《礦井通風(fēng)》課程綜合改革實踐與研究

杜 鋒

(河南理工大學(xué) 能源與科學(xué)工程學(xué)院,河南 焦作 454000)

礦井通風(fēng)是保障礦井安全的最主要技術(shù)手段之一,在煤礦實際生產(chǎn)中具有重要的作用。對于采礦工程專業(yè)學(xué)生來說,大多數(shù)畢業(yè)生將來是要從事煤礦工程技術(shù)管理工作的,熟練掌握礦井通風(fēng)基本知識是十分必要的。因此,《礦井通風(fēng)》課程一直作為采礦工程專業(yè)的主干核心課程之一,地位十分重要。目前,隨著國民經(jīng)濟(jì)形勢的變化和科技水平的不斷發(fā)展,《礦井通風(fēng)》課程學(xué)習(xí)正面臨著新的挑戰(zhàn),主要集中在兩個方面:1)隨著采礦技術(shù)裝備制造水平的不斷進(jìn)步,煤礦規(guī)模正在向大型化、集約化、智能化方向發(fā)展,礦井通風(fēng)的相關(guān)技術(shù)也在快速發(fā)生著變革,而課本知識的更新是具有周期性的,需要一個較長時間的積累沉淀才可以完成,客觀上形成了課本知識滯后于現(xiàn)場實際的現(xiàn)象。2)煤礦企業(yè)經(jīng)過2002-2012年 “十年黃金”期的繁榮發(fā)展后,現(xiàn)正處于一個低谷期,煤礦企業(yè)對采礦專業(yè)畢業(yè)生的需求大幅度降低,嚴(yán)重影響了采礦工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課積極性。在新形勢下,傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式已無法適應(yīng)發(fā)展要求,如何通過課程教學(xué)模式改革,更好地講授礦井通風(fēng)專業(yè)知識,提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的積極性,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我創(chuàng)新能力,這是我們采礦工程專業(yè)教育工作者需要積極思考的問題。

1 當(dāng)前課程教學(xué)模式面臨的主要問題

1.1 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

根據(jù)現(xiàn)行的采礦工程專業(yè)本科教學(xué)培養(yǎng)方案的要求,大部分專業(yè)課學(xué)習(xí)一般設(shè)置在第六學(xué)期,這個階段屬于學(xué)生對后續(xù)發(fā)展的規(guī)劃期。很多學(xué)生通過不同途徑對本專業(yè)未來的就業(yè)形勢以及職業(yè)發(fā)展趨勢有了一定程度的了解,對煤炭行業(yè)發(fā)展前景感到迷茫,產(chǎn)生消極學(xué)習(xí)專業(yè)知識的情緒,專業(yè)學(xué)習(xí)動力不足,導(dǎo)致了一部分學(xué)生選擇跨專業(yè)考研,還有一部分同學(xué)已經(jīng)做好了跨專業(yè)就業(yè)的準(zhǔn)備,選擇從事煤礦方向研究或者就業(yè)的學(xué)生所占比例很小。因此,在專業(yè)課的教學(xué)課堂上常出現(xiàn)許多學(xué)生聽課注意力不集中現(xiàn)象,一些學(xué)生埋頭復(fù)習(xí)數(shù)學(xué)、英語等與考研相關(guān)的課程,一些學(xué)生感覺專業(yè)課學(xué)習(xí)無聊,低頭玩手機(jī)。這樣的課堂學(xué)習(xí)氛圍嚴(yán)重影響了任課教師的積極性,導(dǎo)致不良的課堂教學(xué)效果。

1.2 教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)場實際發(fā)展脫節(jié)

隨著信息傳播技術(shù)的不斷發(fā)展,學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)、QQ、微信等不同的媒體形式,快速了解煤礦發(fā)展的最新科技動態(tài),而現(xiàn)有的《礦井通風(fēng)》教材一般選用的國家“十二五”規(guī)劃教材,基本沿用了“九五”規(guī)劃教材中大部分課程內(nèi)容,對新的礦井通風(fēng)技術(shù)及理論闡述幾乎沒有涉及,導(dǎo)致教師按照書本知識授課時,教學(xué)內(nèi)容不能及時跟進(jìn)最新科技發(fā)展[1-4]。例如我國西部的神東礦區(qū)大柳塔、補連塔等礦井已經(jīng)采用了7.0 m大采高開采工藝,回采巷道長度也由原來的1 000 m～2 000 m,發(fā)展到現(xiàn)在的5 000 m,這些采礦工藝的變化必然帶來礦井通風(fēng)模式的變革,通風(fēng)裝備上也會有較大的改變,可是教材中的教學(xué)內(nèi)容相對滯后于現(xiàn)場實際發(fā)展。

