研究生課程“高等采礦學(xué)”教學(xué)特色及過(guò)程建設(shè)

余偉健 袁超 吳海

[摘 要] 為提高礦業(yè)工程學(xué)科研究生課程“高等采礦學(xué)”的教學(xué)效果，結(jié)合筆者教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以湖南科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)科為例開(kāi)展了“高等采礦學(xué)”課程教學(xué)特點(diǎn)及建設(shè)情況的分析。首先，在該課程特色的基礎(chǔ)上闡述了主要的教學(xué)內(nèi)容，既具有采礦工程學(xué)科的傳統(tǒng)性，又突出高水平科研成果特點(diǎn)，并具備培養(yǎng)單位本身的學(xué)科優(yōu)勢(shì)特色;然后，討論了課程案例庫(kù)與教學(xué)資源建設(shè)方面的情況，認(rèn)為應(yīng)建立健全具有學(xué)術(shù)特色案例庫(kù)，并合理規(guī)劃專(zhuān)業(yè)教材建設(shè)。同時(shí)，分析了近年來(lái)本課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，充分發(fā)揮 “傳、幫、帶”作用，創(chuàng)建高水平教學(xué)隊(duì)伍。最后，總結(jié)了本課程的考核方式與過(guò)程管理，認(rèn)為重在增強(qiáng)教師與學(xué)生的互動(dòng)環(huán)節(jié)，才能達(dá)到提高研究生學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性。

[關(guān)鍵詞] 研究生;礦業(yè)工程;課程教學(xué);教學(xué)研究與改革;科研優(yōu)勢(shì)

[中圖分類(lèi)號(hào)]G642 ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2020） 10-0105-03

對(duì)于礦業(yè)工程研究生來(lái)講，國(guó)內(nèi)培養(yǎng)單位大多都開(kāi)設(shè)了“高等采礦學(xué)”課程。這門(mén)課程主要講述礦業(yè)工程領(lǐng)域中最新發(fā)展技術(shù)，既與本科生階段學(xué)習(xí)的“采礦學(xué)”是一脈相承的，體現(xiàn)了采礦工程基礎(chǔ)技術(shù)的講授，同時(shí)，又是對(duì)原有學(xué)習(xí)的提升，深入地講授了國(guó)內(nèi)外最新技術(shù)與理論。實(shí)際上，每個(gè)培養(yǎng)單位在安排和講授“采礦學(xué)”這門(mén)課程時(shí)，其偏重點(diǎn)和核心內(nèi)容均有所差異。主攻金屬礦山學(xué)科的培養(yǎng)單位主要針對(duì)硬巖采礦技術(shù)與理論開(kāi)展研究。例如，北京科技大學(xué)童光煦教授出版的《高等硬巖采礦學(xué)》，主要講述硬巖開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、巖石力學(xué)、露天開(kāi)采、地下采礦方法，以及其他相關(guān)內(nèi)容等;而煤炭院校主要講述煤炭開(kāi)采相關(guān)巖層控制、經(jīng)濟(jì)管理、開(kāi)采新方法等相關(guān)內(nèi)容。因此，各培養(yǎng)單位在本科采礦專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地介紹了最新采礦理論、方法、工藝的進(jìn)展，并總結(jié)現(xiàn)代采礦科學(xué)、技術(shù)和工程的成就，為今后從事教學(xué)、研究、設(shè)計(jì)、管理等工作奠定寬廣的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

近年來(lái)，在學(xué)科建設(shè)及學(xué)校的大力支持下，湖南科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)科取得了質(zhì)的飛越發(fā)展，立足江南，面向全國(guó)，以南方煤礦為主要工程背景，開(kāi)展了卓有成效的科學(xué)研究，破解了一系列理論與技術(shù)難題，取得了一大批創(chuàng)新成果，形成了以復(fù)雜煤層開(kāi)采、煤礦災(zāi)害預(yù)防與控制、巖石力學(xué)與巖層控制、地表沉陷控制與保水開(kāi)采、礦山職業(yè)健康與環(huán)境控制等5個(gè)主要研究方向，為煤炭工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步及礦山安全狀況的改善做出了重要貢獻(xiàn)。在面向研究生講授“高等采礦學(xué)”時(shí)，和其他課程一樣，必須要不斷根據(jù)學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)與該領(lǐng)域最新技術(shù)相結(jié)合，有啟發(fā)性地為研究生由淺入深地講解，其主要培養(yǎng)目的是擴(kuò)大礦業(yè)工程研究生專(zhuān)業(yè)視野，以提高碩士研究生課程教學(xué)的實(shí)效性和科研創(chuàng)新能力，是培養(yǎng)研究生立志成才目標(biāo)的重要專(zhuān)業(yè)課程。

