馬秋菊

消防工程是一門探索火災發(fā)生發(fā)展規(guī)律、研究火災預防與控制理論和技術(shù)的綜合性交叉學科[1]，主要研究火災的著火與滅火基礎(chǔ)理論，可燃氣體、液體和固體的燃燒特征，研究火災點燃、蔓延規(guī)律，研究與消防相關(guān)的火災主動和被動防護的方法、手段和技術(shù)，解決火災點燃與蔓延規(guī)律、滅火材料開發(fā)、消防性能化設(shè)計、火災防護的理論和方法等方面的有關(guān)問題。消防工程不僅是通用的工程學科，而且是高新科技和新興產(chǎn)業(yè)的重要支撐學科。

我國開設(shè)消防工程專業(yè)的院校一共有20所，主要有中國礦業(yè)大學、中國礦業(yè)大學（北京）、中南大學、河南理工大學、南京工業(yè)大學和西南交通大學等。消防工程專業(yè)進行專業(yè)理論課程和實驗課程教學。專業(yè)理論課程是基礎(chǔ)，實驗課程是專業(yè)理論課程的實踐和提升，與理論知識相比，實驗課程更注重實驗的直觀效果和學生的實驗操作技能。實驗課程能驗證書本教材上的理論知識，提高學生的思維設(shè)計和動手操作能力，激發(fā)學習的積極性和對消防工程專業(yè)的興趣[2-4]?？梢?，消防工程專業(yè)教學實驗平臺的建設(shè)關(guān)系到消防工程專業(yè)的教學質(zhì)量和發(fā)展前景。

另外，在建設(shè)世界一流大學和一流學科的背景下，建設(shè)一流的消防工程教育教學實驗室是高校消防工程專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)工作，也是關(guān)鍵因素。然而，我國高校消防工程教育以理論為主，缺乏實驗和實際演練的訓練學習，實驗教學平臺良莠不齊，學生普遍缺乏實際操作的能力。因此，對現(xiàn)有實驗教學體系進行補充和完善，建立健全消防工程專業(yè)實驗平臺刻不容緩。我們必須通過對實驗平臺的建設(shè)和完善，提升消防工程教育質(zhì)量和水平，推動“雙一流”工程的快速發(fā)展。

一、實驗教學存在的問題

（一）缺乏統(tǒng)一的課程體系和教學大綱

目前全國還沒有統(tǒng)一的消防工程專業(yè)課程體系和教學大綱，也沒有統(tǒng)一的消防工程專業(yè)實驗指導書[5]，仍主要依靠教師自編的實驗指導書進行實驗課程教學。設(shè)立消防工程專業(yè)的各大高校通常依據(jù)自身學科特點和學校特色，設(shè)置課程體系及教學大綱，缺乏統(tǒng)一的參考標準及依據(jù)，因此導致不同學校的基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程設(shè)置各不相同，合理性和科學性無法評判。專業(yè)課程實踐教學內(nèi)容設(shè)置較少，并且存在由于實驗條件不完善而導致實驗教學質(zhì)量不佳、學生學習積極性不高等問題。

（二）實驗平臺建設(shè)不完善

實驗教學是教學培養(yǎng)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)人才的必備手段，需與理論基礎(chǔ)相結(jié)合，兩者共同發(fā)展和相互促進。而目前我國的消防工程學科建設(shè)重點仍放在課堂教學上，實驗教學平臺建設(shè)不夠豐富，實驗教學設(shè)施尚不完備，這種教學模式不利于學生的實踐和思考。

（三）缺乏實踐實訓教學，無法實現(xiàn)真實場景實訓

消防工程是一門實踐性較強的學科，實踐訓練是檢驗理論知識、鞏固基礎(chǔ)、提高專業(yè)技能不可缺少的重要環(huán)節(jié)，也是強化教學，使學生掌握技術(shù)理論、提高操作技能、提升實踐能力的重要手段。然而，由于實踐實訓教學需要搭建真實的火災模擬重現(xiàn)現(xiàn)場，設(shè)置險情，需大量的人力、物力和財力，更重要的是學生安全無法得到保障，因此在高校消防工程專業(yè)人才培養(yǎng)中很難實現(xiàn)真實火災場景的實踐實訓。

