“雙一流”建設(shè)背景下礦山機(jī)械課程教學(xué)改革與實(shí)踐

商德勇

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)機(jī)電與信息工程學(xué)院 北京 100083

2015年11月5日，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，簡(jiǎn)稱(chēng)“雙一流”建設(shè)。方案確定了高等教育以服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)為導(dǎo)向的目標(biāo)，提出了“雙一流”建設(shè)必須面向職場(chǎng)的專(zhuān)業(yè)教育理念。這就要求高校要培養(yǎng)知識(shí)面廣、應(yīng)用能力強(qiáng)、就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)人才[1]。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)入選一流學(xué)科建設(shè)高校，其中礦業(yè)工程、安全科學(xué)與工程兩個(gè)學(xué)科作為學(xué)校傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科，具有成果積淀厚實(shí)、學(xué)術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯等特點(diǎn)，入圍“雙一流”學(xué)科建設(shè)名單。如何進(jìn)一步鞏固兩個(gè)主體學(xué)科在國(guó)內(nèi)的領(lǐng)先地位，努力提升學(xué)校學(xué)科的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，使學(xué)校盡早實(shí)現(xiàn)建設(shè)特色鮮明、國(guó)際知名的高水平礦業(yè)大學(xué)的奮斗目標(biāo)，是當(dāng)前學(xué)科建設(shè)的主要任務(wù)。

學(xué)科建設(shè)規(guī)劃離不開(kāi)專(zhuān)業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)，其中課程的建設(shè)規(guī)劃和設(shè)計(jì)是高校人才培養(yǎng)模式的核心要素，是一所大學(xué)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。礦山機(jī)械課程是礦業(yè)類(lèi)高校的特色專(zhuān)業(yè)課程之一，是機(jī)械工程、采礦工程、安全科學(xué)與工程等相關(guān)本科專(zhuān)業(yè)的必修課程，主要圍繞貫穿整個(gè)采煤工藝流程的機(jī)械設(shè)備，講授采掘機(jī)械、支護(hù)設(shè)備、提升運(yùn)輸和流體機(jī)械等通用礦山機(jī)械的用途、工作原理、主要結(jié)構(gòu)性能、技術(shù)參數(shù)等，使學(xué)生了解和掌握礦山機(jī)械的基本知識(shí)和基本理論，為學(xué)生從事礦山機(jī)電設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計(jì)、制造、選型、維護(hù)改造、安全管理等方面的工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。隨著新技術(shù)、新工藝、新材料在礦山設(shè)備中的推廣應(yīng)用，礦山開(kāi)采已從機(jī)械化向自動(dòng)化、智能化發(fā)展，對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的安全高效管理要求越來(lái)越高。同時(shí)礦山機(jī)械是機(jī)械行業(yè)中一個(gè)類(lèi)型繁多、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需求量大、使用面廣的機(jī)械行業(yè)，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中占有十分重要的地位?？梢?jiàn)礦山機(jī)械課程在相關(guān)學(xué)科建設(shè)中舉足輕重，其教學(xué)效果的好壞直接影響到專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。探索如何提高礦山機(jī)械課程教學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)現(xiàn)代化礦山建設(shè)的需求，為煤礦及相關(guān)企業(yè)培養(yǎng)合格的高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才，對(duì)本課程教學(xué)改革和創(chuàng)新具有重要的意義。

1 礦山機(jī)械課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.1 知識(shí)銜接不連貫

礦山機(jī)械設(shè)備種類(lèi)繁多，學(xué)科交叉，覆蓋知識(shí)面廣，實(shí)用性強(qiáng)。對(duì)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備體系要求較高，對(duì)于機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)，由于先前已學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、液壓傳動(dòng)等基礎(chǔ)課程，已具有一定的理論基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能較好理解設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，但其缺乏采礦專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)采礦工藝流程和地下環(huán)境不了解，缺乏煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不能較好地理解礦山機(jī)械在整個(gè)采礦流程中的作用，不能做到和實(shí)踐結(jié)合。而對(duì)于采礦專(zhuān)業(yè)和安全專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，其機(jī)械專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，對(duì)機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)圖理解不深入，會(huì)遲滯教學(xué)過(guò)程。

