面向“卓越工程師”培養(yǎng)的《井巷工程》課程改革與實踐

趙啟峰，石建軍，王 波，邱海濤，劉媛媛

(1.華北科技學院安全工程學院，北京東燕郊 101601;2.華北科技學院安全培訓處，北京東燕郊 101601)

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是教育部著力實施的高等工程教育改革措施，旨在為未來工程領域培養(yǎng)面向工業(yè)界、面向未來、面向世界的優(yōu)秀工程技術人才［1－2］。其重點任務之一就是:創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式，改革課程體系和教學形式［3］。我校充分發(fā)揮煤炭行業(yè)背景優(yōu)勢，凸顯煤炭行業(yè)特色，成功加入“卓越計劃”，采礦工程專業(yè)成為我校“卓越計劃”第一批試點專業(yè)。為適應人才培養(yǎng)從傳統(tǒng)的教育模式向“卓越計劃”培養(yǎng)模式的轉變，采礦工程專業(yè)中實踐性較強的核心課程均在積極探索全新的教育改革模式。本文以《井巷工程》課程教學改革為例，依據(jù)已有的教學基礎和“卓越計劃”的目標要求，研究采礦工程專業(yè)核心課程教學與實踐環(huán)節(jié)的一些關鍵問題和教學模式改革措施。

1 采礦工程核心課程教學模式現(xiàn)狀及問題

1.1 采礦工程專業(yè)核心課程教學模式現(xiàn)狀

采礦工程專業(yè)的核心課程包括:《采礦學》、《井巷工程》、《礦山巖體力學》、《礦井通風與安全》、《礦山設計與優(yōu)化》、《礦山壓力及其控制》、《采礦新技術》等，這些課程又是理論與實踐相結合的關鍵課程，是培養(yǎng)學生工程實踐能力的良好平臺。在近幾年的改革摸索中，主要積累了下列教學經(jīng)驗:①多媒體授課;②工程施工案例教學;③基于實際工程項目的教學法等。多媒體一般采用播放井下施工動畫、視頻等手段，加深學生的感性認識，并激發(fā)學生的工程興趣。但是由于學時限制，課堂教學中無法系統(tǒng)地采用多元化手段教學。例如:①在課堂上播放煤礦井下采掘視頻，會占用大量課時，而每次視頻播放完之后，如果不進行有針對性的講解，則教學效果也不盡如人意。②傳統(tǒng)的教育理念是以教師為主體，采用滿堂灌、封閉式課堂的教學方法和手段，存在課程內容陳舊、實踐環(huán)節(jié)教學不足等問題，對采礦工程專業(yè)實踐性、綜合性較強的核心課程而言，不能滿足教學目標和要求。

1.2 存在的問題及原因剖析

以采礦工程核心課程《井巷工程》為例，深度剖析課程教學中存在的問題。

1)課程內容更新不及時，未能緊跟采礦技術的發(fā)展前沿。隨著近年來我國礦山建設工程施工技術突飛猛進的發(fā)展，很多新型施工裝備、創(chuàng)造性的工法與技術被應用到實際工程中，如超厚松散層凍結法施工、特殊巷道施工(高瓦斯煤層中掘進煤巷、深井大變形軟巖巷道施工)、大斷面巷道快速掘進施工關鍵技術、新型綜掘配套設備、預應力灌漿、新型預應力錨網(wǎng)索支護、耦合支護等。這些內容需要在課程教學中有所涉及，才能培養(yǎng)綜合實踐能力強的創(chuàng)新型人才。另外，巖巷爆破掘進中涉及到的炮眼布置、爆破與支護協(xié)調配合等關鍵技術也成為采礦工程畢業(yè)生能否快速適應工作崗位的新挑戰(zhàn)。