二、實驗教學平臺建設(shè)建議

（一）優(yōu)化實驗教學平臺體系

基于理論教學為主的思想，應(yīng)優(yōu)化實驗教學平臺體系的構(gòu)建，培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題的能力，做到活學活用。實驗教學的課程應(yīng)加大對實驗平臺建設(shè)的投入，科學構(gòu)建教學課程，合理的使用實驗設(shè)備器材，調(diào)動學生對實驗課程的積極性，逐步完善實驗教學體系。

實驗教學平臺按等級可設(shè)基礎(chǔ)實驗平臺、專業(yè)實驗平臺和虛擬現(xiàn)實實驗平臺，可以根據(jù)學生的興趣和需求，循序漸進進行不同難易程度的實驗。實驗教學平臺按內(nèi)容可分為實操實驗教學平臺和虛擬仿真實驗教學平臺，對不能直觀表現(xiàn)的實驗，可通過仿真模擬的手段進行補充。同時隨著VR科技（虛擬與現(xiàn)實技術(shù)）的日趨成熟，VR技術(shù)在消防教育方面的應(yīng)用也取得了出色的成效。

1.基礎(chǔ)實驗平臺

基礎(chǔ)實驗平臺由火災報警實驗、自動噴淋演示、初起火災撲救實驗、火場逃生訓練組成，需要學生掌握火災報警系統(tǒng)、滅火器和濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的基本原理，了解消防工程基本構(gòu)成框架和實際用途。

2.專業(yè)實驗平臺

專業(yè)實驗平臺需要有專業(yè)實驗設(shè)備構(gòu)成，通過專業(yè)實驗對消防工程的某一領(lǐng)域進行深入研究，適用于本科學生進行畢業(yè)設(shè)計和研究生階段的學生做實驗。該實驗平臺以實際操作為基礎(chǔ)，通過實驗儀器設(shè)備進行實驗，得到消防工程領(lǐng)域中相應(yīng)的實驗結(jié)果，進而結(jié)合理論分析，加強對消防工程問題的深入研究。

3.虛擬現(xiàn)實實驗平臺

隨著科技發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了各行各業(yè)。根據(jù)需求呈現(xiàn)出三維的直觀影像，在教學領(lǐng)域給學生帶來視覺上的沖擊，更便于學生對消防工程學科的理解和提升興趣，同時也可以結(jié)合高校的應(yīng)急演練培訓，培養(yǎng)學生的應(yīng)急能力，解決了無法實現(xiàn)真實火災場景實踐實訓的難題。因此，虛擬現(xiàn)實實驗平臺也是配合專業(yè)實驗平臺構(gòu)建的有效輔助平臺。

（二）構(gòu)建專業(yè)實驗平臺

專業(yè)實驗平臺可以提供實驗裝置，擬出實驗課題，由學生自行選擇實驗課題，自行設(shè)計實驗裝置、實驗方法和實驗步驟，在教師的指導下進行實驗操作，獲取實驗數(shù)據(jù)，進而對數(shù)據(jù)進行分析并得出結(jié)論。

以下專業(yè)實驗設(shè)備可以作為消防工程專業(yè)實驗平臺必備設(shè)備：

1.閃點測定儀

閃點測定儀包括開口閃點測定儀和閉口閃點測定儀。閃點是表征液體燃料中是否存在高揮發(fā)性或可燃性物質(zhì)的重要參數(shù)之一。國家標準規(guī)定，采用賓斯基-馬丁閉口杯法測定可燃液體、帶懸浮顆粒的液體及在試驗條件下表面趨于成膜的液體和其他液體閃點的方法。閃點測定儀適用于易燃的液體、液體混合物、含有固體物質(zhì)的液體閃點試驗測定，但不適用于由于其危險特征已列入其他類別的液體。

2.著火溫度測試儀

著火溫度測試儀適用于不同形態(tài)的化工類產(chǎn)品、橡膠塑料產(chǎn)品、廢棄物質(zhì)及其他易燃品的著火溫度的測定?？蓽y物質(zhì)在空氣循環(huán)中的最低自燃溫度和引燃溫度，實驗過程中可通過程序自動升溫。

