新工科背景下采礦工程專業(yè)畢業(yè)實(shí)踐改造升級探索

王紅偉 解盤石 郎 丁 羅生虎

（[1]西安科技大學(xué)能源學(xué)院 陜西·西安 710054；[2]西安科技大學(xué)西部礦井開采及災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 陜西·西安 710054；[3]西安科技大學(xué)理學(xué)院 陜西·西安 710054）

0 前言

新工科教育改革包含以下兩方面，其一建設(shè)新工科專業(yè)或?qū)I(yè)方向，其二根據(jù)新工科教育范式的框架改造現(xiàn)有專業(yè)。[1][2]礦業(yè)是人類社會最古老的行業(yè)之一，是當(dāng)代社會的命脈，采礦工程是礦業(yè)類專業(yè)之一，主要研究具有跨學(xué)科、跨產(chǎn)業(yè)特征的固體礦產(chǎn)資源開采，包含力學(xué)數(shù)學(xué)、機(jī)械制造、地質(zhì)分析、經(jīng)濟(jì)管理、計算機(jī)等學(xué)科技術(shù)，既要繼承傳統(tǒng)礦業(yè)方法理論，又要面臨現(xiàn)代采礦數(shù)字化、智能化的新發(fā)展趨勢，需用新理念、新技術(shù)、新思路、新模式、新質(zhì)量的新型工程教育進(jìn)行改造創(chuàng)新。

西安科技大學(xué)采礦工程專業(yè)旨在培育具有優(yōu)秀思想品格、社會公德、專業(yè)職責(zé)、個人品德，培養(yǎng)具有身體素質(zhì)和心理健康雙向提升、專業(yè)知識和興趣愛好齊頭并進(jìn)、理論概念和實(shí)踐能力并駕齊驅(qū)，具有宏觀性、國際性專業(yè)視角，細(xì)致性、微差性觀察能力，掌握一定程度的力學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境保護(hù)知識，富有較強(qiáng)創(chuàng)新能力，能夠在采礦工程領(lǐng)域從事科學(xué)研究、教學(xué)、技術(shù)、生產(chǎn)和管理等工作的應(yīng)用創(chuàng)新型高級專門人才。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是采礦工程培養(yǎng)創(chuàng)新式人才的關(guān)鍵路徑，基于“創(chuàng)新思路、學(xué)用相輔、強(qiáng)化能力”的實(shí)踐教育理念，構(gòu)建了以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)專業(yè)理論、以綜合實(shí)踐增強(qiáng)設(shè)計能力、以創(chuàng)新訓(xùn)練增強(qiáng)綜合水平的“三層次、三提升”實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)體系。畢業(yè)實(shí)踐作為該體系中的綜合實(shí)踐模塊，重點(diǎn)進(jìn)行綜合設(shè)計能力訓(xùn)練，提升學(xué)生分析和解決復(fù)雜采礦工程問題的能力。本文以采礦工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐現(xiàn)狀為切入點(diǎn)，以新工科建設(shè)理念為指引，探索了基于新工科實(shí)踐教學(xué)的采礦工程畢業(yè)實(shí)踐改造升級路徑與措施。

1 傳統(tǒng)畢業(yè)實(shí)踐存在的問題

實(shí)踐教學(xué)是采礦工程專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計屬于“新工科”實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)體系中的綜合實(shí)踐模塊，處于“三層次、三提升”體系中綜合設(shè)計能力提升層次，承接基礎(chǔ)技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)層次。目前，我校對采礦工程專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)和設(shè)計大綱進(jìn)行了重新修訂，新大綱教學(xué)成效顯著，但是與工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)還存在很大差距：

