淺析采礦工程實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理

王少勇，　陳順滿，　周　勃

(北京科技大學(xué) a. 金屬礦山高效開采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； b. 土木與資源工程學(xué)院， 北京 100083)

0　引　言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各大高校紛紛擴(kuò)招，而開設(shè)采礦工程專業(yè)的院校也在逐漸增多，社會(huì)對(duì)人才的需求量也逐漸增加，同時(shí)對(duì)人才的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的要求也更高，這就要求各大高校和科研院所能培養(yǎng)出更多高質(zhì)量的復(fù)合型人才[1-4]。采礦工程是一個(gè)工程應(yīng)用較為明顯，且實(shí)踐性要求較高的學(xué)科，這就要求在采礦工程專業(yè)擴(kuò)招的同時(shí)，采礦工程實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也需與其共同發(fā)展[5-6]。

培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)的專門型人才在很大程度上取決于該學(xué)科實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)水平，而實(shí)驗(yàn)室教學(xué)水平高低又主要取決于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展的好壞[7-8]。采礦工程作為一個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè)，主要側(cè)重于地下巖土體的開挖、邊坡穩(wěn)定性分析、水利工程等，對(duì)專業(yè)的實(shí)踐能力要求更為明顯，因此，必須采取強(qiáng)有力的措施，推動(dòng)全國(guó)高校采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理，更好地為采礦工程專業(yè)學(xué)生服務(wù)[9]。

1　采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性

(1) 人才培養(yǎng)的需要。礦產(chǎn)資源作為國(guó)家資源的命脈，對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。采礦工程作為我國(guó)相對(duì)較傳統(tǒng)的學(xué)科之一，主要培養(yǎng)具有礦山開采施工、設(shè)計(jì)及科研方面的實(shí)踐型和創(chuàng)新型人才[10-12]。在過去10多年間，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，采礦工程學(xué)科也得到了較大發(fā)展，需要進(jìn)行采礦工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研的學(xué)生人數(shù)在大幅增加，同時(shí)采礦工程也由宏觀的研究逐漸向細(xì)觀研究方向發(fā)展，這對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求也更高。因此，需要建設(shè)具有設(shè)施相對(duì)齊全，管理制度較好的采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)出更加優(yōu)秀的人才。

(2) 專業(yè)建設(shè)的需要。根據(jù)采礦工程相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)及社會(huì)對(duì)采礦工程人才知識(shí)的需求，要求采礦工程專業(yè)掌握礦山通風(fēng)、開采、排水、自救等相關(guān)知識(shí)，而這些專業(yè)知識(shí)對(duì)動(dòng)手能力和實(shí)踐能力要求較高，必須對(duì)相關(guān)專業(yè)學(xué)生開設(shè)礦井通風(fēng)、采礦方法設(shè)計(jì)、巖石力學(xué)強(qiáng)度分析、礦山自救系統(tǒng)設(shè)計(jì)等相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程[13]。

(3) 教學(xué)資源共享的需要?？v觀全國(guó)開設(shè)采礦工程專業(yè)的院校，除了一些經(jīng)費(fèi)較多的中南大學(xué)和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)施相對(duì)較齊全，大多數(shù)采礦工程專業(yè)院校都沒有設(shè)備較為齊全的采礦工程實(shí)驗(yàn)室，這與采礦工程建設(shè)和日益增長(zhǎng)的采礦工程實(shí)驗(yàn)的需求不符，將會(huì)較大地影響采礦工程專業(yè)學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展。隨著各大高校的發(fā)展，學(xué)校招生規(guī)模逐漸增加，可將各大采礦工程專業(yè)院校劃分為幾大區(qū)域，聯(lián)合起來共建采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室資源共享，避免重復(fù)建設(shè)[14]。

(4) 科學(xué)研究和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的需要。采礦工程作為較傳統(tǒng)的工程學(xué)科，實(shí)驗(yàn)室在服務(wù)本科教學(xué)的基礎(chǔ)上，還可為礦山施工企業(yè)及科學(xué)院所服務(wù)，因此，設(shè)施齊全的采礦工程實(shí)驗(yàn)室不僅可為采礦工程專業(yè)學(xué)生必要的教學(xué)和科研條件，還可為企業(yè)進(jìn)行服務(wù)。