相關(guān)研究均表明，研究生的科研創(chuàng)新能力與課程教學(xué)有非常重要或直接的關(guān)系，通過(guò)近年來(lái)對(duì)“高等采礦學(xué)”課程的講授和體會(huì)，分析了該課程的教學(xué)特色和在教學(xué)過(guò)程中的改革成效。

一 課程主要特色

本課程是根據(jù)各個(gè)培養(yǎng)單位而設(shè)置了自己的培養(yǎng)目標(biāo)和內(nèi)容，但一般均有如下主要特點(diǎn)：

第一，本科基礎(chǔ)知識(shí)的連貫性。作為“高等采礦學(xué)”這門(mén)課程，它是本科階段“采礦學(xué)”等課程的延續(xù)和深入，而且在一定程度上有交叉。本科生重點(diǎn)學(xué)習(xí)了采礦工程中一些基礎(chǔ)技術(shù)和工藝，其目的是培養(yǎng)本科生采礦工程設(shè)計(jì)、施工、管理和科研等的初步能力，系統(tǒng)掌握從事本專(zhuān)業(yè)工作的基本技能，重在基礎(chǔ)知識(shí)，并具有廣泛性。而研究生階段主要培養(yǎng)目標(biāo)是專(zhuān)門(mén)培養(yǎng)能夠從事研究采礦工程當(dāng)中某一理論科學(xué)、技術(shù)難題或新工藝等的高級(jí)技術(shù)人員，具有專(zhuān)業(yè)性。因此，“高等采礦學(xué)”課程既是本科階段“采礦學(xué)”及相關(guān)課程的延續(xù)，又更高層次地反映本學(xué)科最新發(fā)展體系。

第二，科研創(chuàng)新成果的突出性。“高等采礦學(xué)”課程在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有統(tǒng)一的教材，培養(yǎng)單位均是根據(jù)自己研究特色和要求而設(shè)置的。由于是面向研究生人才培養(yǎng)的，該課程應(yīng)該體現(xiàn)出最新科研創(chuàng)新成果，反映學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿技術(shù)。例如：湖南科技大學(xué)礦業(yè)工程研究生“高等采礦學(xué)”的教授內(nèi)容每?jī)赡晷抻喴淮危绕涫菍⒔鼛啄甑臒o(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)、礦山生態(tài)修復(fù)與地表沉降防治、智能開(kāi)采技術(shù)、礦山物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)以及超大采高綜采技術(shù)及裝備等最新技術(shù)加入本課程的講授中。還融入了采礦工程與技術(shù)的前沿發(fā)展及展望的講授，例如，太空采礦、深海采礦和地下深部資源開(kāi)采等所面臨的重大科學(xué)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考未來(lái)采礦的發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)難題。

第三，培養(yǎng)單位學(xué)術(shù)成果的特色性。一直以來(lái)，湖南科技大學(xué)礦業(yè)工程是學(xué)校最具傳統(tǒng)、最有特色和最能代表水平的學(xué)科，以國(guó)家需求為導(dǎo)向，以解決南方礦區(qū)重大科技問(wèn)題為目標(biāo)開(kāi)展科學(xué)研究，形成了巖石力學(xué)與巖層控制、復(fù)雜條件煤層開(kāi)采、地表沉陷控制與礦井防治水、煤炭資源利用與礦山環(huán)境控制等穩(wěn)定的研究方向，產(chǎn)生了一批標(biāo)志性研究成果。針對(duì)研究生“高等采礦學(xué)”課程，除了講授國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的新技術(shù)和新理論，該課程還較為系統(tǒng)地講授了復(fù)雜地質(zhì)條件下的開(kāi)采技術(shù)系統(tǒng)。目前已形成了較為完善的教學(xué)案例庫(kù)，在研究生充分認(rèn)識(shí)礦山開(kāi)采的復(fù)雜性、思考解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能動(dòng)性和增強(qiáng)從事礦山開(kāi)采與災(zāi)害防治的責(zé)任心方面發(fā)揮了重要作用。

