| 标题 | 高校消防工程专业实验教学平台建设的探讨 |
| 范文 | 马秋菊 消防工程是一门探索火灾发生发展规律、研究火灾预防与控制理论和技术的综合性交叉学科[1]，主要研究火灾的着火与灭火基础理论，可燃气体、液体和固体的燃烧特征，研究火灾点燃、蔓延规律，研究与消防相关的火灾主动和被动防护的方法、手段和技术，解决火灾点燃与蔓延规律、灭火材料开发、消防性能化设计、火灾防护的理论和方法等方面的有关问题。消防工程不仅是通用的工程学科，而且是高新科技和新兴产业的重要支撑学科。 我国开设消防工程专业的院校一共有20所，主要有中国矿业大学、中国矿业大学（北京）、中南大学、河南理工大学、南京工业大学和西南交通大学等。消防工程专业进行专业理论课程和实验课程教学。专业理论课程是基础，实验课程是专业理论课程的实践和提升，与理论知识相比，实验课程更注重实验的直观效果和学生的实验操作技能。实验课程能验证书本教材上的理论知识，提高学生的思维设计和动手操作能力，激发学习的积极性和对消防工程专业的兴趣[2-4]。可见，消防工程专业教学实验平台的建设关系到消防工程专业的教学质量和发展前景。 另外，在建设世界一流大学和一流学科的背景下，建设一流的消防工程教育教學实验室是高校消防工程专业建设和发展的基础工作，也是关键因素。然而，我国高校消防工程教育以理论为主，缺乏实验和实际演练的训练学习，实验教学平台良莠不齐，学生普遍缺乏实际操作的能力。因此，对现有实验教学体系进行补充和完善，建立健全消防工程专业实验平台刻不容缓。我们必须通过对实验平台的建设和完善，提升消防工程教育质量和水平，推动“双一流”工程的快速发展。 一、实验教学存在的问题 （一）缺乏统一的课程体系和教学大纲 目前全国还没有统一的消防工程专业课程体系和教学大纲，也没有统一的消防工程专业实验指导书[5]，仍主要依靠教师自编的实验指导书进行实验课程教学。设立消防工程专业的各大高校通常依据自身学科特点和学校特色，设置课程体系及教学大纲，缺乏统一的参考标准及依据，因此导致不同学校的基础课程、专业基础课程和专业课程设置各不相同，合理性和科学性无法评判。专业课程实践教学内容设置较少，并且存在由于实验条件不完善而导致实验教学质量不佳、学生学习积极性不高等问题。 （二）实验平台建设不完善 实验教学是教学培养过程中必不可少的环节，是培养人才的必备手段，需与理论基础相结合，两者共同发展和相互促进。而目前我国的消防工程学科建设重点仍放在课堂教学上，实验教学平台建设不够丰富，实验教学设施尚不完备，这种教学模式不利于学生的实践和思考。 （三）缺乏实践实训教学，无法实现真实场景实训 消防工程是一门实践性较强的学科，实践训练是检验理论知识、巩固基础、提高专业技能不可缺少的重要环节，也是强化教学，使学生掌握技术理论、提高操作技能、提升实践能力的重要手段。然而，由于实践实训教学需要搭建真实的火灾模拟重现现场，设置险情，需大量的人力、物力和财力，更重要的是学生安全无法得到保障，因此在高校消防工程专业人才培养中很难实现真实火灾场景的实践实训。 二、实验教学平台建设建议 （一）优化实验教学平台体系 基于理论教学为主的思想，应优化实验教学平台体系的构建，培养学生独立思考和解决问题的能力，做到活学活用。实验教学的课程应加大对实验平台建设的投入，科学构建教学课程，合理的使用实验设备器材，调动学生对实验课程的积极性，逐步完善实验教学体系。 实验教学平台按等级可设基础实验平台、专业实验平台和虚拟现实实验平台，可以根据学生的兴趣和需求，循序渐进进行不同难易程度的实验。实验教学平台按内容可分为实操实验教学平台和虚拟仿真实验教学平台，对不能直观表现的实验，可通过仿真模拟的手段进行补充。同时随着VR科技（虚拟与现实技术）的日趋成熟，VR技术在消防教育方面的应用也取得了出色的成效。 1.基础实验平台 基础实验平台由火灾报警实验、自动喷淋演示、初起火灾扑救实验、火场逃生训练组成，需要学生掌握火灾报警系统、灭火器和湿式自动喷水灭火系统的基本原理，了解消防工程基本构成框架和实际用途。 2.专业实验平台 专业实验平台需要有专业实验设备构成，通过专业实验对消防工程的某一领域进行深入研究，适用于本科学生进行毕业设计和研究生阶段的学生做实验。