论文部分内容阅读
【摘要】文中通过采用多媒体、虚拟现实技术手段，构建新型案例教学方式，形成安全工程理论教学与实践性教学的良好结合，是切入实践性教学的重要环节，能有效培养学生安全工程能力。
【关键词】案例教学； 实践性教学； 多媒体技术； 虚拟现实技术； 安全工程能力.
Case Teaching Is the Important Link of Safety Engineering Ability Training
Wang Yu
（Shanxi Coal Vocational Techincal College，Taiyuan 030031 China）
[Abstract] In this paper， through the multimedia and virtual technology ，the author introduced to construch a new case teaching method. And formation of safety engineering theoretical teaching and practical combined well. The case teaching is an important link of the cutting into practical teaching. It can effectively train student’s safety engineering ability.
[Key words] case teaching； paractical experience teaching； multimedia technology； virtual reality technology； safety engineering ability.
案例教学法作为一种新兴的教学方法，以其独特的优势得到广泛的应用，尤其是在应用型学科教学中显示出很强的生命力。特别是典型安全工程案例自身具有事故过程不可再现或事故试验成本较高，案例引入课堂教学，更显其独特作用，使其更加生动、直观、刻骨铭心。案例可作为理论到实践的桥梁，成为教师和学生对知识进行分析和学习的工具。
1. 案例教学的内涵
案例教学法是一种理论联系实际，具有启发性、实践性，能开发学生智能，提高学生分析问题，解决问题能力和综合素质的新型教学方法。[1]
安全工程案例教学是通过模拟安全工程场景，让学生把自己纳入案例场景。教学中通过分析、比较、讨论、研究各种各样的成功和失败的管理经验，从中抽象出某些一般性的管理结论和管理原理。
案例教学不仅仅是一种教学实践的方式或教学模式，更是一种学习方式的变革，一场建筑教育实践理论的思想革命。[2]
2. 安全工程课程体系特性
安全工程课程有其特殊的规律、遵循的原则及分析解决问题的方法。
安全工程主要体现在降低设备故障、人员失误和管理缺陷的风险。在生产中，人们通过工艺和工艺装备使能量、物质（包括有害物质）按人们的意愿在系统中流动，转换，进行生产，同时又必须约束和控制这些能量和物质，使之不发生危险、危害后果。但如果失控，就会造成人员伤害和财产损失。
一般来说，今天的安全生产是几年前生产准备的结果。在高危行业安全工程的课程教学中，不可能使几年的生产准备付之一炬；也不可能让学生冒险到未知的，随时会发生危险的场合进行试验，体验各种危害带来的后果，甚至体验由于自己违规操作所带来的一切后果。
所以，安全工程在传统的授课方式中存在很大的局限，特别是随着分工的细化，生产环境的复杂化，出色的安全管理人员必须具备防微杜渐，作业正确判断并采取措施的能力。事实上，安全工程技术人员对安全生产知识到底知多少，很大程度上并不能决定管理的成败，决定成败的关键是他们到底怎样思考，怎样判断，怎样采取安全措施。
案例教学是基于经验和现实展开的，将教学中各知识点分解到各个案例中，有机地把理论教学与实践教学结合为一体，在教学中注重培养学生分析、探索、归纳、推理等安全工程能力。典型安全工程案例引入课堂教学进行分析和讲解，体验设备故障、人员失误和管理缺陷导致的后果，所付出的代价，从而能让学生心中产生一种刻骨铭心的感觉，使知识积累提升为经验和能力。