2　采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀

(1) 資源分配不合理。全國(guó)涵蓋開設(shè)有采礦工程專業(yè)的院校接近30所，資源分配出現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)和中南大學(xué)擁有國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)施相對(duì)較為齊全，而很多力量相對(duì)薄弱的高校中的三軸抗壓強(qiáng)度和剪切實(shí)驗(yàn)都無法完成[15]。

(2) 采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室面積不足。通過對(duì)各大高校采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)大部分高校均未設(shè)置專門的材料堆放場(chǎng)地，而實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的材料多為巖石、水泥、砂石料等，一般實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)，堆放的物料較多，灰塵較大，實(shí)驗(yàn)室不易保持整潔。其次，采礦工程實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備體積較大，占地面積相對(duì)較大。

(3) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后。隨著采礦工程學(xué)科的發(fā)展，采礦工程逐漸由宏觀向細(xì)觀力學(xué)方向發(fā)展，高校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備仍然停留在20世紀(jì)70～80年代，擁有的單軸和三軸實(shí)驗(yàn)室已不能滿足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的需求，基本沒有新的設(shè)備投入。因此，很多采礦工程專業(yè)院校實(shí)驗(yàn)設(shè)備不僅不能滿足本科生的教學(xué)，也不能滿足科學(xué)研究的需要。

(4) 采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員比例分配不合理。很多高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室工作不夠重視，把實(shí)驗(yàn)室管理僅僅當(dāng)作該學(xué)科中的一個(gè)輔助，專職實(shí)驗(yàn)員和兼職實(shí)驗(yàn)員的比例分配失衡。因此，很多高校的采礦工程實(shí)驗(yàn)室難以形成技術(shù)有優(yōu)勢(shì)、實(shí)踐能力較強(qiáng)、學(xué)術(shù)層次分明的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理隊(duì)伍，對(duì)采礦工程的教學(xué)、科研和創(chuàng)新的發(fā)展都極為不利。

3　采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室存在的問題和難點(diǎn)

目前各高校教學(xué)、科研以及管理水平的高低與該學(xué)科實(shí)驗(yàn)水平密切相關(guān)，而采礦工程更加側(cè)重于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，因此，采礦工程實(shí)驗(yàn)室對(duì)于采礦工程的教學(xué)和科研不容忽視。筆者通過對(duì)采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性和建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)采礦工程實(shí)驗(yàn)室存在諸多問題[16-17]。

3.1　教學(xué)問題

(1) 經(jīng)費(fèi)投入不足，實(shí)驗(yàn)設(shè)施較差。一方面很多采礦工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不夠齊全，有些需要實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的課程無法開展，嚴(yán)重影響采礦工程正常的教學(xué)。

(2) 理論與實(shí)踐不能較好結(jié)合。采礦工程涉及到測(cè)量、地質(zhì)、通風(fēng)、巖石力學(xué)、露天開采和井下開采等課程，這些課程都是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，需結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)及模擬模型來進(jìn)行教學(xué)。由于實(shí)驗(yàn)室條件等因素的限制，很多采礦工程院校都過多注重理論知識(shí)的教學(xué)，而忽視了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)。

(3) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性不足。在本科生的教學(xué)中，一般采礦工程院校都只是建立了一些基本的三維露天礦山模型、地下開采采礦方法模型、通風(fēng)系統(tǒng)模型及地質(zhì)標(biāo)本展覽室等，在教學(xué)中并未組織學(xué)生進(jìn)行地質(zhì)標(biāo)本辨識(shí)實(shí)驗(yàn)及動(dòng)手建立采礦方法模型、通風(fēng)系統(tǒng)模型等，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)采礦工程現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)知識(shí)掌握的不夠透徹。

(4) 實(shí)驗(yàn)室教師隊(duì)伍配備不合理?？v觀采礦工程類院校采礦工程實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍一般由年輕的碩士或者博士組成，缺乏有豐富經(jīng)驗(yàn)的教授或者現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.2　科研問題