1.3 專業(yè)化的師資配備不夠

隨著高校引進(jìn)人才政策的不斷完善,近幾年各高校都在大幅度引進(jìn)博士及以上的高層次人才。這些人才通常對所從事的領(lǐng)域研究非常深入,對學(xué)科整體的科研水平提高起到了積極作用;同時也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到,一些高層次人才對采礦專業(yè)本科階段學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識掌握的程度并不好,甚至有些博士人才屬于跨專業(yè)研究,對采礦專業(yè)的基礎(chǔ)知識了解的更少,一定程度上對本科教學(xué)產(chǎn)生較為不利的影響。以我校為例,目前采礦工程專業(yè)的《礦井通風(fēng)》課程由本專業(yè)教師承擔(dān),長期從事礦井通風(fēng)研究的教師很少,絕大部分都是從事地下開采、巷道支護(hù)方面的理論教學(xué)和研究工作,在一定程度上影響了該門課程的正常教學(xué)工作。

1.4 師生在專業(yè)課學(xué)習(xí)期間互動性不夠

目前《礦井通風(fēng)》課程的課堂學(xué)習(xí)具有學(xué)生人數(shù)多、知識點多、課時量少等特點,通常以老師在講臺上授課為主,一次上課人數(shù)大多為100多人,課時數(shù)為40學(xué)時,教學(xué)中的重點和難點問題較多,任課教師為了跟上教學(xué)計劃,往往沒有太多的時間與學(xué)生互動,難以了解學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度,收不到較好的教學(xué)效果。

1.5 缺乏合理的過程考核機(jī)制

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,普遍做法是通過期末考試“一張試卷、一考定論”的方式來檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,而學(xué)生通常根據(jù)老師考前劃的考點內(nèi)容,采用“背考點”等臨考突擊復(fù)習(xí)方式來應(yīng)對考試,課堂平時多采用課堂點名、課后布置作業(yè)題的形式來檢查學(xué)生出勤率和知識掌握情況,點名的次數(shù)多了,既占用了課堂教學(xué)時間,又會讓學(xué)生出現(xiàn)抵觸情緒,造成師生關(guān)系緊張,而課后作業(yè)題抄襲現(xiàn)象則更為普遍,教學(xué)中的過程控制效果不明顯。

1.6 課程設(shè)計與教學(xué)內(nèi)容銜接性不強(qiáng)

根據(jù)采礦工程專業(yè)本科教學(xué)培養(yǎng)方案的要求,《礦井通風(fēng)》課程設(shè)計安排的時間是在課堂教學(xué)結(jié)束后一周內(nèi)完成,每個學(xué)生需要獨立完成一份課程設(shè)計,并提交通風(fēng)設(shè)計說明書。由于一個任課教師指導(dǎo)約100多名學(xué)生,難以給每個學(xué)生制定完全不同的設(shè)計題目,只能通過改變某一參數(shù)來設(shè)置不同的設(shè)計題目,例如改變巷道尺寸參數(shù)(長度、斷面)等,學(xué)生在實際設(shè)計的時候,很多人互相抄襲即可完成任務(wù),導(dǎo)致課程設(shè)計沒有起到應(yīng)有的效果。

2 《礦井通風(fēng)》課程教學(xué)模式改革的基本指導(dǎo)思想

2.1 樹立以“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念

教學(xué)活動的一切出發(fā)點都是為了學(xué)生更好的學(xué)到專業(yè)知識,掌握專業(yè)技能,《礦井通風(fēng)》課程教學(xué)模式綜合改革的核心也是樹立以“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念,通過一系列的措施改變傳統(tǒng)的教與學(xué)模式,改變教師與學(xué)生的角色定位,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)、自我管理、自我成長。

2.2 構(gòu)建“一個中心,兩個基本抓手”的教學(xué)模式

《礦井通風(fēng)》課程改革是個系統(tǒng)工程,需要根據(jù)課程的基本構(gòu)成要素進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計,構(gòu)建以課程教學(xué)模式改革為中心,以過程考核和課程設(shè)計改革為兩個基本抓手的教學(xué)模式,從不同方面共同促進(jìn)教學(xué)效果,讓學(xué)生掌握礦井通風(fēng)基本知識,并能熟練應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行相關(guān)的礦井通風(fēng)設(shè)計,選出合理的通風(fēng)機(jī)。