3. 案例教学的设计与制作
案例教学法是一种致力于提高学生综合素质的面向未来的教学模式，案例教学法是把安全生产中的典型案例进行处理后引入课堂，让学生根据案例提供的背景资料，分析讨论，寻求解决实际问题的方案，案例教学法给学生提供了一个逼真的练兵场，使学生身临其境地感受方方面面的危险。通过深入的研究和分析，确认危险源，培养学生的感觉能力和反应能力，提高学生运用安全知识解决实际问题的能力，也是加强实践性教学的重要环节。
⑴ 案例教学法的设计
案例教学法决不是简单的举例，安全工程案例是根据安全管理缺缺陷实例加工而成。案例本身有着深刻的教育意义，是安全管理的宝贵经验，学生对案例进行讨论和探索的过程中，自然而然地吸收了经验，接受了教训，掌握了安全生产的理论和方法。实施案例教学法要结合教材内容，选好教学案例，拟定教学目标。教师要根据教材章节，按教学需要选择具有客观真实性、思考性、时效性、和典型性的案例。构思并拟定案例教学的组织方案，运用案例分析进行教学，由传统封闭型向现代开放型转变。
案例描述的目的是为了进行充分的讨论，案例应包含大量的信息和细节，这样有利于从不同角度多个知识点进行分析、讨论，有利于教学知识点的掌握，同时还能引发持有不同观点的学生进行主动的分析。安全工程案例是现场生产中发生的典型事件，有三个层次：①案例作为例证、知识背景 ②案例提供了分析问题，同化的观点和考量行动的机会，从而在教学中实现学生知识、能力、情感同步协调发展。③案例是反思的催化剂，实现由传统教学转变为规范教学，与实践教学相结合。[3] ⑵ 制作教学案例，构建新型案例教学方式
寻求与教学目标相吻合的案例，是教师收集案例的重要原则，增强教学的针对性、有效性。案例的引入，要在理论知识与生产实践找到切入口，使学生一边阅读案例、教材，一边思考，从案例中引出一般规律。通过互动式教学方法，使学生所具有的基础性资源转化为能量性资源、增值性资源。
① 采用多媒体教学手段
采用具有生动、形象、直观的图文并茂，视听结合的多媒体教学手段，充分调动学生各种感官的综合功能，提高学生的注意力，提升学习的综合素质。
学生无法获得在事故现场经历事故的感觉，而且没有交互能力。通过视听的结合，人机交互所学生产生身临其境的感觉，大大超出录像、实验、幻灯等其它形式所能产生的效果，而且能极大地提高人们的想象力，激发学生的学习兴趣，强化学习效果。更重要的是有些破坏性、灾害性的试验无法进行。随着计算机技术、工程安全技术、心理学、教育学等多种学科的相互结合、促进和发展，系统因此能更加协调人机对话方式。
②研发虚拟现实技术，创设仿真模拟操作环境
虚拟现实（Vinual Reality简称VR），VR技术可归纳为：由计算机产生一种人为虚拟环境，这种虚拟的环境是通过计算机构成的三维空间，或是把其它环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”。并通过多种专用设备让学生“投入”到该环境中，从而使得学生在视觉、听觉、触觉、味觉等感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。与传统的人机交互技术相比，虚拟现实具有三个最突出的特征：交互性、沉浸感和构想性。
一个典型的虚拟现实系统主要包括五大组成部分：虚拟世界、计算机、虚拟现实软件、输入设备和输出设备。与虚拟世界交互的过程大致是：参与者首先激活头盔、手套和话筒等输入设备为计算机提供输入信号，虚拟现实软件收到由跟踪器和传感器送来的输入信号后加以解释，然后对虚拟环境数据库作必要的更新，调整当前的虚拟环境场景，并将这一新视点下的三维视觉图像以及其它（如声音、触觉、力反馈等）信息立即传送给相应的输出设备（头盔显示器、耳机、数据手套等），以便参与者及时获得多种感官上的虚拟效果。[4]
普通意义上的虚拟现实，需要大型计算机、头盔式显示器、洞穴式投影、密封舱等昂贵设备。按其交互和浸入程度的不同可分为桌面式、沉浸式、叠加式和分布式虚拟现实系统等四类。其中桌面式虚拟现实技术非常简单，需要投入的成本也不高，在安全工程技术的实践性教学中可得到广泛的应用。
