采礦工程實(shí)踐教學(xué)改革探索

劉謙，林世豪，張文武，仲濤

（龍巖學(xué)院 資源工程學(xué)院，福建 龍巖 364000）

隨著礦山企業(yè)集約化、規(guī)模化的不斷發(fā)展，企業(yè)逐步從注重學(xué)歷向注重能力轉(zhuǎn)變[1]。礦山企業(yè)對學(xué)生實(shí)踐能力的高要求，也迫使學(xué)校對采礦實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革。

為此，廣大學(xué)者針對當(dāng)前采礦工程實(shí)踐教學(xué)中的不足進(jìn)行了深入研究。洪勇等在課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)改革，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力[2]。李金波等從實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)以及師資隊(duì)伍與實(shí)習(xí)基地建設(shè)等方面進(jìn)行改革[3]。張軍輝等提出了一種通過學(xué)科競賽提高學(xué)生創(chuàng)新能力的改革思路[4]。吳金剛等在實(shí)踐教學(xué)改革中，考慮了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)保障機(jī)制和教學(xué)質(zhì)量控制體系四個因素[5]。鄭文翔等在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)室硬件平臺、實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核、實(shí)習(xí)基地方面進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革[6]。

眾多學(xué)者在采礦工程實(shí)踐教學(xué)改革中取得豐碩成果，但在實(shí)際教學(xué)中依然存在一些問題，例如實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生動手機(jī)會少、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新、學(xué)生實(shí)習(xí)積極性低、畢業(yè)設(shè)計(jì)雷同等現(xiàn)象，這影響了實(shí)踐教學(xué)的效果。為此，以龍巖學(xué)院采礦工程專業(yè)為例，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革，以期探索一種新的應(yīng)用型人才實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)模式。

1 采礦工程實(shí)踐教學(xué)存在的不足

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)以演示為主，學(xué)生動手少

鑒于實(shí)驗(yàn)條件限制以及考慮學(xué)生人身安全等因素，很多課程實(shí)驗(yàn)以演示性實(shí)驗(yàn)為主，老師講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生扮演了“觀眾”角色，只能被動接受一些抽象的理論，而不能親手去做實(shí)驗(yàn)[7]。

1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新

部分學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中沒有養(yǎng)成信息資源檢索的習(xí)慣，僅僅參考教材和相關(guān)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊，致使設(shè)計(jì)說明書選用相同或相近的方法理論，設(shè)計(jì)未能結(jié)合設(shè)計(jì)題目的特殊條件進(jìn)行具體分析，導(dǎo)致設(shè)計(jì)說明書沒有新意，雷同現(xiàn)象嚴(yán)重。

1.3 礦山實(shí)習(xí)艱苦，學(xué)生積極性低

礦山企業(yè)通常位置偏遠(yuǎn)，實(shí)習(xí)環(huán)境差，使部分學(xué)生內(nèi)心存在抵觸心理。另一方面，部分學(xué)生畢業(yè)后不打算從事采礦行業(yè)，實(shí)習(xí)積極性不高，導(dǎo)致實(shí)習(xí)效果較差。

1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)存在照抄、照搬現(xiàn)象

前期的理論知識沒有掌握牢固，良好的實(shí)踐能力沒有養(yǎng)成，致使部分學(xué)生難以獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，只能根據(jù)教材照抄、照搬,使得設(shè)計(jì)內(nèi)容與礦井的實(shí)際生產(chǎn)條件不符，畢業(yè)設(shè)計(jì)沒有起到檢驗(yàn)學(xué)生本科階段所學(xué)知識的效果。

2 實(shí)踐教學(xué)改革方案

2.1 實(shí)踐教學(xué)改革原則

實(shí)踐教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，特別是團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、終身學(xué)習(xí)能力、動手能力、獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維，因此，實(shí)踐教學(xué)改革要遵循以下四個原則。

（1）注重課程實(shí)驗(yàn)：課程實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)相得益彰，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立動手的能力。

（2）培養(yǎng)創(chuàng)新思維：通過實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場實(shí)習(xí)、項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維。

（3）灌輸終身學(xué)習(xí)思想：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，做到既授之以魚又授之以漁。

（4）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀主動性：提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中的自主性，老師把好檢驗(yàn)關(guān)。

2.2 實(shí)踐教學(xué)改革路線

根據(jù)以上原則，制定實(shí)踐教學(xué)的改革路線，如圖1所示。該路線從兩個維度入手，第一維度是培養(yǎng)方式，注重學(xué)生的參與度，提高學(xué)生獨(dú)立思考的能力，主要包括以項(xiàng)目促學(xué)習(xí)、以競賽促學(xué)習(xí)、培養(yǎng)全過程導(dǎo)師制、專家前沿授課、融入思政元素；第二個維度是教學(xué)內(nèi)容，包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)四個模塊，對每個模塊的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行任務(wù)分解，逐一完成每個子任務(wù)。