3 《礦井通風(fēng)》課程綜合改革與實踐

以往的課程改革單純地強(qiáng)調(diào)了課堂教學(xué)方式[5-7]的改變,孤立、分割了學(xué)生對知識的接受過程,忽視了課堂教學(xué)以外的其他方式對教學(xué)效果的影響。實際上,書本知識想要讓學(xué)生理解、掌握并付諸于實踐,是需要從課程體系建設(shè)的全局來綜合考慮的,而不應(yīng)該把教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)割裂開,所以《礦井通風(fēng)》課程改革必然要從課堂教學(xué)改革、過程考核體系改革、課程設(shè)計改革三方面同時入手,加強(qiáng)相互之間的協(xié)調(diào)交叉關(guān)系,通過三者同步改革,提高課程改革的效果。

3.1 課堂教學(xué)改革主要措施

3.1.1加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)

針對采礦專業(yè)教師《礦井通風(fēng)》師資配備不夠的問題,應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)。充分發(fā)揮老教師的傳、幫、帶作用,讓青年教師給有豐富教學(xué)經(jīng)驗的教師助課,并有計劃的組織青年教師觀摩學(xué)校示范教師的教課方法和技巧,通過這一過程,不斷提高教學(xué)水平。在正式上課之前,組織相關(guān)青年教師進(jìn)行試講,只有對整個課程知識點有了較好的把握,才能更好地給學(xué)生上課。另外,通過有序開展集體備課、集中研討和說課比賽等活動,統(tǒng)一認(rèn)識,進(jìn)一步增強(qiáng)青年教師對《礦井通風(fēng)》課程的理解。

3.1.2利用現(xiàn)代化信息傳播平臺,改進(jìn)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式

1)聊天社交工具的使用。隨著社會不斷進(jìn)步,人們溝通的手段越來越多,人與人之間也習(xí)慣了利用社交媒體進(jìn)行日常交流,例如QQ、微信等,為此,在上課之初,就建立了礦井通風(fēng)學(xué)習(xí)QQ群和微信群,學(xué)生可以及時就某一知識點進(jìn)行交流,也可以探討日常生活學(xué)習(xí)中遇到的問題,拉進(jìn)了師生之間的距離,增進(jìn)了師生感情。

2)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用。充分利用Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,開展相關(guān)輔助教學(xué)工作。Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺起源于2004年,由美國印第安納大學(xué)、密西根大學(xué)、斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院發(fā)起的一項開放源代碼的課程與教學(xué)管理系統(tǒng)(CMS)開發(fā)計劃。我校引進(jìn)該教學(xué)平臺后,通過不斷改進(jìn),形成了一套適用于本校教師教學(xué)習(xí)慣的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。通過該平臺,可以實現(xiàn)規(guī)定時間內(nèi)完成多種教學(xué)任務(wù),例如進(jìn)行網(wǎng)上點名、網(wǎng)上測驗、網(wǎng)上提交作業(yè)、網(wǎng)上討論等,也可以及時上傳共享教學(xué)資源,極為方便地實現(xiàn)了教學(xué)中的過程考核定量化管理。

3)微課教學(xué)模式的應(yīng)用。微課是教師圍繞某個知識點制作的教學(xué)視頻,具有教學(xué)時間短、資源容量小、主題突出、內(nèi)容少而具體等特點,目前已經(jīng)成了知識傳播的一種新形式,被廣泛應(yīng)用[8-9]。通過對《礦井通風(fēng)》課程中的主要知識點的梳理,對風(fēng)流點壓力、能量方程、井巷通風(fēng)摩擦阻力、礦井等積孔等一系列重要知識點進(jìn)行了微視頻制作,傳至Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,供學(xué)生重復(fù)觀看聽講,逐步完善了課程教學(xué)模式建設(shè)。

3.2 過程考核形式多樣化

科學(xué)合理的課程考核是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提高教學(xué)效果的重要手段,為此通過制定合理的過程考核模式,改變傳統(tǒng)的“一考定論”的模式,提高過程考核分值比重,使其占到期末總成績的50%(考勤10%+平時測驗10%+類翻轉(zhuǎn)課堂討論30%)。具體形式如下。