3.室內(nèi)轟燃實驗研究系統(tǒng)測試儀器

室內(nèi)轟燃實驗研究系統(tǒng)主要由室內(nèi)火災試驗箱、火災溫度測試系統(tǒng)、火災燃燒速度測試系統(tǒng)和輻射熱通量測試系統(tǒng)等組成，測試儀器包括多路火災系統(tǒng)檢測儀、熱電偶、輻射熱通量計和電子秤等。

室內(nèi)轟燃實驗研究系統(tǒng)可以研究室內(nèi)火災行為特征、轟燃行為和火災的危害性評估等方面問題，可以良好地再現(xiàn)室內(nèi)火災（包括轟燃）的現(xiàn)象，也可以作為基礎(chǔ)實驗，為學生演示室內(nèi)火災情景。

4.SDF-2型防火涂料測試儀（隧道法）

該儀器適用于實驗室條件下，在可燃基材表面涂抹防火涂料，在小型隧道爐內(nèi)測試火焰的傳播特性，最終得到的結(jié)果可評定防火涂料的火焰?zhèn)鞑バ阅芎蛯扇蓟牡谋Ｗo作用。

5.XSF-1型防火涂料測試儀（小室法）

該儀器適用于在實驗室條件下，在可燃基材表面涂抹防火涂料，在小室內(nèi)測試其阻火性能，最終以燃燒質(zhì)量損失和化合體積來評定防火涂料的性能。

6.DBF-3型防火涂料測試儀（大板法）

該儀器適用于在實驗室條件下，測定防火涂料的耐燃性能。相比隧道法和小室法，大板法自動化性能高，溫差低于國家標準，可操作性強，維修方便，適合對防火涂料做進一步深入研究。

7.MDF-1型阻燃木材燃燒測試儀（木垛法）

該儀器適用于在實驗條件下，規(guī)定特殊的燃燒條件，檢驗在不同生產(chǎn)和工程中的20毫米厚度以上的木材在阻燃浸漬處理后，木材的燃燒質(zhì)量損失率和有焰燃燒時間，以此研究木材阻燃劑及其配方。

8.絕熱加速量熱儀

絕熱加速量熱儀（Accelerating Rate Calorimeter）簡稱為ARC。ARC是由兩個系統(tǒng)組成的標準系統(tǒng)，含有加熱器和溫度傳感器的絕熱爐以及實現(xiàn)絕熱功能的控制系統(tǒng)，記錄實驗樣品在絕熱爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的過程，輸出“時間-溫度-壓力”三者之間的關(guān)系，并得出“溫度-溫升速率”等關(guān)系。

ARC可用于評價化工工藝過程和危險化學品穩(wěn)定性，模擬試驗樣品在（失控等）最嚴重情形下的自加速反應(yīng)，可評估化學品的潛在危險，提供更精確的動力學和熱力學數(shù)據(jù)。

9.燃燒性能測試儀

DTS-1型地毯燃燒性能45°測試儀可測試不同組分的地毯的燃燒性能。將地毯試驗以45°傾斜放置，點燃灼燒后，通過損毀的長度和燃燒持續(xù)時長換算得出地毯試樣的燃燒性能。

10.差示掃描量熱儀

差示掃描量熱儀（Differential Scanning Calorimeter）簡稱DSC，可研究材料的比熱容、反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)變熱、相圖、反應(yīng)速率、結(jié)晶速率、高聚物結(jié)晶度和樣品純度，可設(shè)置特定的實驗溫度，檢測試驗樣品的吸熱或放熱速率與時間的關(guān)系。

11.氧指數(shù)測定儀

該儀器適用于在實驗條件下，規(guī)定試驗條件，測定試驗樣品的燃燒性能，計算得出試驗樣品平穩(wěn)燃燒時所需的最低氧體積百分比濃度。

12.水平垂直燃燒測定儀

水平垂直燃燒測定儀主要用于測試塑料和非金屬材料以水平和垂直方向放置時的燃燒特性，測試結(jié)果可以得到試驗樣品的燃燒速率、余焰/余暉時間以及試樣的燃燒長度，以此來判定材料的阻燃等級。

13.煙密度試驗箱

煙密度試驗箱利用計算機智能手段，分析測量光束對燃燒后產(chǎn)生的煙氣吸收和散射的效果，并直接繪制出可燃材料產(chǎn)煙濃度隨時間變化的曲線。

14.錐形量熱儀

錐形量熱儀可測定試驗樣品的燃燒熱釋放速率、質(zhì)量損失率、產(chǎn)煙性、一氧化碳和二氧化碳產(chǎn)生率等，是當前最為理想的可表征材料燃燒性能的試驗儀器，試驗環(huán)境能更接近真實燃燒環(huán)境。