圖1 采礦工程實(shí)踐教學(xué)改革路線Fig.1 Reform route of mining engineering practice teaching

2.3 實(shí)踐教學(xué)改革內(nèi)容

2.3.1 培養(yǎng)方式

（1）以項(xiàng)目促學(xué)習(xí)

老師要引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生參與自己的科研項(xiàng)目，針對具體的科學(xué)問題共同制定可行的研究方案，鼓勵學(xué)生進(jìn)行科研探索。在老師的指導(dǎo)下，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、動手做實(shí)驗(yàn)的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。形成團(tuán)隊(duì)月匯報(bào)模式，讓學(xué)生對一個月的科研工作進(jìn)行總結(jié)，通過科研成果的分享交流，培養(yǎng)學(xué)生的PPT制作能力以及表達(dá)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)術(shù)潛能。

（2）以競賽促學(xué)習(xí)

通過學(xué)科競賽培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、組織能力以及自主學(xué)習(xí)能力。課堂理論知識是抽象的，對于抽象問題的理解是否準(zhǔn)確，在課堂中難以得到答案。學(xué)科競賽是對所學(xué)專業(yè)知識的綜合考查，在競賽過程中注重傳導(dǎo)“做中學(xué)、學(xué)中做”的理念，通過知識競賽促進(jìn)學(xué)生對課堂知識的融會貫通，讓學(xué)生在競賽中反思課堂所學(xué)內(nèi)容，使所學(xué)知識在競賽中得到應(yīng)用。

（3）培養(yǎng)全程導(dǎo)師制

導(dǎo)師制是一種以人才培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)的教學(xué)方式[8]。在導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)建設(shè)中，團(tuán)隊(duì)以導(dǎo)師為主導(dǎo)，對本科生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行直接指導(dǎo)，高年級與低年級學(xué)生形成“老中青”的鏈?zhǔn)綀F(tuán)隊(duì)，形成團(tuán)隊(duì)知識、技能的傳承，以此培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。其中，大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目是一個很好的紐帶，老師可以對項(xiàng)目進(jìn)行直接指導(dǎo)，特別是對項(xiàng)目實(shí)施方案、具體實(shí)驗(yàn)以及項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告的指導(dǎo)，可以培養(yǎng)學(xué)生的科研思維，為學(xué)生今后從事科學(xué)研究提供了入門指導(dǎo)。

（4）專家前沿授課

學(xué)術(shù)前沿講座是專業(yè)課程的延伸與補(bǔ)充，起到開闊學(xué)生視野的作用[9]。通過學(xué)術(shù)前沿知識講座，讓學(xué)生把握行業(yè)的研究熱點(diǎn)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。采礦工程定期邀請行業(yè)專家學(xué)者進(jìn)行前沿授課，讓學(xué)生了解最新的前沿知識，有助于學(xué)生把握學(xué)科發(fā)展方向。行業(yè)專家不僅可以把最新的前沿知識帶到課堂，在課后互動中還可以對學(xué)生進(jìn)行答疑解惑，幫助學(xué)生掃除知識盲區(qū)。

（5）融入思政元素

采礦工程逐步向遙控化、智能化、無人化方向發(fā)展，采礦工程的發(fā)展歷程是中國工業(yè)發(fā)展的縮影。在采礦專業(yè)課中可以融入相關(guān)的思政元素，在傳授專業(yè)知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如在采礦專業(yè)課中介紹華為5G技術(shù)在陽煤集團(tuán)新元煤礦進(jìn)行應(yīng)用實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了礦井的智慧化管理，讓學(xué)生在了解行業(yè)發(fā)展前沿的同時，確立民族自信、文化自信，凝聚中國力量。

2.3.2 教學(xué)內(nèi)容

（1）課程實(shí)驗(yàn)

課程實(shí)驗(yàn)一方面要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，另一方面要保障學(xué)生的安全，可以采取基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)是理論知識的驗(yàn)證，提高學(xué)生探索知識的積極性；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生在虛擬的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中做實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生切身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)流程；現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)由現(xiàn)場工程師授課，通過現(xiàn)場學(xué)習(xí)讓學(xué)生對工藝流程印象更加深刻。從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)理論知識的形象化、具體化；現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步豐富了理論知識的展現(xiàn)度，結(jié)合具體的應(yīng)用場景，讓知識走出課堂，融入到工程生產(chǎn)實(shí)際，讓學(xué)生對“知識就是生產(chǎn)力”有更深的體會。

（2）課程設(shè)計(jì)

