國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采礦工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討

朱傳奇 胡浩

摘? ?要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是采礦工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程中不可替代的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研教學(xué)基礎(chǔ)雄厚，研究人員創(chuàng)新能力顯著，能夠?yàn)椴傻V工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果提升提供優(yōu)越條件。為運(yùn)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)厚的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，提高教學(xué)效果，基于目前采礦工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，從實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教師隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)模式三方面，提出實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)職能提升措施，有利于培養(yǎng)具有實(shí)踐和創(chuàng)新能力的礦業(yè)類(lèi)人才。

關(guān)鍵詞：采礦工程專(zhuān)業(yè)? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（c）-0209-03

Abstract： Experimental teaching is an irreplaceable key link in the teaching process of mining engineering. The state key laboratory has a solid foundation in scientific research and teaching， and the researchers have a remarkable ability in innovation， which can provide favorable conditions for the improvement of the experimental teaching of mining engineering. In order to improve teaching effect using generous experimental teaching of state key laboratory， based on the present situation of mining engineering， the laboratory experiment teaching function promotion measures are put from the experiment equipment and teachers team construction， teaching mode， to cultivate mining talents with practical and innovative ability.

Key Words： Mining engineering ; Experimental teaching; The state key laboratory

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是采礦工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程中的必需環(huán)節(jié)，是課堂理論教學(xué)的有機(jī)補(bǔ)充，在礦業(yè)類(lèi)人才培養(yǎng)中起到不可替代的關(guān)鍵作用[1]。近年來(lái)，隨煤炭安全開(kāi)采難度的增大和采礦學(xué)科的發(fā)展，為進(jìn)一步聚焦解決煤炭開(kāi)采重大關(guān)鍵工程難題、培養(yǎng)優(yōu)秀礦業(yè)類(lèi)高級(jí)人才、提高安全開(kāi)采基礎(chǔ)科學(xué)研究水平，眾多高校積極籌建、申報(bào)了多個(gè)煤炭類(lèi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。這些實(shí)驗(yàn)室擁有優(yōu)厚的實(shí)驗(yàn)、師資條件和充足的資金支持，可為采礦工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供堅(jiān)實(shí)的機(jī)構(gòu)保障。基于此，本文針對(duì)安徽理工大學(xué)深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，尋找實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的特色及優(yōu)勢(shì)，探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)職能提升措施，為培養(yǎng)優(yōu)秀的礦業(yè)類(lèi)人才奠定基礎(chǔ)。

1? 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件

深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要依托安徽理工大學(xué)礦業(yè)工程和安全科學(xué)2大傳統(tǒng)特色優(yōu)勢(shì)學(xué)科，在2002年獲批的安徽省現(xiàn)代礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上，融合了煤礦安全高效開(kāi)采教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和安徽礦山機(jī)電裝備協(xié)同創(chuàng)新中心等科研創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，2018年11月15日安徽省與科技部聯(lián)合發(fā)文正式批準(zhǔn)立項(xiàng)建設(shè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室立足安徽兩淮，輻射中東部和全國(guó)煤炭行業(yè)，開(kāi)展深部煤炭采動(dòng)力學(xué)響應(yīng)與災(zāi)害防控的基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究，夯實(shí)深部煤礦采動(dòng)災(zāi)害的理論基礎(chǔ)，建立深部煤礦采動(dòng)災(zāi)害科學(xué)防控的技術(shù)體系，研發(fā)災(zāi)害防控的新型材料和智能裝備，保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需求、促進(jìn)國(guó)家煤炭科技進(jìn)步、匯聚和培養(yǎng)優(yōu)秀人才，建成國(guó)際一流水平的研究平臺(tái)，以持續(xù)不斷的創(chuàng)新成果支持地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)和全國(guó)煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施