该实验平台以实际操作为基础，通过实验仪器设备进行实验，得到消防工程领域中相应的实验结果，进而结合理论分析，加强对消防工程问题的深入研究。 3.虚拟现实实验平台 随着科技发展，虚拟现实技术已经应用到了各行各业。根据需求呈现出三维的直观影像，在教学领域给学生带来视觉上的冲击，更便于学生对消防工程学科的理解和提升兴趣，同时也可以结合高校的应急演练培训，培养学生的应急能力，解决了无法实现真实火灾场景实践实训的难题。因此，虚拟现实实验平台也是配合专业实验平台构建的有效辅助平台。 （二）构建专业实验平台 专业实验平台可以提供实验装置，拟出实验课题，由学生自行选择实验课题，自行设计实验装置、实验方法和实验步骤，在教师的指导下进行实验操作，获取实验数据，进而对数据进行分析并得出结论。 以下专业实验设备可以作为消防工程专业实验平台必备设备： 1.闪点测定仪 闪点测定仪包括开口闪点测定仪和闭口闪点测定仪。闪点是表征液体燃料中是否存在高挥发性或可燃性物质的重要参数之一。国家标准规定，采用宾斯基-马丁闭口杯法测定可燃液体、带悬浮颗粒的液体及在试验条件下表面趋于成膜的液体和其他液体闪点的方法。闪点测定仪适用于易燃的液体、液体混合物、含有固体物质的液体闪点试验测定，但不适用于由于其危险特征已列入其他类别的液体。 2.着火温度测试仪 着火温度测试仪适用于不同形态的化工类产品、橡胶塑料产品、废弃物质及其他易燃品的着火温度的测定。可测物质在空气循环中的最低自燃温度和引燃温度，实验过程中可通过程序自动升温。 3.室内轰燃实验研究系统测试仪器 室内轰燃实验研究系统主要由室内火灾试验箱、火灾温度测试系统、火灾燃烧速度测试系统和辐射热通量测试系统等组成，测试仪器包括多路火灾系统检测仪、热电偶、辐射热通量计和电子秤等。 室内轰燃实验研究系统可以研究室内火灾行为特征、轰燃行为和火灾的危害性评估等方面问题，可以良好地再现室内火灾（包括轰燃）的现象，也可以作为基础实验，为学生演示室内火灾情景。 4.SDF-2型防火涂料测试仪（隧道法） 该仪器适用于实验室条件下，在可燃基材表面涂抹防火涂料，在小型隧道炉内测试火焰的传播特性，最终得到的结果可评定防火涂料的火焰传播性能和对可燃基材的保护作用。 5.XSF-1型防火涂料测试仪（小室法） 该仪器适用于在实验室条件下，在可燃基材表面涂抹防火涂料，在小室内测试其阻火性能，最终以燃烧质量损失和化合体积来评定防火涂料的性能。 6.DBF-3型防火涂料测试仪（大板法） 该仪器适用于在实验室条件下，测定防火涂料的耐燃性能。相比隧道法和小室法，大板法自动化性能高，温差低于国家标准，可操作性强，维修方便，适合对防火涂料做进一步深入研究。 7.MDF-1型阻燃木材燃燒测试仪（木垛法） 该仪器适用于在实验条件下，规定特殊的燃烧条件，检验在不同生产和工程中的20毫米厚度以上的木材在阻燃浸渍处理后，木材的燃烧质量损失率和有焰燃烧时间，以此研究木材阻燃剂及其配方。 8.绝热加速量热仪 绝热加速量热仪（Accelerating Rate Calorimeter）简称为ARC。ARC是由两个系统组成的标准系统，含有加热器和温度传感器的绝热炉以及实现绝热功能的控制系统，记录实验样品在绝热炉内发生反应的过程，输出“时间-温度-压力”三者之间的关系，并得出“温度-温升速率”等关系。 ARC可用于评价化工工艺过程和危险化学品稳定性，模拟试验样品在（失控等）最严重情形下的自加速反应，可评估化学品的潜在危险，提供更精确的动力学和热力学数据。 9.燃烧性能测试仪 DTS-1型地毯燃烧性能45°测试仪可测试不同组分的地毯的燃烧性能。将地毯试验以45°倾斜放置，点燃灼烧后，通过损毁的长度和燃烧持续时长换算得出地毯试样的燃烧性能。 10.差示扫描量热仪 差示扫描量热仪（Differential Scanning Calorimeter）简称DSC，可研究材料的比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度和样品纯度，可设置特定的实验温度，检测试验样品的吸热或放热速率与时间的关系。 11.氧指数测定仪 该仪器适用于在实验条件下，规定试验条件，测定试验样品的燃烧性能，计算得出试验样品平稳燃烧时所需的最低氧体积百分比浓度。 12.