1.2 學(xué)生對(duì)課程重視程度不夠

目前學(xué)生以就業(yè)為導(dǎo)向，思想上不重視，缺乏對(duì)課程的興趣。由于礦業(yè)類(lèi)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的特殊性，學(xué)生畢業(yè)后選擇到礦山企業(yè)就業(yè)的越來(lái)越少，因而認(rèn)為課程內(nèi)容以后可能用不到，降低了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。同時(shí)課程開(kāi)設(shè)在大四第一學(xué)期，學(xué)生忙于考研與就業(yè)，干擾了正常的教學(xué)活動(dòng)。

1.3 教材內(nèi)容陳舊 不適應(yīng)現(xiàn)代礦山建設(shè)要求

建設(shè)綠色、智能和可持續(xù)發(fā)展的智慧礦山已經(jīng)成為礦山行業(yè)發(fā)展的新方向，目前礦山機(jī)械行業(yè)逐漸向大型化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展。現(xiàn)有適合本科生教學(xué)的教材不多，且普遍存在內(nèi)容更新慢、教學(xué)內(nèi)容和生產(chǎn)實(shí)際嚴(yán)重脫節(jié)的問(wèn)題，教材上很多舊設(shè)備目前已被淘汰，教材與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系不夠緊密，已經(jīng)跟不上礦山機(jī)械科技的發(fā)展，不能滿足本科教學(xué)目的的要求。

1.4 教學(xué)手段單一 不能滿足“雙一流”學(xué)科建設(shè)要求

根據(jù)我校制訂的最新教學(xué)大綱，在課程安排上，采礦專(zhuān)業(yè)48學(xué)時(shí)，機(jī)械專(zhuān)業(yè)32學(xué)時(shí)，材料專(zhuān)業(yè)24學(xué)時(shí)，課程實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，無(wú)課程認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)講授好課程，需要精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。目前，課程的教學(xué)以教師結(jié)合教材講授PowerPoint為主，教學(xué)組織缺乏靈活性，同時(shí)課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少，考試內(nèi)容單一，難以達(dá)成理想的教學(xué)效果。

2 礦山機(jī)械課程教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1 優(yōu)化課程體系建設(shè)

本課程應(yīng)緊隨煤炭行業(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)的變化進(jìn)行適時(shí)改革，才能培養(yǎng)出應(yīng)用型高技能專(zhuān)業(yè)人才。課程內(nèi)容和教學(xué)方式方法必須與時(shí)俱進(jìn)，加強(qiáng)課程建設(shè)，優(yōu)化課程體系。未來(lái)煤炭行業(yè)需要跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科的綜合性專(zhuān)業(yè)人才，整合其他課程，打破課程界限和專(zhuān)業(yè)壁壘，對(duì)整個(gè)課程體系進(jìn)行全方位深度改革。

2.2 創(chuàng)新教學(xué)方法

2.2.1 案例教學(xué)法

教學(xué)模式可根據(jù)教師教學(xué)特點(diǎn)和學(xué)生狀態(tài)，采用案例式教學(xué)法、情境式教學(xué)法等，提高學(xué)生積極性，以達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)要求[2]。在采礦與安全專(zhuān)業(yè)的教學(xué)過(guò)程中多采用案例教學(xué)法，引入真實(shí)而又典型的機(jī)電設(shè)備事故案例，著重從設(shè)備原理上分析事故產(chǎn)生的原因，通過(guò)教師引導(dǎo)和學(xué)生相互討論的方式，找到避免事故發(fā)生的措施和生產(chǎn)使用中的注意事項(xiàng)及解決辦法，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。課程講授過(guò)程中可選擇直觀教學(xué)法，充分利用多媒體教學(xué)把礦山機(jī)械設(shè)備的實(shí)物圖片、動(dòng)畫(huà)演示及生產(chǎn)實(shí)況錄像帶入課堂，將復(fù)雜設(shè)備的原理用簡(jiǎn)單的、感性的方法展現(xiàn)出來(lái)，豐富課程內(nèi)容，配合教師講解，使復(fù)雜的機(jī)械變得生動(dòng)直觀和形象化，充分激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2.2 上好課程緒論課