15.熱重分析儀

熱重分析儀適用于實驗條件下，測量試驗樣品在特定溫度里質(zhì)量變化的儀器。其工作原理是將試驗樣品放置在可程控升溫、降溫或恒溫的加熱爐中，通過加熱試驗樣品，使其在加熱的過程中升華、汽化，分解出氣體或者水蒸氣，使樣品的質(zhì)量發(fā)生變化，通過分析熱重曲線，判定樣品的裂解溫度、熱穩(wěn)定性、成分比例、樣品純度和含水量等特性。

16.紅外熱像儀

紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像器件接受被測目標所發(fā)出的紅外輻射能量，從而獲得紅外熱像圖。這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)，可非常直觀地看到被測目標表面的溫度分布，可作為學生的觀測實驗儀器。

17.建材煙密度測試儀

建材煙密度測試儀適用于建筑材料及其制品燃燒時靜態(tài)產(chǎn)煙量的測定，也可用于其他固體材料燃燒時靜態(tài)產(chǎn)煙量的測定。建材煙密度測試是建筑防排煙工程領(lǐng)域不可缺少的一個基礎(chǔ)實驗。

18.自動水噴淋滅火實驗系統(tǒng)測試儀器

自動水噴淋滅火實驗系統(tǒng)是依據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》相關(guān)標準設(shè)計的，該系統(tǒng)具有噴水滅火系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)，能夠完成火災探測、火災報警、現(xiàn)場滅火等演示性實訓項目，同時還能清楚的展示噴淋滅火系統(tǒng)的典型設(shè)備構(gòu)成和系統(tǒng)工作原理。通過對該裝置的操作學習，學生可以對樓宇中噴水滅火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有一個全面的了解，掌握建筑物內(nèi)部主要滅火設(shè)備的應(yīng)用，熟悉樓宇中濕式報警閥、水流指示器、壓力開關(guān)等滅火設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理，熟悉滅火系統(tǒng)的控制原理和工作過程。

（三）構(gòu)建虛擬現(xiàn)實實驗平臺

相比傳統(tǒng)的教學，許多消防設(shè)備設(shè)施和使用操作方法，對于仍在校園的學生來說大部分只是一個模糊的概念，剛剛進入專業(yè)實驗平臺時，很難將所學與實操馬上關(guān)聯(lián)起來。在專業(yè)實驗教學環(huán)節(jié)之前加入虛擬現(xiàn)實實驗環(huán)節(jié)，可以節(jié)省熟悉實驗設(shè)備和過程的時間，提高實驗效率;在專業(yè)實驗教學環(huán)節(jié)之后加入虛擬現(xiàn)實實驗環(huán)節(jié)，可進一步檢驗和消化專業(yè)實驗教學要求學生掌握的知識點。

1.消防設(shè)備設(shè)施

建立消防設(shè)備設(shè)施的虛擬模型，使學生熟悉消防設(shè)備設(shè)施的原理、功能和操作過程，例如多種滅火器的使用方法，并使學生掌握基本的滅火技能。

2.應(yīng)急逃生模擬

搭建宿舍、教學樓、體育館等高層或人員密集的場所虛擬模型，使學生掌握隱患識別的方法、火災發(fā)展的規(guī)律、煙霧擴散的方向、應(yīng)急逃生的技巧等知識和技能。

三、結(jié)論

消防工程實驗室建設(shè)重點應(yīng)加強專業(yè)實驗平臺的構(gòu)建，將新興發(fā)展的虛擬現(xiàn)實科技應(yīng)用到消防工程實驗室的建設(shè)當中。在教師的指導和專業(yè)實驗設(shè)備的配置下，不僅可使學生鞏固消防工程學科的基礎(chǔ)理論知識，更能通過實驗的手段達到學生實驗技能精益求精的目的。消防工程專業(yè)實驗平臺是消防工程學科的理論建設(shè)和社會實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，在不斷的摸索和創(chuàng)新中促進消防工程專業(yè)的茁壯發(fā)展。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：鐘 嵐]