第四，采礦工程核心基礎(chǔ)的系統(tǒng)性。根據(jù)課程設(shè)置特點(diǎn)及內(nèi)容，“高等采礦學(xué)”課程不但講授采礦工程傳統(tǒng)開(kāi)采新理論與技術(shù)，而且，還講授圍繞礦山工程最新發(fā)展的較為全面和系統(tǒng)的知識(shí)，涉及礦產(chǎn)開(kāi)采、礦山災(zāi)害、環(huán)境保護(hù)、巖石力學(xué)和資源利用等內(nèi)容，覆蓋了礦業(yè)工程技術(shù)中的開(kāi)采相關(guān)開(kāi)采問(wèn)題與技術(shù)。因此，該課程是在本科階段學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究生已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)，以“一縱一橫”的具體目標(biāo)來(lái)達(dá)到讓研究生較為全面地學(xué)習(xí)礦業(yè)工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)。同時(shí)，又延續(xù)了本科階段采礦工程知識(shí)，深入淺出地講授了復(fù)雜工程問(wèn)題解決的新理論與新方法、實(shí)現(xiàn)安全高效開(kāi)采新技術(shù)與新工藝、貫徹環(huán)境友好型綠色開(kāi)采理念與規(guī)劃設(shè)計(jì)等綜合性?xún)?nèi)容與思想。

第五，礦業(yè)工程支撐學(xué)科的交叉性?！案叩炔傻V學(xué)”是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程，涉及煤炭開(kāi)采、金屬礦開(kāi)采、災(zāi)害防治、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、智能化開(kāi)采等技術(shù)，包含了礦山開(kāi)采與安全、地下巖石力學(xué)與控制、礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)與管理、礦山環(huán)境與生態(tài)修復(fù)、機(jī)械與智能化、數(shù)字成圖與規(guī)劃等知識(shí)面。要求授課教師具有廣泛的基本知識(shí)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，并全面掌握與采礦工程及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)理論與技術(shù)的新動(dòng)向。同樣，要求學(xué)生在掌握采礦基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)能熟練地掌握基礎(chǔ)理論科學(xué)、各種力學(xué)學(xué)科及相關(guān)工具等方面的知識(shí)。

二 課程主要內(nèi)容

結(jié)合筆者多年的教學(xué)經(jīng)歷，將本門(mén)課程的主要內(nèi)容概括為三部分：傳統(tǒng)采礦技術(shù)與理論、礦山開(kāi)采新技術(shù)與發(fā)展、學(xué)科優(yōu)勢(shì)特色科研成果與新技術(shù)。

第一，傳統(tǒng)采礦方法與理論。近年來(lái)，各個(gè)培養(yǎng)單位由于生源問(wèn)題，有不少其他專(zhuān)業(yè)生源的學(xué)生也就讀礦業(yè)工程研究生學(xué)位。這些跨專(zhuān)業(yè)學(xué)生在本科階段很少或者沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)采礦工程相關(guān)知識(shí)，有必要對(duì)這些學(xué)生傳授較為系統(tǒng)的采礦方法與理論。就煤炭類(lèi)院校來(lái)講，以《采煤概論》為主要內(nèi)容，經(jīng)過(guò)4～6個(gè)學(xué)時(shí)，將整個(gè)采煤學(xué)的核心內(nèi)容傳授給學(xué)生，同時(shí)，這些學(xué)生應(yīng)更多地利用課余時(shí)間去理解和掌握。學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括：礦井開(kāi)采的基本概念、采礦方法，包括壁式體系采煤法，柱式體系采煤法和特殊采煤法、礦井的開(kāi)拓系統(tǒng)和礦井災(zāi)害與防治等。