教師應(yīng)高度重視緒論課教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在入學(xué)時(shí)已學(xué)過(guò)采煤概論，對(duì)整個(gè)采煤工藝過(guò)程有了初步了解，但由于間隔時(shí)間長(zhǎng)，需要教師在緒論課回顧知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)煤礦空間開(kāi)采剖面模型，以采煤工作面三機(jī)一架為核心，介紹煤礦從井筒布置，井底車(chē)場(chǎng)、中央泵房、巷道掘進(jìn)，工作面煤炭開(kāi)采工藝、煤炭提升運(yùn)輸至地面及洗選等生產(chǎn)流程，結(jié)合教材目錄，把機(jī)械設(shè)備分為采、掘、支、運(yùn)等幾大類(lèi)，讓學(xué)生全方位熟悉煤礦生產(chǎn)過(guò)程中需要的機(jī)械設(shè)備及其功能。同時(shí)筆者認(rèn)為煤巖截割理論課程是礦山機(jī)械采掘煤和巖石的基礎(chǔ)理論，非常有必要講透，為后續(xù)鉆孔機(jī)械、掘進(jìn)機(jī)和采煤機(jī)等機(jī)械的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，因此通過(guò)教學(xué)實(shí)踐及改進(jìn)，增加了課程對(duì)學(xué)生的吸引力，收到了良好效果。

2.2.3 引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)

由于煤礦環(huán)境和教學(xué)經(jīng)費(fèi)等的限制，學(xué)生不能到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，學(xué)校與專(zhuān)業(yè)虛擬設(shè)計(jì)公司共同開(kāi)發(fā)了井下采煤工作面模擬和采煤機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生可通過(guò)虛擬VR系統(tǒng)快速了解逼真的煤礦井下工作面三機(jī)配套模擬環(huán)境，直觀地掌握采煤機(jī)結(jié)構(gòu)組成及截割部?jī)?nèi)部原理。學(xué)生身臨其境地在模擬環(huán)境下進(jìn)行實(shí)際操作，使教學(xué)過(guò)程具有交互性和沉浸感，更有利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，彌補(bǔ)了教學(xué)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)缺乏的不足，進(jìn)一步提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.2.4 加強(qiáng)適應(yīng)新形勢(shì)的教材建設(shè)

緊跟行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀編制適用于本科教學(xué)的專(zhuān)業(yè)教材顯得尤為必要和迫切。高校、研究院與生產(chǎn)制造企業(yè)專(zhuān)家學(xué)者聯(lián)合編寫(xiě)適應(yīng)新形勢(shì)發(fā)展的教材，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)，教材側(cè)重點(diǎn)不同。例如，采礦專(zhuān)業(yè)教材盡量用機(jī)械原理圖或工作示意圖，學(xué)生便于理解；安全專(zhuān)業(yè)側(cè)重機(jī)電設(shè)備的安全管理和事故預(yù)防；機(jī)械專(zhuān)業(yè)側(cè)重設(shè)備設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)原理圖，強(qiáng)化機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)，為學(xué)生奠定扎實(shí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。教材編寫(xiě)應(yīng)適當(dāng)凝練章節(jié)內(nèi)容，增加直觀原理圖數(shù)量[3]，使學(xué)生易于掌握。同時(shí)教材應(yīng)強(qiáng)調(diào)適用性和實(shí)用性，不能和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用脫節(jié)。

2.2.5 課程成績(jī)測(cè)評(píng)