水平垂直燃烧测定仪 水平垂直燃烧测定仪主要用于测试塑料和非金属材料以水平和垂直方向放置时的燃烧特性，测试结果可以得到试验样品的燃烧速率、余焰/余晖时间以及试样的燃烧长度，以此来判定材料的阻燃等级。 13.烟密度试验箱 烟密度试验箱利用计算机智能手段，分析测量光束对燃烧后产生的烟气吸收和散射的效果，并直接绘制出可燃材料产烟浓度随时间变化的曲线。 14.锥形量热仪 锥形量热仪可测定试验样品的燃烧热释放速率、质量损失率、产烟性、一氧化碳和二氧化碳产生率等，是当前最为理想的可表征材料燃烧性能的试验仪器，试验环境能更接近真实燃烧环境。 15.热重分析仪 热重分析仪适用于实验条件下，测量试验样品在特定温度里质量变化的仪器。其工作原理是将试验样品放置在可程控升温、降温或恒温的加热炉中，通过加热试验样品，使其在加热的过程中升华、汽化，分解出气体或者水蒸气，使样品的质量发生变化，通过分析热重曲线，判定样品的裂解温度、热稳定性、成分比例、样品纯度和含水量等特性。 16.红外热像仪 红外热像仪是利用红外探测器和光学成像器件接受被测目标所发出的红外辐射能量，从而获得红外热像图。这种热像图与物体表面的热分布场相对应，可非常直观地看到被测目标表面的温度分布，可作为学生的观测实验仪器。 17.建材烟密度测试仪 建材烟密度测试仪适用于建筑材料及其制品燃烧时静态产烟量的测定，也可用于其他固体材料燃烧时静态产烟量的测定。建材烟密度测试是建筑防排烟工程领域不可缺少的一个基础实验。 18.自动水喷淋灭火实验系统测试仪器 自动水喷淋灭火实验系统是依据《自动喷水灭火系统设计规范》相关标准设计的，该系统具有喷水灭火系统典型结构，能够完成火灾探测、火灾报警、现场灭火等演示性实训项目，同时还能清楚的展示喷淋灭火系统的典型设备构成和系统工作原理。通过对该装置的操作学习，学生可以对楼宇中喷水灭火系统的结构有一个全面的了解，掌握建筑物内部主要灭火设备的应用，熟悉楼宇中湿式报警阀、水流指示器、压力开关等灭火设备的结构和原理，熟悉灭火系统的控制原理和工作过程。 （三）构建虚拟现实实验平台 相比传统的教学，许多消防设备设施和使用操作方法，对于仍在校园的学生来说大部分只是一个模糊的概念，刚刚进入专业实验平台时，很难将所学与实操马上关联起来。在专业实验教学环节之前加入虚拟现实实验环节，可以节省熟悉实验设备和过程的时间，提高实验效率;在专业实验教学环节之后加入虚拟现实实验环节，可进一步检验和消化专业实验教学要求学生掌握的知识点。 1.消防设备设施 建立消防设备设施的虚拟模型，使学生熟悉消防设备设施的原理、功能和操作过程，例如多种灭火器的使用方法，并使学生掌握基本的灭火技能。 2.应急逃生模拟 搭建宿舍、教学楼、体育馆等高层或人员密集的场所虚拟模型，使学生掌握隐患识别的方法、火灾发展的规律、烟雾扩散的方向、应急逃生的技巧等知识和技能。 三、结论 消防工程实验室建设重点应加强专业实验平台的构建，将新兴发展的虚拟现实科技应用到消防工程实验室的建设当中。在教师的指导和专业实验设备的配置下，不仅可使学生巩固消防工程学科的基础理论知识，更能通过实验的手段达到学生实验技能精益求精的目的。消防工程专业实验平台是消防工程学科的理论建设和社会实践相结合的产物，在不断的摸索和创新中促进消防工程专业的茁壮发展。 [ 参 考 文 献 ] [1] 李耀庄， 姜学鹏， 徐志胜. 消防工程专业学历教育前景和亟待解决的问题[J]. 长沙铁道学院学报（社会科学版）， 2006（2）： 85-86. [2] 高仲亮， 王秋华， 崔飞， 龙腾腾， 李智， 仝艳民. 消防工程专业实验教学新体系的构建[J]. 中国科技信息， 2012（17）： 134-135. [3] 梁卫国. 对《消防技术装备》教学的几点思考[J]. 科技信息，2011（20）： 506. [4] 靳庆生.关于消防技术装备实践教学的几点思考[J].大学教育，2015（4）： 178-179. [5] 王伟峰， 邓军， 马砺， 王刘兵， 肖旸. 消防工程专业创新实验教学模式探讨与实践[J]. 高教学刊， 2017（7）： 70-72. [责任编辑：钟 岚] |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。