（1）畢業(yè)實(shí)習(xí)流于形式、難以注重實(shí)效，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)處于認(rèn)識層面、不求甚解，質(zhì)量無法提高。我校采礦工程專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)在第八學(xué)期前四周開展，由學(xué)生聯(lián)系煤礦企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)踐，要求學(xué)生深入采掘工作面一線進(jìn)行鍛煉，并為畢業(yè)設(shè)計開展礦井開采設(shè)計收集礦井基本地質(zhì)資料。但在實(shí)際操作中，受到實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)、實(shí)習(xí)基地、安全管理、交通食宿等多種因素限制，導(dǎo)致學(xué)生前往煤礦實(shí)習(xí)的各環(huán)節(jié)難以落實(shí)，無法利用四周的實(shí)習(xí)時間深入到礦井一線，無法接觸最前沿的工藝和設(shè)備，更無從深入了解工程實(shí)踐，在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識方面存在很大不足，也削弱了學(xué)生在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的新創(chuàng)造和新思想。

（2）畢業(yè)實(shí)習(xí)與工程實(shí)際聯(lián)系不夠緊密，設(shè)計形式單一，缺少創(chuàng)新。目前，采礦工程畢業(yè)實(shí)習(xí)主要采用煤礦實(shí)習(xí)形式，畢業(yè)設(shè)計主要采用礦井開采設(shè)計、礦井開采設(shè)計+專題兩種形式，畢業(yè)實(shí)踐地點(diǎn)、時間、內(nèi)容、方式等形式較單一。通過調(diào)查問卷分析顯示，畢業(yè)實(shí)習(xí)地點(diǎn)選擇智能化礦井、特殊條件礦井、現(xiàn)代化礦井+煤礦機(jī)械設(shè)備制造廠的占比分別為26.6%、1%、72.4%，對井田開拓系統(tǒng)布置、采區(qū)巷道布置、采煤方法及工藝、礦井開采新技術(shù)等實(shí)習(xí)內(nèi)容感興趣的占比分別為53.4%、12.2%、10%、24.4%，畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計時間安排上采用現(xiàn)場實(shí)習(xí)（4 周）+畢業(yè)設(shè)計（12 周）、現(xiàn)場實(shí)習(xí)（2 周）+畢業(yè)設(shè)計（4 周）+現(xiàn)場實(shí)習(xí)（2周）+畢業(yè)設(shè)計（8 周）形式分別占24.4%、75.6%，煤礦實(shí)習(xí)、煤礦實(shí)習(xí)+校內(nèi)虛擬仿真實(shí)踐、煤礦實(shí)習(xí)+校內(nèi)虛擬仿真實(shí)踐+線上專家講座等三種形式的選擇占比分別為6%、6%、88%，選擇礦井實(shí)習(xí)+礦井開采設(shè)計、礦井實(shí)習(xí)+開采設(shè)計+專題、專題研究+畢業(yè)論文分別占23.3%、44.4%、32.3%。以上調(diào)查研究顯示，學(xué)生對實(shí)習(xí)地點(diǎn)、時間、內(nèi)容、組織方式等選擇傾向多樣性、工程性、創(chuàng)新性。

（3）畢業(yè)實(shí)踐指導(dǎo)教師團(tuán)隊結(jié)構(gòu)單一，工程實(shí)踐能力欠缺。新工科教育改革中最大的薄弱環(huán)節(jié)便是教師工程實(shí)踐能力，盡管高校教師專業(yè)理論知識雄厚，但缺乏煤礦企業(yè)一線工作經(jīng)驗(yàn)，對煤礦采掘等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)、智能采掘新技術(shù)及一線人才需求情況了解不透徹，教師工程實(shí)踐能力欠缺導(dǎo)致“填鴨式”教學(xué)格局，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生的指導(dǎo)缺少煤炭市場需求和文化背景的綜合考量，致使學(xué)生對復(fù)雜采礦工程問題的分析和解決能力提升度不夠。