第二，采礦新技術(shù)及前沿問(wèn)題。既然本課程是本科階段的延續(xù)和深入，要求研究生學(xué)習(xí)和掌握的采礦知識(shí)更廣泛、更全面和更系統(tǒng)，并且更能代表本專(zhuān)業(yè)水平。因此，“高等采礦學(xué)”這門(mén)課程應(yīng)該包含目前礦業(yè)工程領(lǐng)域中的最新發(fā)展。結(jié)合筆者多年的教學(xué)經(jīng)歷，緊跟采礦技術(shù)與理論的最新發(fā)展，先后增加和調(diào)整了相關(guān)內(nèi)容，尤其是代表采礦技術(shù)的最新發(fā)展，例如：無(wú)人工作面采煤技術(shù)、高產(chǎn)高效大（或超大）采高采煤技術(shù)、煤層氣開(kāi)采新技術(shù)、無(wú)煤柱開(kāi)采新技術(shù)、礦山智能化開(kāi)采技術(shù)和礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，等等。還涉及采礦技術(shù)的未來(lái)發(fā)展和前沿問(wèn)題，例如：太空采礦、海底采礦、流體開(kāi)采和深部礦開(kāi)采中的相關(guān)問(wèn)題，等等。

第三，學(xué)科優(yōu)勢(shì)特色科研成果與新技術(shù)?？紤]到培養(yǎng)單位的學(xué)科特色與優(yōu)勢(shì)，該課程還較為系統(tǒng)地講解了近年來(lái)所取得的高水平科研成果，尤其是結(jié)合南方礦區(qū)，面向研究生展示和講授了薄煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采、急傾斜煤層自動(dòng)化開(kāi)采、復(fù)雜煤層與瓦斯共采、巷道圍巖控制、礦山生態(tài)修復(fù)等標(biāo)志性研究成果，一般每一個(gè)專(zhuān)題安排2～4個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的講授，并以引導(dǎo)式的提問(wèn)進(jìn)行研討教學(xué)。

三 課程案例庫(kù)與教學(xué)資源建設(shè)

“高等采礦學(xué)”是一門(mén)綜合性和專(zhuān)業(yè)性并重的課程，在教學(xué)過(guò)程中除灌輸傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)之外，還針對(duì)工程中出現(xiàn)的開(kāi)采難點(diǎn)和新技術(shù)應(yīng)用開(kāi)展案例啟發(fā)式教學(xué)。因此，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容對(duì)培養(yǎng)研究生學(xué)科前沿問(wèn)題的創(chuàng)新思考是非常重要。近年來(lái)，培養(yǎng)單位加大了課程資源及科研成果轉(zhuǎn)化等的建設(shè)。

第一，學(xué)術(shù)特色案例庫(kù)的建設(shè)。為了激發(fā)研究生們的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)實(shí)際工程問(wèn)題思考的能動(dòng)性，在教學(xué)過(guò)程中，授課教師按照教學(xué)要求，選擇一個(gè)具體工程，制訂出一道典型案例的工程解決方案，在教學(xué)過(guò)程中提出問(wèn)題，研討解決問(wèn)題的方法，并給出具體設(shè)計(jì)方案。

目前，所形成的課程專(zhuān)題內(nèi)容主要有薄煤層開(kāi)采新技術(shù)、無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)、礦山智能化開(kāi)采、礦區(qū)環(huán)境友好型及生態(tài)修復(fù)、復(fù)雜地質(zhì)條件下礦井開(kāi)采的圍巖控制問(wèn)題等案例。其中，薄煤層開(kāi)采新技術(shù)主要講述南方礦井薄煤層開(kāi)采特點(diǎn)、目前薄煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采水平及應(yīng)用成功實(shí)例，以及發(fā)展趨勢(shì);無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)主要內(nèi)容包括沿空掘巷及留巷最新發(fā)展、巷旁充填與支護(hù)技術(shù)、充填開(kāi)采技術(shù)，以及無(wú)煤柱自成巷開(kāi)采技術(shù)等;礦山智能化開(kāi)采涉及礦山企業(yè)信息化與數(shù)字礦山，以及國(guó)內(nèi)外典型智能化生產(chǎn)礦井技術(shù)實(shí)例等。