采礦工程專業(yè)涉及面較廣，且采礦工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較復(fù)雜，很多礦山在生產(chǎn)過程中都需要高校和科研單位來提供技術(shù)支撐，而這些科研項(xiàng)目都需要將現(xiàn)場(chǎng)情況與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。一方面，受高校實(shí)驗(yàn)條件的限制，很多基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行，嚴(yán)重制約科研項(xiàng)目的開展；另一方面，采礦工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)備較少，本科生教學(xué)任務(wù)較重，不能很好地平衡科研與教學(xué)的管理，影響科研實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行。

3.3　管理問題

(1) 實(shí)驗(yàn)教師處于從屬地位。在采礦工程專業(yè)的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)被認(rèn)為是教學(xué)中的一個(gè)輔助，有些高校把考核不合格的教師或者業(yè)務(wù)能力相對(duì)較低的老師分配到實(shí)驗(yàn)崗位，對(duì)專門從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)崗位的教師缺乏足夠重視，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室教師工作的積極性不足。

(2) 網(wǎng)絡(luò)化管理平臺(tái)薄弱。采礦工程實(shí)驗(yàn)室涉及面較廣，且實(shí)驗(yàn)室教師隊(duì)伍分配不合理，很多都為兼職實(shí)驗(yàn)員，造成實(shí)驗(yàn)室管理混亂。很多高校采礦工程實(shí)驗(yàn)室仍采用較為落后的人工管理手段，效率較低。而采用網(wǎng)絡(luò)化的管理平臺(tái)，可大大提高實(shí)驗(yàn)室管理效率。

(3) 實(shí)驗(yàn)室缺乏對(duì)外交流，開放時(shí)間不夠。由于實(shí)驗(yàn)教師大多為兼職教師，因此，實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間大多為教學(xué)時(shí)間，其它時(shí)間開放較少。其次，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置較為單一，難以接納高水平的學(xué)者來訪問交流，也就難以將國(guó)際上高水平的實(shí)驗(yàn)成果引進(jìn)實(shí)驗(yàn)教。

(4) 資源無法共享。在開設(shè)采礦工程專業(yè)的院校中，大部分高校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備都不夠齊全，這就需要管理工作者能夠采取有效的管理措施對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理，制定合理有效的措施共享實(shí)驗(yàn)室資源，以實(shí)現(xiàn)各大采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室資源共享，提高采礦工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研質(zhì)量。

3.4　實(shí)驗(yàn)室開放難

隨著全國(guó)采礦工程學(xué)生人數(shù)的增加，而采礦工程實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備存在嚴(yán)重的陳舊及欠缺現(xiàn)象，導(dǎo)致很多高校的采礦工程實(shí)驗(yàn)課程不得不分組進(jìn)行，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)，同時(shí)增加了實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)任務(wù)量，最終在學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定的時(shí)候，也會(huì)缺乏一個(gè)相對(duì)公平的評(píng)分機(jī)制。實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地面積和實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，很多基礎(chǔ)的采礦工程實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行，有些設(shè)備僅能供學(xué)生進(jìn)行參觀，學(xué)生的動(dòng)手能力缺乏，使得學(xué)生無法對(duì)采礦工程實(shí)驗(yàn)方案及目的進(jìn)行更加深入了解。

4　采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革對(duì)策

礦產(chǎn)資源是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高水平技術(shù)人才對(duì)提高我國(guó)采礦技術(shù)水平具有重要的意義。采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，因此，針對(duì)國(guó)內(nèi)采礦工程院校存在的問題，需提出強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革措施[18-20]。

4.1　建設(shè)采礦工程專業(yè)教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)室

根據(jù)采礦工程專業(yè)培養(yǎng)需求，首先需建設(shè)能滿足本科生教學(xué)需求的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，在此基礎(chǔ)之上，可進(jìn)一步建設(shè)資源共享的區(qū)域型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅為本校學(xué)生的教學(xué)提供服務(wù)，也可為該區(qū)域高校的本科生教學(xué)提供教學(xué)平臺(tái)。采礦工程實(shí)驗(yàn)室不僅需滿足實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)任務(wù)，也是研究生進(jìn)行科研的基礎(chǔ)。學(xué)校應(yīng)根據(jù)采礦工程研究方向，加大實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入力度。協(xié)調(diào)好教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研的關(guān)系，盡量將教學(xué)實(shí)驗(yàn)集中安排，既方便實(shí)驗(yàn)教師的管理，又提高了實(shí)驗(yàn)室的利用率。