使用虚拟现实教学技术，首先要在各种计算机建模技术建立一个虚拟的厂、矿、生产线。这个厂、矿、生产线可以是一个真实存在的厂、矿、生产线的数字化，也可以是一个抽象的模型。它们具有一个厂、矿、生产线的生产系统，无论是一个系统，还是其中的一部分，本身就是相关内容的工程案例，对安全工程的教学格外有意义。达到形象、逼真、真实的程度，学生在这个虚拟的环境中，就象在玩一个RPG模拟游戏一样。学生可以看到自己处在一个“真实”的生成系统中，可以身临其境地去体验生产系统的各个环节；可以亲自操作各种机械、设备；可以学会如何采取措施处理各种灾害，如何避灾逃生。通过人机交互使学生产生身临其境的感觉大大超过其它形式所能产生的效果，极大地提高人们的想象力，激发学生的学习兴趣。VR系统目前只能达到部分真实感的程度，而且它的初期技术及软硬件投入比较高，但随着计算机科学的发展会得到广泛的应用。
4. 结束语
案例教学是安全工程理论教学的主渠道，同时，也是实践性教学的切入；是理论与实践的一种过渡、衔接、桥梁；是理论与实践相结合的有效途径；是学生工程实践能力和创新能力培养的重要途径。通过案例教学课堂实录，证明案例教学为学生搭建了理论到实践的桥梁，为课堂注入活力，对学生从事工程实践具有引导训练作用。案例教学决不能取代实操、实习，把适时的案例教学与实习相结合，培养应用型安全工程人才。直接和市场接轨，达到零距离就业。
参考文献：
[1]. 郑金洲. 案例教学指南[M].上海：华东师范大学出版社，2000：12
[2]. 孙军业. 案例教学[M].天津：天津教育出版社，2004：65
[3]. 冯风平. 案例教学的角色问题[J].高等工程教育研究. 2001（1）：15-16
[4]. 胡小强. 虚拟现实技术与应用[M].北京：高等教育出版社，2004：33-35.
作者简介：王禹， 1965年3月生. 山西大同人. 副教授. 本科学历. 1987年毕业于阜新矿业学院，任教于山西煤炭职业技术学院 采矿系。曾在《煤炭科学技术》等十三种省级以上科技期刊公开发表学术论文二十余篇，其中核心期刊六篇，Ei收入二篇。
【关键词】案例教学； 实践性教学； 多媒体技术； 虚拟现实技术； 安全工程能力.
Case Teaching Is the Important Link of Safety Engineering Ability Training
Wang Yu
（Shanxi Coal Vocational Techincal College，Taiyuan 030031 China）
[Abstract] In this paper， through the multimedia and virtual technology ，the author introduced to construch a new case teaching method. And formation of safety engineering theoretical teaching and practical combined well. The case teaching is an important link of the cutting into practical teaching. It can effectively train student’s safety engineering ability.
[Key words] case teaching； paractical experience teaching； multimedia technology； virtual reality technology； safety engineering ability.
案例教学法作为一种新兴的教学方法，以其独特的优势得到广泛的应用，尤其是在应用型学科教学中显示出很强的生命力。特别是典型安全工程案例自身具有事故过程不可再现或事故试验成本较高，案例引入课堂教学，更显其独特作用，使其更加生动、直观、刻骨铭心。案例可作为理论到实践的桥梁，成为教师和学生对知识进行分析和学习的工具。