課程成績(jī)測(cè)評(píng)采用平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)和期末考試成績(jī)?nèi)灰惑w的模式，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)，作業(yè)和試卷考查點(diǎn)有所差異，附加案例分析思考題，重點(diǎn)考查學(xué)生的實(shí)際綜合運(yùn)用能力。如對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生，在平時(shí)作業(yè)時(shí)可安排對(duì)鉆孔機(jī)械轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新，開(kāi)拓學(xué)生思路。對(duì)采礦專(zhuān)業(yè)和安全專(zhuān)業(yè)學(xué)生，可布置結(jié)合實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的題目，如帶式輸送機(jī)皮帶發(fā)生斷裂事故的原因及預(yù)防措施，題目和答案比較靈活，改變?cè)瓉?lái)對(duì)知識(shí)死記硬背的考核方式。

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中非常重要。需要精心設(shè)計(jì)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提高學(xué)生實(shí)踐能力。目前本課程已形成與課程教學(xué)相匹配的實(shí)踐教學(xué)體系[4,5]，包括實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、課程設(shè)計(jì)與專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)、大學(xué)生科研選題訓(xùn)練與創(chuàng)新實(shí)踐等教學(xué)活動(dòng)。建設(shè)了“煤炭大型機(jī)械設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)”實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室擁有綜采工作面、掘進(jìn)工作面、典型液壓支架、主副井提升等實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，可使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室近距離學(xué)習(xí)煤礦主要大型機(jī)械設(shè)備，并且可以在操作臺(tái)上進(jìn)行實(shí)踐操作。礦山機(jī)械課程安排在大四第一學(xué)期，故將學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)安排在大三和大四學(xué)期之間，由礦山機(jī)械課程教師帶隊(duì)講解，在開(kāi)課之前使學(xué)生對(duì)礦山機(jī)械設(shè)備形成全面認(rèn)識(shí)，再通過(guò)課程學(xué)習(xí)有效增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握。同時(shí)，合理安排實(shí)習(xí)計(jì)劃，督促學(xué)生帶著問(wèn)題去現(xiàn)場(chǎng)，加強(qiáng)實(shí)習(xí)成果的總結(jié)和成績(jī)的考核，杜絕生產(chǎn)實(shí)習(xí)成為走馬觀花式的參觀瀏覽。實(shí)習(xí)地點(diǎn)安排在北京煤機(jī)廠、鄭州煤機(jī)廠、張家口煤機(jī)廠等大型煤機(jī)龍頭制造企業(yè)，以冀中能源梧桐莊礦的井下工作面模擬培訓(xùn)中心和晉城鳳凰山煤礦等生產(chǎn)型企業(yè)為生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地，組織學(xué)生觀摩北京煤機(jī)行業(yè)特色大型展會(huì)等，由授課教師和生產(chǎn)管理一線專(zhuān)家和技術(shù)人員向同學(xué)做集體講解，讓學(xué)生接觸最新技術(shù)，這同時(shí)也鍛煉培養(yǎng)了中青年教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)方法改革，大大提高了課程教學(xué)質(zhì)量。

2.4 教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

高水平的師資隊(duì)伍是“雙一流”學(xué)科建設(shè)的重要保障，是保證課程教學(xué)質(zhì)量的根本。課程優(yōu)先安排具有煤礦行業(yè)科研背景的教師，定期組織課程教師到煤礦生產(chǎn)企業(yè)、煤機(jī)制造企業(yè)和科研單位調(diào)研交流，了解新知識(shí)、新技術(shù)、新裝備，掌握國(guó)內(nèi)外礦山機(jī)械發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，同時(shí)注重經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師對(duì)青年教師的“傳幫帶”作用，提高教師專(zhuān)業(yè)水平和教學(xué)能力。

3 結(jié)語(yǔ)

本課程緊隨行業(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)的變化進(jìn)行適時(shí)改革，以求培養(yǎng)出滿足煤礦行業(yè)需求的應(yīng)用型高技能專(zhuān)業(yè)人才。課程內(nèi)容和教學(xué)方式方法必須與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)“雙一流”學(xué)科建設(shè)背景的教育教學(xué)要求。在今后的實(shí)踐中還應(yīng)不斷探索和完善，為高質(zhì)量的礦山機(jī)械工程技術(shù)人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。