（4）實(shí)踐環(huán)節(jié)考評機(jī)制不健全，學(xué)生對畢業(yè)實(shí)踐重要性認(rèn)識不足。實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師難以精準(zhǔn)掌握學(xué)生的實(shí)習(xí)過程，只能根據(jù)實(shí)習(xí)報告內(nèi)容和格式規(guī)范成績、平時表現(xiàn)的主觀印象等給出成績，一般都能通過，導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)重視度不高、實(shí)習(xí)過程草草了事，達(dá)不到環(huán)節(jié)實(shí)習(xí)要求，實(shí)習(xí)報告內(nèi)容局限于對礦井地質(zhì)概況、開拓系統(tǒng)及采煤方法等內(nèi)容的簡單描述，缺乏深入思考，對工程問題分析、創(chuàng)新技術(shù)認(rèn)識不足。

2 畢業(yè)實(shí)踐改造升級路徑

我國高校“新工科”教育改革長期存在的一個難點(diǎn)是需求的行業(yè)人員素質(zhì)與培養(yǎng)的人才專業(yè)性有落差。因此，基于成果導(dǎo)向理念在工程教育中的應(yīng)用，采用“反向設(shè)計、正向?qū)嵤彼季S，根據(jù)新經(jīng)濟(jì)煤炭行業(yè)發(fā)展的需求，優(yōu)化了培養(yǎng)采礦工程人才方案，構(gòu)建了以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)專業(yè)理論、以綜合實(shí)踐增強(qiáng)設(shè)計能力、以創(chuàng)新訓(xùn)練增強(qiáng)綜合水平的“三層次、三提升”實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)體系（圖1）。畢業(yè)實(shí)踐處于該體系綜合層，主要提升學(xué)生綜合設(shè)計能力，據(jù)此，分別確定了畢業(yè)實(shí)習(xí)和設(shè)計的目標(biāo)及其對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系，畢業(yè)實(shí)踐重點(diǎn)支撐培養(yǎng)采礦工程專業(yè)學(xué)生分析與解決復(fù)雜采礦工程問題的綜合應(yīng)用能力，涉及采礦行業(yè)職業(yè)道德與規(guī)范遵守、法律意識建立、管理與經(jīng)濟(jì)決策技術(shù)與方法應(yīng)用、設(shè)計與研究目標(biāo)、內(nèi)容和技術(shù)方案制定、通過撰寫任務(wù)計劃書等方法同專業(yè)人士和社會人員進(jìn)行交流溝通來確定畢業(yè)實(shí)踐內(nèi)容，并以上述要求為主，從畢業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式、新型教師隊伍培養(yǎng)、智能實(shí)驗(yàn)設(shè)備建立、考核監(jiān)管管理模式等方面進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 “三層次、三提升”實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)體系

3 畢業(yè)實(shí)踐改造升級措施

（1）以主動學(xué)習(xí)為根本，以目標(biāo)為導(dǎo)向，以工程問題為基礎(chǔ)，探索多元化畢業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式。采礦工程畢業(yè)實(shí)踐是綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)理論知識解決復(fù)雜采礦工程問題的一次大練兵。因此，根據(jù)畢業(yè)實(shí)踐模式單一問題，提出了畢業(yè)實(shí)習(xí)地點(diǎn)聚集-分散模式、畢業(yè)設(shè)計全過程周期模式、實(shí)習(xí)-設(shè)計“間隔式”畢業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式，即“現(xiàn)場實(shí)習(xí)（2 周）+畢業(yè)設(shè)計（4 周）+現(xiàn)場實(shí)習(xí)（2 周）+畢業(yè)設(shè)計（8 周）”。基于“工程項(xiàng)目為導(dǎo)向、未來崗位需求為驅(qū)動”的理念，推出多種畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計的組織方式，包括：煤礦企業(yè)實(shí)習(xí)+煤礦開采設(shè)計、煤礦企業(yè)實(shí)習(xí)+煤礦開采設(shè)計+實(shí)驗(yàn)室研究+專題論文、實(shí)驗(yàn)室研究+專題論文。通過專題設(shè)計形式給學(xué)生提供多種選擇，提高學(xué)生對專業(yè)知識的綜合運(yùn)用能力，并能通過工程實(shí)踐進(jìn)行創(chuàng)新改造。