第二，系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)教材建設(shè)?！案叩炔傻V學(xué)”課程既具有通識(shí)性，又限制于采礦工程專(zhuān)業(yè)。國(guó)內(nèi)各個(gè)培養(yǎng)單位針對(duì)該研究生課程的教學(xué)沒(méi)有出版統(tǒng)一教材。目前，本學(xué)科將計(jì)劃出版反映“高等采礦學(xué)”課程的通識(shí)性專(zhuān)業(yè)教材，要求能夠反映礦業(yè)工程最新研究成果的發(fā)展以及特色研究成果，能夠使研究生結(jié)合礦業(yè)工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)更快地掌握研究和分析采礦領(lǐng)域新技術(shù)、新理論和新材料的發(fā)展。

四 課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

第一，合理構(gòu)建了教學(xué)隊(duì)伍。以學(xué)術(shù)帶頭人為責(zé)任人，成立了綠色開(kāi)采與巖層控制教學(xué)團(tuán)隊(duì)，主要承擔(dān)包括“高等采礦學(xué)”等課程在內(nèi)的研究教學(xué)任務(wù)。團(tuán)隊(duì)成員全部具有博士學(xué)位，均主持過(guò)國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目或省部級(jí)教研教改課題，對(duì)研究生的培養(yǎng)與教學(xué)具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

目前，承擔(dān)“高等采礦學(xué)”這門(mén)課程的教學(xué)任務(wù)是“一中一青”2位教師。其中，一位具有教授職稱(chēng)，在礦業(yè)工程領(lǐng)域中的學(xué)術(shù)影響力較高，承擔(dān)研究生培養(yǎng)和教學(xué)工作多年，尤其是講授了近10年的“高等采礦學(xué)”理論授課。另一位是青年教師，具有中級(jí)職稱(chēng)和博士學(xué)位，對(duì)研究生教學(xué)與培養(yǎng)有創(chuàng)新思維，能夠愉快地接受教學(xué)任務(wù)。在這種“一中一青”教學(xué)團(tuán)隊(duì)模式下，保證了本門(mén)課程教學(xué)的創(chuàng)新性和繼承性。

第二，充分發(fā)揮了“傳、幫、帶”作用。對(duì)于學(xué)科的發(fā)展和建設(shè)來(lái)講，人才隊(duì)伍的可持續(xù)性尤為重要，一門(mén)課程更是如此。在具體實(shí)施過(guò)程中，主要是充分發(fā)揮了“一中一青”模式下的“傳、幫、帶”作用。由授課經(jīng)驗(yàn)豐富并具有教授職稱(chēng)的中青年學(xué)術(shù)帶頭人帶領(lǐng)年輕教師一同為研究生講授本課程內(nèi)容。一是年輕教師必須要求是本專(zhuān)業(yè)且已經(jīng)取得相關(guān)研究成果的具有博士學(xué)位的教師;同時(shí)，還應(yīng)對(duì)礦業(yè)工程開(kāi)采前沿具有較為全面的了解和理解。二是要求年輕教師與研究生一起參加中青年教授講課，學(xué)習(xí)教授講課經(jīng)驗(yàn)和方法，理解本課程的教學(xué)目的和意義。三是教學(xué)團(tuán)隊(duì)帶頭人對(duì)年輕教師在本課程教學(xué)的工作進(jìn)行規(guī)劃，首先安排其面向研究生講授較為熟悉的內(nèi)容，如傳統(tǒng)采礦方法與理論;之后結(jié)合其授課效果，再慢慢讓其進(jìn)行主體內(nèi)容的講授，同時(shí)要求不斷總結(jié)自己的講授經(jīng)驗(yàn)，完善相關(guān)教學(xué)方法與方式，形成自己的教學(xué)特色模式，甚至可以規(guī)劃編寫(xiě)教材。通過(guò)這些措施，達(dá)到了“傳、幫、帶”的效果，在團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人的帶領(lǐng)下，年輕教師逐漸成長(zhǎng)為教學(xué)與科研骨干，保證本門(mén)課程和教學(xué)工作的良性發(fā)展。