1. 案例教学的内涵
案例教学法是一种理论联系实际，具有启发性、实践性，能开发学生智能，提高学生分析问题，解决问题能力和综合素质的新型教学方法。[1]
安全工程案例教学是通过模拟安全工程场景，让学生把自己纳入案例场景。教学中通过分析、比较、讨论、研究各种各样的成功和失败的管理经验，从中抽象出某些一般性的管理结论和管理原理。
案例教学不仅仅是一种教学实践的方式或教学模式，更是一种学习方式的变革，一场建筑教育实践理论的思想革命。[2]
2. 安全工程课程体系特性
安全工程课程有其特殊的规律、遵循的原则及分析解决问题的方法。
安全工程主要体现在降低设备故障、人员失误和管理缺陷的风险。在生产中，人们通过工艺和工艺装备使能量、物质（包括有害物质）按人们的意愿在系统中流动，转换，进行生产，同时又必须约束和控制这些能量和物质，使之不发生危险、危害后果。但如果失控，就会造成人员伤害和财产损失。
一般来说，今天的安全生产是几年前生产准备的结果。在高危行业安全工程的课程教学中，不可能使几年的生产准备付之一炬；也不可能让学生冒险到未知的，随时会发生危险的场合进行试验，体验各种危害带来的后果，甚至体验由于自己违规操作所带来的一切后果。
所以，安全工程在传统的授课方式中存在很大的局限，特别是随着分工的细化，生产环境的复杂化，出色的安全管理人员必须具备防微杜渐，作业正确判断并采取措施的能力。事实上，安全工程技术人员对安全生产知识到底知多少，很大程度上并不能决定管理的成败，决定成败的关键是他们到底怎样思考，怎样判断，怎样采取安全措施。
案例教学是基于经验和现实展开的，将教学中各知识点分解到各个案例中，有机地把理论教学与实践教学结合为一体，在教学中注重培养学生分析、探索、归纳、推理等安全工程能力。典型安全工程案例引入课堂教学进行分析和讲解，体验设备故障、人员失误和管理缺陷导致的后果，所付出的代价，从而能让学生心中产生一种刻骨铭心的感觉，使知识积累提升为经验和能力。
3. 案例教学的设计与制作
案例教学法是一种致力于提高学生综合素质的面向未来的教学模式，案例教学法是把安全生产中的典型案例进行处理后引入课堂，让学生根据案例提供的背景资料，分析讨论，寻求解决实际问题的方案，案例教学法给学生提供了一个逼真的练兵场，使学生身临其境地感受方方面面的危险。通过深入的研究和分析，确认危险源，培养学生的感觉能力和反应能力，提高学生运用安全知识解决实际问题的能力，也是加强实践性教学的重要环节。
⑴ 案例教学法的设计
案例教学法决不是简单的举例，安全工程案例是根据安全管理缺缺陷实例加工而成。案例本身有着深刻的教育意义，是安全管理的宝贵经验，学生对案例进行讨论和探索的过程中，自然而然地吸收了经验，接受了教训，掌握了安全生产的理论和方法。实施案例教学法要结合教材内容，选好教学案例，拟定教学目标。教师要根据教材章节，按教学需要选择具有客观真实性、思考性、时效性、和典型性的案例。构思并拟定案例教学的组织方案，运用案例分析进行教学，由传统封闭型向现代开放型转变。
案例描述的目的是为了进行充分的讨论，案例应包含大量的信息和细节，这样有利于从不同角度多个知识点进行分析、讨论，有利于教学知识点的掌握，同时还能引发持有不同观点的学生进行主动的分析。安全工程案例是现场生产中发生的典型事件，有三个层次：①案例作为例证、知识背景 ②案例提供了分析问题，同化的观点和考量行动的机会，从而在教学中实现学生知识、能力、情感同步协调发展。③案例是反思的催化剂，实现由传统教学转变为规范教学，与实践教学相结合。[3] ⑵ 制作教学案例，构建新型案例教学方式
寻求与教学目标相吻合的案例，是教师收集案例的重要原则，增强教学的针对性、有效性。案例的引入，要在理论知识与生产实践找到切入口，使学生一边阅读案例、教材，一边思考，从案例中引出一般规律。通过互动式教学方法，使学生所具有的基础性资源转化为能量性资源、增值性资源。
① 采用多媒体教学手段
采用具有生动、形象、直观的图文并茂，视听结合的多媒体教学手段，充分调动学生各种感官的综合功能，提高学生的注意力，提升学习的综合素质。