4.2　增加采礦工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)備經(jīng)費(fèi)投入

現(xiàn)有的采礦工程實(shí)驗(yàn)室與采礦工程的招生規(guī)模不相適應(yīng)，一些不能滿足現(xiàn)有教學(xué)需求的實(shí)驗(yàn)設(shè)備必須淘汰。學(xué)校需積極籌集采礦工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)，為采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室配備更多先進(jìn)而緊密的實(shí)驗(yàn)儀器。實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行過程中，需加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理，提高實(shí)驗(yàn)室的利用率。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立相關(guān)的獎(jiǎng)勵(lì)措施，調(diào)動(dòng)老師和學(xué)生的積極性，充分利用實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)和科研資源，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的最大利用價(jià)值。

4.3　實(shí)驗(yàn)室實(shí)行開放式管理

采礦工程學(xué)科為實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，很多教學(xué)和科研需通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。而采礦工程實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備偏向于大型化，且實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量非常有限，因此，需對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開放式管理，提高實(shí)驗(yàn)室資源利用率。

學(xué)校應(yīng)建立實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)，學(xué)生可自己通過網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)約，自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，進(jìn)行自己感興趣的科研活動(dòng)。學(xué)校還可將實(shí)驗(yàn)室作為大學(xué)生實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的場(chǎng)地，提高資源利用率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。此外，開放性的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，不僅可以提高采礦工程專業(yè)的實(shí)踐水平，而且老師和學(xué)生可利用實(shí)驗(yàn)室資源，充分進(jìn)行科研項(xiàng)目研究，對(duì)老師和學(xué)生的科研能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高具有較大的促進(jìn)作用。

4.4　加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè)

針對(duì)采礦工程實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y力量配置不合理的現(xiàn)狀，學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍的建設(shè)，重視采礦工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并采取合理的獎(jiǎng)勵(lì)措施，讓實(shí)驗(yàn)室教師感覺到自身的價(jià)值，引進(jìn)更多具有豐富經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)人員投入到實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中；學(xué)校應(yīng)提高實(shí)驗(yàn)人員的學(xué)歷層次，吸引更多具有高學(xué)歷、高級(jí)職稱的教師，使采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師比例更趨合理。學(xué)校應(yīng)定期對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理人員的業(yè)務(wù)水平及教學(xué)水平進(jìn)行培訓(xùn)，提高實(shí)驗(yàn)人員的綜合素質(zhì)。

4.5　校企合作，開發(fā)利用校外采礦工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地

采礦工程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的工程學(xué)科，僅僅依靠室內(nèi)實(shí)驗(yàn)來提高采礦工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力還是不夠全面的，因此，需要學(xué)校加強(qiáng)與企業(yè)單位合作，大力建設(shè)采礦工程校外實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地，為學(xué)生提供較好的實(shí)訓(xùn)條件，方便學(xué)生將理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合在一起。此外，開發(fā)校外采礦工程實(shí)訓(xùn)基地，企業(yè)提供實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所和設(shè)備等硬件保障，學(xué)生可將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，為企業(yè)提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與高校雙贏。

5　結(jié)　語

礦產(chǎn)資源是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，培養(yǎng)出更多更加優(yōu)秀的采礦工程專業(yè)技術(shù)人才具有重要的意義。而采礦工程專業(yè)為應(yīng)用型工程學(xué)科，涉及到大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有的采礦工程院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及投入力度不夠，因此，國(guó)家及高校應(yīng)加強(qiáng)對(duì)采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重視。本文針對(duì)目前采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與發(fā)展過程中存在的一些問題，從采礦工程專業(yè)教學(xué)、科研等方面提出了相應(yīng)的對(duì)策，只有不斷的對(duì)采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改革，才可提高采礦工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)和科研平臺(tái)，滿足采礦工程專業(yè)人才的社會(huì)需求，為采礦工程專業(yè)的發(fā)展提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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