2)課堂理論教學和工程實踐脫節(jié)，未能“真槍真刀”進行礦山工程設計。本專業(yè)的核心課程理論授課結束后，均安排1周～3周的課程設計，但這些環(huán)節(jié)在校內完成，學生沒有親臨煤礦現(xiàn)場進行施工方案設計的機會，受時間和空間上的限制，學生進行的實踐環(huán)節(jié)(課程設計)只是高度理想化的“失真”的工程狀態(tài)，很難“真槍真刀”進行采掘施工設計，導致課堂理論教學和工程實踐之間脫節(jié)，學生工程實踐能力無法得到充分鍛煉。

3)傳統(tǒng)考核方式，制約了學生實踐能力的培養(yǎng)。作為檢驗教學效果的最終形式，合理的考核方式在某種程度上指導著學生的學習方式［4－5］。采礦工程專業(yè)的核心課程結課后基本上都采取筆試考核形式，兼顧學生平時成績(包括出勤情況、實驗成績和作業(yè)情況綜合打分)。這種考核方式對實踐能力、綜合能力的培養(yǎng)尚有欠缺。從考核結果來看，只要學生死記硬背考試范圍，考高分是比較容易的，但畢業(yè)后到煤礦現(xiàn)場工作，面對礦山工程的施工方案設計又顯得束手無策。

2 核心課程教學模式改革舉措

“卓越計劃”對本科層次工程師的工程實踐能力提出了更高的要求，在進行課程教育改革方面應具有符合卓越人才培養(yǎng)目標的全新模式［6－7］。為此，采礦工程核心課程主要改革舉措包括:課程整合，精煉教學內容;基于工程案例的采礦工程核心課程教學內容設計，強化以工程實例為載體;優(yōu)化教學環(huán)節(jié);考核從注重“成績”向注重“成效”轉變，提高學生的工程實踐能力。

2.1 課程整合，精煉教學內容

現(xiàn)行教學大綱規(guī)定的《井巷工程》課程講授內容，根據(jù)巖石基本性質、鉆眼爆破、斷面設計、巷道開鑿、巷道支護等不同構造形式分別講授，并沒有安排講授某一條大巷或采區(qū)巷道從斷面設計、破碎巖石到巷道支護以及施工組織管理這樣一個完整施工過程。隨著我國煤礦建設工程施工技術日新月異的發(fā)展，對巷道施工全局掌控能力的培養(yǎng)變得異常重要，因此，根據(jù)“卓越計劃”的目標與要求，對現(xiàn)行的《井巷工程》課程教學內容進行調整及優(yōu)化。

1)將整體講授內容高度濃縮，劃分為“破”、“支”、“管”三大模塊?！捌啤?，即為破碎煤巖體;“支”，就是巷道支護;“管”，即施工組織管理。如表1所示。

2)精簡講授內容?！毒锕こ獭放c《礦山巖體力學》兩門課程中都涉及到巖石性質與工程分級，《井巷工程》與《爆破工程及安全技術》兩門課程中都涉及到爆破、炸藥等方面的知識點，在《井巷工程》課堂教學中對此可進行精簡。

3)強化“特殊條件下的巷道施工”，提高學生的就業(yè)環(huán)境適應能力。重點講授深井高地壓軟弱巖層的特點及其對掘進施工的影響、施工方法;巷道掘進揭開煤與瓦斯突出煤層的施工方法;巖石大巷或煤層大巷過斷層、陷落柱等地質構造帶時的特殊施工與支護方法等。

表1 《井巷工程》模塊化教學內容

2.2 基于工程案例的采礦工程核心課程教學內容設計

以“工程項目設計能力培養(yǎng)”為主線，重視工程實例教學。在現(xiàn)場調研和專家咨詢的基礎上，探索出“基于煤礦實際工程案例的討論式教學內容”設計，具體案例見表2。

表2 基于工程案例的討論式教學內容(以《井巷工程》課程為例)

續(xù)表

2.3 優(yōu)化教學環(huán)節(jié)

1)課前預習環(huán)節(jié)，學生提前進入狀態(tài)?！毒锕こ獭访看握n結束前，將下次課講授內容、課件、井下施工現(xiàn)場圖片及錄像、井巷施工演示視頻、施工區(qū)域鉆孔柱狀圖、井巷地質資料等分發(fā)給全班學生，并將課堂教學主題與任務提前布置給學生，以便學生課前預習，以提高課堂教學效率和互動討論的效果。