3.2.1考勤制度

適當(dāng)?shù)目记谥贫瓤梢钥刂瞥銮诼?上課之初就與學(xué)生達(dá)成統(tǒng)一意見,本次課程總共隨機(jī)點名5次,每次考勤分值占過程考核成績的2%,培養(yǎng)學(xué)生按時上課的習(xí)慣。

3.2.2平時測驗

通過Sakai教學(xué)平臺,根據(jù)每個章節(jié)知識點的重點和難點問題,設(shè)置相應(yīng)的測驗題目,讓學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成測驗,根據(jù)測驗成績,評定相應(yīng)的過程考核成績。

3.2.3類翻轉(zhuǎn)課堂討論

翻轉(zhuǎn)課堂又稱為“反轉(zhuǎn)課堂”,是學(xué)生晚上在宿舍觀看教學(xué)視頻、完成知識學(xué)習(xí),白天在課堂完成作業(yè)與知識內(nèi)化的一種教學(xué)形式,與傳統(tǒng)的教學(xué)模式剛好相反。翻轉(zhuǎn)課堂主要強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí),重視師生互動學(xué)習(xí)的過程[10-11]。翻轉(zhuǎn)課堂模式自身具有兩面性,其優(yōu)勢就是重視了學(xué)生課前自學(xué)的過程,但這也額外增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)時間,給學(xué)生增加了沉重的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),可能導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)厭學(xué)情緒。類翻轉(zhuǎn)課堂也強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,但更多的是讓學(xué)生學(xué)會自主拓展學(xué)習(xí)知識,學(xué)會使用相關(guān)的學(xué)習(xí)工具,通過《礦井通風(fēng)》中的一些典型知識點,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會查詢文獻(xiàn),拓展學(xué)習(xí)相關(guān)知識。比如圍繞“能量方程在礦井中的應(yīng)用”、“礦井通風(fēng)設(shè)備發(fā)展史”、“礦井通風(fēng)設(shè)計”等知識點,設(shè)置專項討論題目。由于所帶班級學(xué)生較多,不可能每個同學(xué)都有機(jī)會展示自己,所以將學(xué)生4-5人分成一個研討小組,分工協(xié)作,如查閱資料、制作PPT匯報材料、成果展示等,在最后的成果展示環(huán)節(jié)增加了提問答辯環(huán)節(jié),將師生角色互換,讓學(xué)生擔(dān)任臨時授課老師,大大提高了學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的積極性,活躍了課堂氣氛。

3.3 課程設(shè)計模式的改革

3.3.1設(shè)計時間提前

礦井通風(fēng)課程設(shè)計時間通常在課程結(jié)束后一周時間完成,時間緊工作量大,需要對礦井開拓巷道進(jìn)行設(shè)計,計算礦井所需風(fēng)量,在此基礎(chǔ)上繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖,確定容易時期和困難時期通風(fēng)的工作阻力,根據(jù)理論工況點進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型等。為了讓學(xué)生有充分時間完成好課程設(shè)計,在講授本門課程之初,就將設(shè)計題目和相關(guān)設(shè)計材料布置下去,讓學(xué)生帶著問題去聽課,有效地提高了課堂學(xué)習(xí)效率和課程設(shè)計的質(zhì)量。

3.3.2構(gòu)建設(shè)計題庫

為了解決課程設(shè)計學(xué)生數(shù)量多而題材少的矛盾,提出了構(gòu)建課程設(shè)計試題庫的想法,將歷屆畢業(yè)設(shè)計成果進(jìn)行匯總,編制成課程設(shè)計題庫。由于礦井通風(fēng)課程設(shè)計是在主要開拓巷道、準(zhǔn)備巷道完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,通過將畢業(yè)設(shè)計中的礦井開拓平面圖與礦井采礦地質(zhì)條件等資料交給學(xué)生,讓學(xué)生先讀懂礦圖,在此基礎(chǔ)上根據(jù)礦井通風(fēng)設(shè)計相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計,這樣的方法明顯提高了課程設(shè)計的效果。