實(shí)驗(yàn)室擁有一座獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)大樓，總面積24620m2（國(guó)內(nèi)礦業(yè)類(lèi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中面積最大），行政辦公區(qū)、科學(xué)研究區(qū)、活動(dòng)交流區(qū)等分區(qū)合理。目前，擁有MTS-816型電液伺服巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)、PCI-II聲發(fā)射儀、Phoenix vtomex L300巖石CT掃描系統(tǒng)、TS-3890靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、NM-3C非金屬超聲波監(jiān)測(cè)分析儀、GSC-812氣固耦合參數(shù)測(cè)試儀、3H-2000PHD高壓氣體吸附及解吸速度分析儀、TFDZ-5000 -3000巖石真三軸（擾動(dòng)）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、XRD-6000 X射線衍射儀、氣固耦合動(dòng)靜組合加載系統(tǒng)、HCA-1型高壓容量法瓦斯吸附裝置、KDWSS-II雙軸大型光彈試驗(yàn)儀、電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、三軸加載固流耦合驅(qū)替滲流監(jiān)測(cè)裝置、3D-DIC圖像處理系統(tǒng)、超高壓巖石壓力機(jī)、臥式拉力機(jī)、靜載錨固機(jī)、蠕變松弛試驗(yàn)機(jī)、落錘沖擊臺(tái)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備100余臺(tái)（件），設(shè)備儀器總價(jià)值達(dá)到了1.065億元。實(shí)驗(yàn)室初步構(gòu)建了仿工程復(fù)雜物理場(chǎng)煤巖力學(xué)演化特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、動(dòng)靜荷載下氣固耦合煤巖沖擊動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、深部工程支護(hù)體性能檢測(cè)系統(tǒng)、含瓦斯煤巖損傷-破壞微細(xì)觀全時(shí)演化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和采動(dòng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)信息三維全景顯現(xiàn)及實(shí)時(shí)預(yù)警平臺(tái)?，F(xiàn)階段正在建設(shè)的實(shí)驗(yàn)室有：在三維瓦斯物理模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、三維采場(chǎng)智能物理模擬實(shí)驗(yàn)室及三維巷道物理模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上籌備建設(shè)物理模擬實(shí)驗(yàn)室;運(yùn)用深部工程支護(hù)體性能檢測(cè)設(shè)備和臥式拉力機(jī)組建礦山支護(hù)裝備檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室;CT實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室;高性能計(jì)算中心實(shí)驗(yàn)室;瓦斯工業(yè)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室;礦山數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)室、視覺(jué)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、礦山災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝備研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室。

1.2 人才隊(duì)伍

實(shí)驗(yàn)室具有一支以中青年學(xué)術(shù)帶頭人為核心的優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)有固定研究人員40人，流動(dòng)研究人員59人，其中院士4人（全職1人、特聘3人），各類(lèi)高層次人才21人。實(shí)驗(yàn)室采用PI團(tuán)隊(duì)的運(yùn)行機(jī)制，組建了國(guó)內(nèi)外知名專(zhuān)家為首席科學(xué)家的12個(gè)PI團(tuán)隊(duì)。先后承擔(dān)和完成了一批國(guó)家“973”、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)際合作項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、各類(lèi)省部級(jí)科研項(xiàng)目及校企合作項(xiàng)目。積極圍繞“深部煤巖體采動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、深部開(kāi)采多場(chǎng)耦合災(zāi)變機(jī)理、煤礦深部采動(dòng)災(zāi)害防控”3個(gè)研究方向，開(kāi)展“智能與精準(zhǔn)地質(zhì)探測(cè)、物理場(chǎng)演化及力學(xué)響應(yīng)、三維礦壓理論體系、動(dòng)力災(zāi)害的致災(zāi)機(jī)理、圍巖持續(xù)變形失穩(wěn)災(zāi)變機(jī)理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)、采動(dòng)災(zāi)害防控理論、深部采動(dòng)災(zāi)害的智能防控技術(shù)與裝備、深部采動(dòng)災(zāi)害防控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范”等內(nèi)容的研究，形成了多項(xiàng)新理論新知識(shí)和新技術(shù)新裝備兩類(lèi)創(chuàng)新成果。獲批立項(xiàng)建設(shè)一年多以來(lái)，依據(jù)研究成果發(fā)表了大量高水平論文，授權(quán)了多件國(guó)內(nèi)外發(fā)明專(zhuān)利，獲得省部級(jí)及以上獎(jiǎng)勵(lì)多項(xiàng)。

深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研教學(xué)基礎(chǔ)雄厚，研究人員創(chuàng)新能力顯著，能夠?yàn)椴傻V工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果提升提供優(yōu)越條件。但實(shí)驗(yàn)室獲批運(yùn)行年限較短，管理運(yùn)行機(jī)制還處在逐漸完善階段，實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)勢(shì)尚未充分運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)職能有待提升。

2? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)職能提升措施

2.1 構(gòu)建多層次實(shí)驗(yàn)設(shè)備體系，提高設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)利用率

