù)實(shí)踐，更多地引進(jìn)工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，提升未來工程師的工程素質(zhì)。

3 CDIO人才培養(yǎng)模式對(duì)我校機(jī)械—安全綜合人才培養(yǎng)啟示

CDIO國(guó)際工程人才培養(yǎng)模式為我校機(jī)械—安全綜合人才培養(yǎng)提供了一種新思路，結(jié)合我校的辦學(xué)實(shí)際及我校機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，可以借鑒的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

重視實(shí)踐能力，改革人才培養(yǎng)思路：CDIO人才培養(yǎng)模式的精髓在于突出學(xué)生個(gè)人團(tuán)隊(duì)配合、有效溝通、企業(yè)運(yùn)營(yíng)規(guī)律方面相關(guān)技能，而非傳統(tǒng)意義上的幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)科知識(shí)體系。學(xué)生團(tuán)隊(duì)配合、有效溝通、企業(yè)運(yùn)營(yíng)規(guī)律方面相關(guān)技能的培養(yǎng)應(yīng)該在團(tuán)隊(duì)中進(jìn)行，工廠實(shí)習(xí)中的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)有助于上述能力的培養(yǎng)。在校期間給學(xué)生提供更多更好的工程實(shí)踐機(jī)會(huì)，提高學(xué)生工程技術(shù)能力。

改革人才培養(yǎng)目標(biāo)：目前，高校人才培養(yǎng)大多以綜合性人才為其人才培養(yǎng)目標(biāo)，本科辦學(xué)綜而不專，?？妻k學(xué)專而不精。CDIO人才培養(yǎng)模式對(duì)現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式提出的具體要求是集中增加以協(xié)作為主的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，這就要求我們對(duì)傳統(tǒng)意義上的人才培養(yǎng)模式中學(xué)科知識(shí)體系相互交叉、辦學(xué)特色不突出等制約人才培養(yǎng)的因素有所作為。變技術(shù)型人才培養(yǎng)為技能型人才培養(yǎng)，變綜合性人才培養(yǎng)為專業(yè)化人才培養(yǎng)，讓每個(gè)學(xué)生學(xué)有所成，學(xué)有所用；

建立健全我校機(jī)械安全課程理論知識(shí)體系，開發(fā)適合校情的校本課程：我校系國(guó)家安監(jiān)總局直屬院校，安全科技知識(shí)的普及是我校長(zhǎng)期以來的辦學(xué)特色之一，機(jī)械安全課程理論知識(shí)體系的建構(gòu)符合我校辦學(xué)特色，有助于我校機(jī)械工程學(xué)科教學(xué)改革工作的推進(jìn)。就我校機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展而言，校本課程的開發(fā)落實(shí)到實(shí)際行動(dòng)中不僅可以包括傳統(tǒng)意義上的礦山機(jī)械，更可以包括新興的機(jī)械安全學(xué)科。CDIO人才培養(yǎng)模式為我校機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展提供了一種新思路——整合教學(xué)資源，開發(fā)機(jī)械安全校本課程。針對(duì)目前我校機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，不難看出構(gòu)建機(jī)械安全學(xué)科的核心及難點(diǎn)即是機(jī)械安全評(píng)估，機(jī)械安全評(píng)估知識(shí)體系是否完善將直接制約我校機(jī)械安全校本課程開發(fā)。

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