3.3.3組建團(tuán)隊

以往課程設(shè)計都是一個人完成一個設(shè)計題目,時間短、任務(wù)重,導(dǎo)致學(xué)生之間沒有太多時間進(jìn)行相互討論,一些學(xué)生不知道如何開展設(shè)計工作,只能最后要提交設(shè)計成果的時候抄襲別人,通過修改參數(shù)來完成設(shè)計,沒有精力認(rèn)真地分析設(shè)計中的主要理論問題。為此,提出了組建礦井通風(fēng)設(shè)計團(tuán)隊的方案,課程設(shè)計人數(shù)由原來的一人一題,變?yōu)?-4人一組,學(xué)生之間自由組合,每個團(tuán)隊成員各自承擔(dān)一部分的設(shè)計任務(wù),共同完成一份課程設(shè)計。由于一份課程設(shè)計參與人數(shù)增加了,其課程設(shè)計的要求也比以往更加嚴(yán)格,學(xué)生需要把煤礦地質(zhì)學(xué)、井巷工程、采煤學(xué)、礦井通風(fēng)等知識全部結(jié)合起來,充分理解設(shè)計中的每一個細(xì)節(jié)問題,同時學(xué)會使用CAD軟件,繪制通風(fēng)容易時期和困難時期的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖、風(fēng)機(jī)特性曲線圖等。通過組建設(shè)計團(tuán)隊,更好地培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作精神,也大大提高了學(xué)生參與通風(fēng)設(shè)計的積極性,根據(jù)各自分工,自主查詢相關(guān)資料,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自信心。

3.3.4完善課程設(shè)計考核辦法

以往的礦井通風(fēng)課程設(shè)計最終結(jié)果就是提交一份完整的通風(fēng)設(shè)計說明書,教師根據(jù)設(shè)計說明書的結(jié)果來考核學(xué)生成績,即使批改過程中發(fā)現(xiàn)了很多不合理的甚至錯誤的地方,也只能通過成績差別來體現(xiàn),很難將設(shè)計中出現(xiàn)的問題及時反饋給學(xué)生。為此,我們提出一套較為科學(xué)的課程設(shè)計考核辦法,采用現(xiàn)場答辯的形式來考核課程設(shè)計成果,答辯形式采用PPT文檔和圖紙講解相結(jié)合的方式,即設(shè)計小組將通風(fēng)設(shè)計中的主要設(shè)計成果進(jìn)行凝練,制作成PPT文檔,結(jié)合相關(guān)圖紙材料,對設(shè)計成果進(jìn)行講解、展示,同時將設(shè)計說明書紙質(zhì)版本交由考核專家組進(jìn)行評閱。考核專家組成員由采礦系講授井巷工程、煤礦開采學(xué)、礦井通風(fēng)的教師組成,通過團(tuán)隊成員講解、評委提問等方式考察團(tuán)隊各成員對專業(yè)基本知識的掌握程度,每個團(tuán)隊成員需要回答各自承擔(dān)的那部分問題,同時又都需要掌握通風(fēng)設(shè)計中的每個知識點。通過實施該考核辦法,學(xué)生們對以前所學(xué)知識進(jìn)行了鞏固,同時更好地應(yīng)用于通風(fēng)課程設(shè)計,也大大促進(jìn)了學(xué)生理解和掌握通風(fēng)課程中的重要知識點。

4 結(jié)論

1)《礦井通風(fēng)》課程改革是一個系統(tǒng)工程,涉及到課堂教學(xué)改革、過程考核形式改革和課程設(shè)計改革三個有機(jī)組成部分,必須三者聯(lián)動,相互促進(jìn),才能達(dá)到較為滿意的改革效果。

2)通過課堂教學(xué)改革,提高了專業(yè)教師的教學(xué)業(yè)務(wù)素質(zhì),建立了師生之間良好的溝通機(jī)制,同時將微課教學(xué)模式引入課堂教學(xué),進(jìn)一步完善了課堂教學(xué)手段。

3)通過過程考核形式改革,引入出勤率、平時測驗和類翻轉(zhuǎn)課堂等考核要素,并合理分配相應(yīng)的分值比重,改變了傳統(tǒng)的“一張試卷、一考定論”的模式,加強(qiáng)了學(xué)習(xí)過程中的監(jiān)督作用,有效地提高了學(xué)生掌握專業(yè)知識的效果。

4)通過課程設(shè)計模式改革,充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的積極性,激發(fā)了將專業(yè)知識應(yīng)用到實際設(shè)計中的學(xué)習(xí)熱情,也進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生獨立分析和解決礦井通風(fēng)問題的能力,提高了團(tuán)隊合作能力。

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