信息化安全科学与工程创新人才培养实验平台

0 引 言

随着现代信息技术的不断发展，为了适应人才培养需求，越来越多的高校实验平台也转为信息化实验体系，同时随着“大众创新，万众创业”的不断开展，高校对人才培养的方向在不断地向创新型人才培养转变，而创新人才是指在未来的工作或创业中面向生产、管理等领域的需求[1]，要在学术创新基础上，不断进行实践并服务于社会的优秀人才。我校资环学院的安全科学与工程是新增的一级学科，因此，该学科必须站在时代的前列，培养一批安全学科领域的创新型人才，而安全科学与工程主要包括矿山与岩土安全、工业安全与消防技术、安全监测与信息化及公共安全管理与应急技术，创新实验教学及实验平台的构建是创新人才培养中非常重要的一个部分，是衡量高校教学及科研质量的重要因素[2]。虽然近几年安全科学与工程的改革取得了显著的成果，并且已将该学科作为一级学科进行规划，但是安全科学与工程的创新实验平台无法跟上人才培养的发展，实验设计仍然沿用以前的固化模式，从而无法培养学生的创新实践意识，实验平台也是以前的设备和仪器，并没有对相关设备进行整合，没有形成高效的虚拟实验平台，从而无法提升创新实践教学。目前，能够完全实现创新实践教学研究与改革资源共享平台的高校较少[3]；对此，如何在创新实践教育的基础上提高学生的创新能力，是安全学科教育必须解决的问题，而建立创新人才培养实验平台正是应对这一问题的正确选择。为此，本文介绍信息化安全科学与工程创新人才培养实验平台构建的主要方法和体系、融合及构建主要包括硬件和软件建设两部分[4]。硬件部分主要是创新实验平台的构建，其主要包括实验室的大小、仪器设备、实验平台及软件等部分；而软件部分主要是创新人才培养体系的构建，包括教学方法的创新，实验教学内容的更新，创新实验队伍以及实验室管理模式[5]改革等。最终在融合硬件和软件创新实验平台基础上，给出建立信息化安全科学与工程创新人才培养实验平台具体形式，以进一步推动我国信息化安全学科实验教学的发展。

1 安全科学与工程创新人才培养教学需求

由于安全科学与工程涉及的面比较广且仪器种类比较多，因此，在创新人才培养教学中，既需要考虑创新实践教学，又需要考虑虚实结合教学。

1.1 创新实践教学

创新型人才的培养不仅需要对理论研究有深厚的认识和理解，还需要在理论创新的基础上进行大量的实践，形成集理论创新和实践结合的创新型人才[6]。因此，创新人才的培养需要大量创新实践训练，创新实践是实现创新人才培养的重要途径，也对创新人才培养起到关键作用。创新实践需要利用创新实践教学来实现，而创新实践教学不同于传统的创新教学，也不同于传统的实践教学，该教学融合于创新理论及实践体系。① 要求学生通过基本训练使学生掌握基本知识、基本方法和基本技能[1]；② 要求学生熟悉理论知识，并对其进行创新创造；③ 要求学生对其理论创新部分进行验证，判断其创新的理论体系是否具有普适性；④ 在创新实践的过程中，要求学生对实验过程及方案进行自主设计，并自主完成实验的全过程，启发学生独立思考、自主研究探索及自主创新意识，不断增强学生创新实践的主观能动性。学生在创新实践的过程中，不仅需要调动思维进行发散思考，还需要对其实验方案、步骤及结果进行想象；⑤ 还要求学生自己动手操作实验、感官观测，学会在实验过程中发现问题、分析问题并及时进行创新实验更新。经过系统化、循序渐进及不断理论创新和实践创新的过程，培养了学生的发散思维、创新意识、实践能力，直接提高创新实践人才的培养质量。

1.2 虚实结合教学

由于资环学院安全科学与工程学科的本科生规模不断扩大，受到设备数量的限制，传统的实验教学越来越难以满足所有学生的教学。而生产实习只能到外单位或企业看一下，更是走马观花，流于形式，没有让学生动手实践的机会，因此，无法满足不同研究兴趣及不同能力创新人才的培养需求。对此，在现有创新实践教学的基础上，增加虚实结合的教学模式，引入虚拟仿真教学平台，该平台依托省部级重点实验基地， 构建虚实结合的创新实验仿真系统，为学生提供了动手动脑的创新实验教学方法。虚拟仿真教学需要对现有的安全学科仪器设备进行仿真， 从而需要利用虚拟现实技术、多媒体、数据库、人机交互和互联网技术，通过软件和硬件的配合，模拟出仪器设备，不仅达到和真实仪器在视觉的类似，如图1所示。

文章来源：《中国安全科学学报》 网址: http://www.zgaqkxxb.cn/qikandaodu/2020/1007/386.html