（2）基于理論與實(shí)踐互補(bǔ)、資源協(xié)同，形成了虛實(shí)互補(bǔ)、線上線下混合式畢業(yè)實(shí)踐教學(xué)方法。虛是指借助云計算等大數(shù)據(jù)方法，采用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)手段進(jìn)仿真化教學(xué)，實(shí)即在煤礦、煤機(jī)制造廠、煤礦研究院、設(shè)計院等單位完成畢業(yè)實(shí)習(xí)內(nèi)容。線上主要由煤礦工程技術(shù)人員、科研院所研究人員通過騰訊會議等新媒體進(jìn)行專家講座，線下主要由專業(yè)指導(dǎo)教師在設(shè)計室、實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計、專題研究的指導(dǎo)。

（3）建立校企融合與協(xié)同創(chuàng)新實(shí)習(xí)基地，培養(yǎng)“雙師制與雙師型”師資隊伍，通過校企合作的深入開展，促進(jìn)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)機(jī)制的建立。結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況，面向工程實(shí)際，進(jìn)一步開展校內(nèi)智能開采實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)和校外實(shí)踐基地建設(shè)。依托采礦工程國家級教學(xué)示范中心和煤礦主體實(shí)驗(yàn)大樓模擬礦井，通過自主研發(fā)、采購等多種手段，圍繞智能開采建設(shè)資源與開采環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺；涉及采礦、掘進(jìn)、運(yùn)輸、支護(hù)、采空區(qū)處理等工序智能化實(shí)驗(yàn)平臺、生產(chǎn)過程控制可視化實(shí)驗(yàn)平臺、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)平臺和涉及生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化的決策系統(tǒng)平臺等方面的建設(shè)。加大與陜西煤業(yè)化工集團(tuán)、山東礦機(jī)集團(tuán)等智能開采礦山開采及裝備制造企業(yè)的聯(lián)系，加快校外實(shí)踐基地建設(shè)。聘請煤礦企業(yè)骨干進(jìn)行專業(yè)性案例分析講解，高校教師進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)，形成“雙師制”教師隊伍培養(yǎng)機(jī)制，同時，通過煤礦企業(yè)掛職鍛煉、應(yīng)用性科學(xué)研究等形式提高高校教師的工程經(jīng)驗(yàn)，提高“雙師型”資質(zhì)的教師比例。在“雙師制、雙師型”教師隊伍指導(dǎo)下，使學(xué)生高質(zhì)量完成畢業(yè)實(shí)習(xí)與設(shè)計的目標(biāo)。

（4）設(shè)置“開題、中期、查重、評閱、答辯”多維度全過程監(jiān)管，細(xì)化管理模式。為了提高畢業(yè)設(shè)計成效，學(xué)院派遣專人對畢業(yè)設(shè)計具體流程和畢業(yè)設(shè)計全過程實(shí)施監(jiān)管。畢業(yè)設(shè)計題目“量身定做、單人單題”，設(shè)計指導(dǎo)過程全記錄，對中期階段性成果展示不合格者，設(shè)置中期退出機(jī)制，畢業(yè)設(shè)計檢測的文字復(fù)制比在30%以內(nèi)者，進(jìn)入評審階段，由指導(dǎo)教師評審和專家評審合格者，進(jìn)入畢業(yè)答辯環(huán)節(jié)。答辯評出畢業(yè)設(shè)計優(yōu)秀與不合格者，分別從答辯成績前后10%擇選，并落實(shí)畢業(yè)設(shè)計淘汰機(jī)制，淘汰率不低于5%。

4 結(jié)語

結(jié)合教育部新工科建設(shè)和工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，針對采礦工程專業(yè)畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)存在的問題，進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)踐升級改造探索，并提出了具體升級改造路徑與措施，有效地提高了畢業(yè)實(shí)踐質(zhì)量，豐富了新工科“三層次、三提升”創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系，對提升全國礦業(yè)類高校及采礦工程專業(yè)的畢業(yè)實(shí)踐內(nèi)容和其教學(xué)質(zhì)量提供了具有參考意義的新方法和新途徑。