学生无法获得在事故现场经历事故的感觉，而且没有交互能力。通过视听的结合，人机交互所学生产生身临其境的感觉，大大超出录像、实验、幻灯等其它形式所能产生的效果，而且能极大地提高人们的想象力，激发学生的学习兴趣，强化学习效果。更重要的是有些破坏性、灾害性的试验无法进行。随着计算机技术、工程安全技术、心理学、教育学等多种学科的相互结合、促进和发展，系统因此能更加协调人机对话方式。
②研发虚拟现实技术，创设仿真模拟操作环境
虚拟现实（Vinual Reality简称VR），VR技术可归纳为：由计算机产生一种人为虚拟环境，这种虚拟的环境是通过计算机构成的三维空间，或是把其它环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”。并通过多种专用设备让学生“投入”到该环境中，从而使得学生在视觉、听觉、触觉、味觉等感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。与传统的人机交互技术相比，虚拟现实具有三个最突出的特征：交互性、沉浸感和构想性。
一个典型的虚拟现实系统主要包括五大组成部分：虚拟世界、计算机、虚拟现实软件、输入设备和输出设备。与虚拟世界交互的过程大致是：参与者首先激活头盔、手套和话筒等输入设备为计算机提供输入信号，虚拟现实软件收到由跟踪器和传感器送来的输入信号后加以解释，然后对虚拟环境数据库作必要的更新，调整当前的虚拟环境场景，并将这一新视点下的三维视觉图像以及其它（如声音、触觉、力反馈等）信息立即传送给相应的输出设备（头盔显示器、耳机、数据手套等），以便参与者及时获得多种感官上的虚拟效果。[4]
普通意义上的虚拟现实，需要大型计算机、头盔式显示器、洞穴式投影、密封舱等昂贵设备。按其交互和浸入程度的不同可分为桌面式、沉浸式、叠加式和分布式虚拟现实系统等四类。其中桌面式虚拟现实技术非常简单，需要投入的成本也不高，在安全工程技术的实践性教学中可得到广泛的应用。
使用虚拟现实教学技术，首先要在各种计算机建模技术建立一个虚拟的厂、矿、生产线。这个厂、矿、生产线可以是一个真实存在的厂、矿、生产线的数字化，也可以是一个抽象的模型。它们具有一个厂、矿、生产线的生产系统，无论是一个系统，还是其中的一部分，本身就是相关内容的工程案例，对安全工程的教学格外有意义。达到形象、逼真、真实的程度，学生在这个虚拟的环境中，就象在玩一个RPG模拟游戏一样。学生可以看到自己处在一个“真实”的生成系统中，可以身临其境地去体验生产系统的各个环节；可以亲自操作各种机械、设备；可以学会如何采取措施处理各种灾害，如何避灾逃生。通过人机交互使学生产生身临其境的感觉大大超过其它形式所能产生的效果，极大地提高人们的想象力，激发学生的学习兴趣。VR系统目前只能达到部分真实感的程度，而且它的初期技术及软硬件投入比较高，但随着计算机科学的发展会得到广泛的应用。
4. 结束语
案例教学是安全工程理论教学的主渠道，同时，也是实践性教学的切入；是理论与实践的一种过渡、衔接、桥梁；是理论与实践相结合的有效途径；是学生工程实践能力和创新能力培养的重要途径。通过案例教学课堂实录，证明案例教学为学生搭建了理论到实践的桥梁，为课堂注入活力，对学生从事工程实践具有引导训练作用。案例教学决不能取代实操、实习，把适时的案例教学与实习相结合，培养应用型安全工程人才。直接和市场接轨，达到零距离就业。
参考文献：
[1]. 郑金洲. 案例教学指南[M].上海：华东师范大学出版社，2000：12
[2]. 孙军业. 案例教学[M].天津：天津教育出版社，2004：65
[3]. 冯风平. 案例教学的角色问题[J].高等工程教育研究. 2001（1）：15-16
[4]. 胡小强. 虚拟现实技术与应用[M].北京：高等教育出版社，2004：33-35.
作者简介：王禹， 1965年3月生. 山西大同人. 副教授. 本科学历. 1987年毕业于阜新矿业学院，任教于山西煤炭职业技术学院 采矿系。曾在《煤炭科学技术》等十三种省级以上科技期刊公开发表学术论文二十余篇，其中核心期刊六篇，Ei收入二篇。