根據(jù)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，設(shè)置專家題庫，定時更新題庫內(nèi)容，做到與時俱進(jìn)，保證設(shè)計(jì)題目的新穎性。采礦工程課程設(shè)計(jì)主要有采區(qū)巷道布置、采礦工藝設(shè)計(jì)、井巷設(shè)計(jì)、露天（井工）開采設(shè)計(jì)、礦井通風(fēng)、礦井排水與提升運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這其中涉及工藝流程的設(shè)計(jì)，為使學(xué)生對工藝流程更加熟悉，專任老師安排相應(yīng)的專題講座，為課程設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。設(shè)計(jì)過程中，需要查閱相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及文獻(xiàn)資料，這需要培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，期間邀請圖書館老師或者相關(guān)老師對學(xué)生進(jìn)行檢索知識的培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，讓學(xué)生掌握知識檢索的技巧。

（3）實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)

實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中，認(rèn)識實(shí)習(xí)是學(xué)生第一次接觸專業(yè)、了解專業(yè)的窗口[10]，該階段屬于集中實(shí)習(xí)，學(xué)生由老師帶領(lǐng)到礦山企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場學(xué)習(xí)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)采用分散實(shí)習(xí)與集中實(shí)習(xí)相結(jié)合的方式，分散實(shí)習(xí)是指學(xué)生申請自主實(shí)習(xí)，家長同意，采礦教研室審核，指導(dǎo)老師跟蹤檢查，學(xué)生在企業(yè)跟班生產(chǎn)的實(shí)習(xí)模式，分散實(shí)習(xí)有助于提高學(xué)生實(shí)習(xí)的主動性。畢業(yè)實(shí)習(xí)采用集中實(shí)習(xí)與虛擬仿真實(shí)習(xí)相結(jié)合的方式，可以提高實(shí)習(xí)效率。通過多種實(shí)習(xí)方式，調(diào)動學(xué)生的實(shí)習(xí)積極性，提高實(shí)習(xí)效果，讓學(xué)生感受利用知識解決工程問題的樂趣，讓學(xué)生重新體會知識的重要性。

（4）畢業(yè)設(shè)計(jì)

在畢業(yè)設(shè)計(jì)中做到實(shí)習(xí)選題、自主選題、項(xiàng)目選題相結(jié)合，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主動性。部分學(xué)生在本科期間申請了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，項(xiàng)目內(nèi)容可以作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的素材。部分學(xué)生根據(jù)自己在課程學(xué)習(xí)或?qū)嵙?xí)中遇到的實(shí)際問題，通過查閱相關(guān)資料進(jìn)行知識搜索，對問題進(jìn)行剖析，確定自己的畢業(yè)選題。通過形式多樣的選題方式，旨在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，提高學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生了解科研工作的流程，從工程難題出發(fā)，結(jié)合難題了解行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合理論知識思考解決方案，并形成具體的研究內(nèi)容，在方案實(shí)施過程中，不斷優(yōu)化研究路線，最終結(jié)合研究成果形成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

3 改革與建設(shè)成效

3.1 實(shí)踐改革效果

在實(shí)踐教學(xué)改革中，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生以科研助理身份加入老師的科研團(tuán)隊(duì)，給學(xué)生分配具體的科研任務(wù)，讓學(xué)生在科研活動中得到鍛煉；鼓勵學(xué)生參加競賽，通過競賽培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)結(jié)協(xié)作以及動手能力；本科生培養(yǎng)全過程導(dǎo)師制，讓學(xué)生在傳幫帶中鍛煉成長；定期安排專家授課，讓學(xué)生掌握學(xué)科的發(fā)展動態(tài)；專業(yè)實(shí)習(xí)采用集中實(shí)習(xí)、分散實(shí)習(xí)、虛擬仿真相結(jié)合的形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和能動性，提高了實(shí)習(xí)效果。學(xué)生在此過程中積極性很高，實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成質(zhì)量也有提高。通過在專業(yè)課程中引入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)一步提高實(shí)踐教學(xué)效果。

3.2 競賽參與度提高

實(shí)踐教學(xué)改革成效也體現(xiàn)在學(xué)生的競賽參與度方面，近三年參加各類學(xué)科競賽的學(xué)生覆蓋率由原來的30%左右增加到現(xiàn)在的60%左右。對于采礦工程學(xué)生而言，全國高等學(xué)校采礦工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐作品大賽是一項(xiàng)重要賽事，學(xué)生參與該賽事的積極性越來越高，也取得了可喜的成績，近四年學(xué)生獲獎情況如表1所示。

表1 近四年我校參加全國高等學(xué)校采礦工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐作品大賽情況Tab.1 Our university's participation in the national competition of mining engineering students'practical works in recent four years

4 結(jié)語

為培養(yǎng)優(yōu)秀的采礦工程人才，從培養(yǎng)方式、教學(xué)內(nèi)容兩個方面對采礦工程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)改革，做到以項(xiàng)目促學(xué)習(xí)、以競賽促學(xué)習(xí)、培養(yǎng)全程導(dǎo)師制、專家前沿授課，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力以及創(chuàng)新意識。通過全方位的實(shí)踐教學(xué)改革措施以提高學(xué)生的綜合能力，為學(xué)生的未來就業(yè)提供堅(jiān)實(shí)保障。