實(shí)驗(yàn)設(shè)備的完備及高效使用是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備多為科研型設(shè)備，教學(xué)型設(shè)備相對(duì)較少，運(yùn)用現(xiàn)有設(shè)備能夠開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)形式單一，目前實(shí)驗(yàn)室還未完全具備全面開(kāi)展各類(lèi)基礎(chǔ)性、綜合設(shè)計(jì)性及個(gè)性化等多層次采礦工程實(shí)驗(yàn)的條件[2]，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備服務(wù)教學(xué)的能力偏低。且近期，Phoenix vtomex L300巖石CT掃描系統(tǒng)、大型三維煤與瓦斯突出實(shí)驗(yàn)裝置等設(shè)備正在安裝、調(diào)試，為降低X射線輻射、施工對(duì)師生人身安全的危害，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)階段實(shí)行半開(kāi)放式管理，實(shí)驗(yàn)設(shè)備總體利用率較以往有所降低。另外，實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)大量的橫縱向課題，實(shí)驗(yàn)設(shè)備多用于科研項(xiàng)目研究，用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)長(zhǎng)和次數(shù)均較少，設(shè)備在教學(xué)方面的使用率偏低。

針對(duì)目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件，實(shí)驗(yàn)室需積極采購(gòu)多種功能齊全實(shí)驗(yàn)的儀器設(shè)備，完備教學(xué)科研設(shè)備，加快公共實(shí)驗(yàn)室（物理模擬實(shí)驗(yàn)室、礦山支護(hù)裝備檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室）建設(shè)，積極聯(lián)動(dòng)校內(nèi)外礦業(yè)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建多層次實(shí)驗(yàn)設(shè)備體系，提高實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展各類(lèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。并加快推進(jìn)Phoenix vtomex L300巖石CT掃描系統(tǒng)、大型三維煤與瓦斯突出實(shí)驗(yàn)裝置等設(shè)備安裝進(jìn)度，隔離具有安全隱患的設(shè)備，確保其它設(shè)備正常使用。同時(shí)，平衡科研與教學(xué)的關(guān)系、統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)合理分配實(shí)驗(yàn)室資源，提高設(shè)備在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的使用率。

2.2 培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教師，加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員是實(shí)驗(yàn)室有效履行教學(xué)職能的根本[3]，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)人員2人，僅依靠專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)教師不能承擔(dān)并高質(zhì)量完成全部實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)室其他固定研究人員多具有博士學(xué)位，并長(zhǎng)期承擔(dān)科研項(xiàng)目研究，具有豐富的科學(xué)研究、設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)和一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，但目前，實(shí)驗(yàn)室參與教學(xué)方面的體制機(jī)制尚未完善，這部分研究人員還沒(méi)有參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室的整體師資力量薄弱。

實(shí)驗(yàn)室要培養(yǎng)固定研究人員的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，自主開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，提高參與采礦工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)授課比例，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用。并積極引進(jìn)優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教師，調(diào)整學(xué)校內(nèi)設(shè)機(jī)構(gòu)雙聘人員為固定研究人員，擴(kuò)大教師隊(duì)伍，出臺(tái)相關(guān)政策，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作量等效計(jì)入考核薪酬體系，充分調(diào)動(dòng)教師教學(xué)積極性，鼓勵(lì)探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方法、新模式，全面提高實(shí)驗(yàn)室教學(xué)能力。

2.3 豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)模式

目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，通常是以班級(jí)為單位，由教師演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程后，所有學(xué)生運(yùn)用同一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，最終通過(guò)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式完成考核，報(bào)告網(wǎng)上下載、抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雷同、方法簡(jiǎn)單、考核形式單一，學(xué)生僅重復(fù)老師的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，鍛煉了動(dòng)手能力，教學(xué)效果不佳。

實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究人員科研項(xiàng)目設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;改班級(jí)單位為小組形式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生事先了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)小組內(nèi)協(xié)商配合，根據(jù)興趣愛(ài)好自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)個(gè)性化實(shí)驗(yàn)方案。并給予資金支持，要求學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)儀器設(shè)備開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成學(xué)術(shù)論文，并鼓勵(lì)發(fā)表。同時(shí)，變單一考核形式為實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)心得匯報(bào)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、學(xué)術(shù)論文發(fā)表、專(zhuān)利撰寫(xiě)等多種形式，優(yōu)化豐富考核形式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

3? 結(jié)語(yǔ)

深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室雖具有開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需的優(yōu)厚實(shí)驗(yàn)和師資條件，但在采礦工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的優(yōu)勢(shì)尚未充分體現(xiàn)，只有不斷完備實(shí)驗(yàn)設(shè)備、加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)、探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，才能有效提升實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)職能、為培養(yǎng)具有實(shí)踐和創(chuàng)新能力的礦業(yè)類(lèi)人才做出積極貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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