2)課堂教學環(huán)節(jié)，學生在掌握基礎知識的前提下，融入實際工程案例中。主要采取基于問題的教學與基于案例的教學相配合的模式，注重基本知識點、基本技能講解的前提下，加深實踐能力的培養(yǎng)，讓學生掌握運用所學知識獨立分析和解決實際問題的手段。

3)課后鞏固環(huán)節(jié)，學生回味咀嚼。讓學生課后查閱資料，獨立完成相關問題的解答和解決方案，并且在課堂上留出專門時間進行師生互動交流。

4)工程實踐環(huán)節(jié)，學生實踐動手操作。改革后，《井巷工程》與《采礦學》、《礦井通風與安全》三門課程都安排在第6學期授課，然后將這三門課的課程設計環(huán)節(jié)均安排在煤礦現(xiàn)場完成，在實習實訓基地的配合與協(xié)助下，安排學生在井下施工現(xiàn)場觀摩，請煤礦總工程師、技術科科長等一線技術人員現(xiàn)場講解，增強學生對課堂教學的理解。在這一環(huán)節(jié)，增加井巷工程施工總體方案制定、巷道掘進作業(yè)規(guī)程編制、井巷工程施工監(jiān)測等方面的工程實訓。

2.4 重新審視考核環(huán)節(jié)

考核評價是引導師生的指揮棒，多數(shù)學生總是在現(xiàn)行的評價體系引導下尋求“成績”，而不是“成效”［8－9］。要培養(yǎng)出卓越的采礦工程師，必須超越目前以掌握“知識點”為本的評價體系，考核的側重點要從學生對書本知識的掌握轉變?yōu)榉治龊徒鉀Q實際問題的能力。為此，探索出“期末考試+現(xiàn)場考評”相結合的采礦工程核心課程考核新模式，見表3。

3 結語

在2012～2013學年第二學期采礦工程專業(yè)《井巷工程》課程教學中，實踐了本文所探討的采礦工程核心課程改革模式，教學效果反映良好。面向卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的采礦工程核心課程教學模式改革，將傳統(tǒng)的“灌輸式”、“封閉式”課堂，改革為“互動式”、“開放式”的課堂，基于工程項目的學習，不但培養(yǎng)了學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力，還培養(yǎng)了學生對煤礦井下采掘工程這樣一個龐大系統(tǒng)工程的宏觀掌控能力和組織能力。

［1］ 林健.面向“卓越工程師”培養(yǎng)的課程體系和教學內容改革［J］.高等工程教育研究，2011，(5):1 －9.

［2］ 樓曉明，劉羽，黃培明.“紫金模式”下采礦專業(yè)卓越工程師教育的教學思路與實踐［J］.中國地質教育，2011，(2):23－26.

［3］ 林健.面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學習［J］.高等工程教育研究，2011，(6):1 －7.

［4］ 張建鋒，黃廷林.基于“卓越工程師”目標下的給水排水工程專業(yè)實踐教學改革［J］.西安建筑科技大學學報(社會科學版)，2011，(5):56 －59.

［5］ 吳壽煜，張宇紅.卓越工程師教學模式的研究與實踐［J］.高等工程教育研究，2011，(6):11－15.

［6］ 秦艷芬.基于卓越工程師培養(yǎng)的物理實驗教學改革與實踐［J］.高等工程教育研究，2013，(3):56 －59.

［7］ 吳鳴，熊光晶.基于工程能力培養(yǎng)的橋梁工程教學改革探索與實踐［J］.長沙鐵道學院學報(社會科學版)，2010，(1):42－45.

［8］ 張力，王平，陳子靜.實踐導向型土木工程教育教學改革研究［J］.高等建筑教育，2011，(1):12－16.

［9］ 趙寧.信息專業(yè)卓越工程人才培養(yǎng)模式改革之思考［J］.高等工程教育研究，2014，(2):16－19.