應用型地方院校采礦工程專業(yè)智能開采實驗班建設

劉洪洋，艾德春，劉建剛，劉承偉，張鵬，李志剛

（六盤水師范學院 礦業(yè)與機械工程學院，貴州六盤水 553004）

我國經(jīng)濟發(fā)展正處于結構調(diào)整、轉型升級的攻堅期。以互聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命蓄勢待發(fā)，新技術、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)和新模式蓬勃興起[1-3]。2016年6月，國家發(fā)展改革委、能源局聯(lián)合印發(fā)《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃（2016—2030年）》[4]；2019年1月，國家煤礦安監(jiān)局公布《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》[5]；2019年5月，貴州省科技廳和貴州省能源局簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，計劃到2030年左右實現(xiàn)“井下無人地面無煤”[6]。一系列政策旨在提升煤炭開發(fā)效率和智能化水平，研發(fā)智能化工作面、在重點煤礦區(qū)基本實現(xiàn)工作面無人化。為此，煤炭工業(yè)必須由勞動密集型升級為技術密集型，走智能、無人、安全的開采之路，智能開采已成為我國煤炭開采技術發(fā)展的必然方向。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展與工程教育聯(lián)系緊密、互相支撐，新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依靠工程教育提供人才支撐[7-8]。做好工程教育的主動布局和深化改革，必將對經(jīng)濟轉型升級起到推進作用，反之則會阻礙產(chǎn)業(yè)升級進程[9-10]。貫徹落實教育部新工科建設的文件精神，培養(yǎng)智能開采專業(yè)技術人才，滿足煤礦安全高效智能開采的需求迫在眉睫。在明確新時代采礦工程人才培養(yǎng)改革目標的基礎上，圍繞智能開采的人才培養(yǎng)目標，通過構建人才培養(yǎng)模式、完善人才培養(yǎng)資源，將“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術融入教學內(nèi)容，形成一套完善的智能開采人才培養(yǎng)體系，進而達到培養(yǎng)高素質(zhì)應用型智能開采工程技術人才的目標。

六盤水師范學院承擔著為區(qū)域煤炭支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供人才保障的重任。在煤炭產(chǎn)業(yè)向自動化、智能化轉型發(fā)展的關鍵時期，亟待貫徹落實“工程教育認證”“新工科”等理念，培養(yǎng)智能開采方面的專業(yè)技術人才，滿足煤礦安全高效智能開采的需求。自2018年中國礦業(yè)大學率先在國內(nèi)開設智能采礦特色班以來，各高校礦業(yè)類專業(yè)紛紛開啟智能采礦人才培養(yǎng)的探索。2021年，普通高等學校本科專業(yè)目錄新增了智能采礦工程專業(yè)，中國礦業(yè)大學（北京）和安徽理工大學率先開始招收該專業(yè)本科生。然而，目前國內(nèi)僅個別學者開展了智能采礦專業(yè)建設與課程體系構建方面的研究。萬志軍等從智能采礦“智能感知—智能決策—智能控制”的內(nèi)在邏輯關系出發(fā)，構建了智能采礦人才培養(yǎng)課程體系[11]。丁自偉等根據(jù)新工科理念，通過師資隊伍建設、課程體系改革、實踐基地建設、教學內(nèi)容革新，探索了智能開采人才培養(yǎng)體系的建設[12]。李俊平認為智能采礦需要開設礦山機械與自動控制、機器人與自動控制理論等相關課程[13]。朱萬成等則認為未來采礦人才應該具備開采方法、軟件工程、數(shù)據(jù)處理、運營管理等知識[14]。

本文以六盤水師范學院礦業(yè)與機械工程學院（二級學院）采礦工程專業(yè)為例，基于新工科建設背景和OBE理念，以培養(yǎng)符合區(qū)域煤炭產(chǎn)業(yè)轉型發(fā)展需求的應用型工程技術人才為出發(fā)點，探索了智能開采方向人才培養(yǎng)的路徑，為同類院校采礦工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提供借鑒。

1 智能開采實驗班師資隊伍建設

智能開采融合了采礦工程、安全工程、地質(zhì)工程、機械工程、電氣工程、計算機科學與技術等學科的專業(yè)知識，要實現(xiàn)智能開采人才的培養(yǎng)目標，離不開涉及智能開采相關學科的專業(yè)教師，智能開采師資隊伍通過以下三個方面進行建設：

1.1 校內(nèi)教師資源的優(yōu)化配置

智能開采雖然涉及的學科眾多，但六盤水師范學院工科類專業(yè)齊全，為智能開采課程講授提供了必備的師資。智能開采主要涉及煤礦開采，需要對計算機、電氣等專業(yè)負責智能開采相關課程教學的教師進行相應的培訓，同時進行課程體系建設和課程內(nèi)容的優(yōu)化。

1.2 動態(tài)優(yōu)化師資隊伍和專門人才引進

根據(jù)目前采礦工程專業(yè)教學團隊現(xiàn)狀及教育改革的需求，通過引進聘任和在職培養(yǎng)兩個方面加強教學團隊建設。在教師的引進聘任方面，以智能開采培養(yǎng)目標為指導，在引進聘任教師時，除了評估應聘者的教學能力、研究水平和品德素質(zhì)外，重點考查和關注應聘教師關于智能開采相關知識的學習背景和研究背景。在教師在職培養(yǎng)方面，結合智能開采的教學和科研要求，制定和完善具有針對性的、具體可行的在職培養(yǎng)計劃，提高教學團隊的智能采礦工程教育教學能力、智能采礦工程指導實踐能力及智能采礦工程科學研究能力，保證教學團隊的專業(yè)化。

1.3 兼職教師隊伍建設

智能開采是未來礦業(yè)的發(fā)展方向，要培養(yǎng)學生這方面的能力，現(xiàn)場兼職教師的作用十分重要，通過加強與企業(yè)的合作，聘請兼職教師從自身工作經(jīng)歷出發(fā)，為學生講授智能開采相關知識，是智能開采特色班建設的重要內(nèi)容。

2 智能開采實驗班課程建設

課程體系中需新增支撐智能開采能力培養(yǎng)方面的課程，可分為三大類：

第一類是學校其他專業(yè)或?qū)W院已有課程，如大數(shù)據(jù)技術、自動控制原理、工業(yè)機器人、檢測與傳感等，經(jīng)由教務處協(xié)調(diào)，采礦工程專業(yè)與其他相關專業(yè)或?qū)W院共同研討，制定了課程大綱。

第二類是新增課程，如智能采礦學、礦井智能通風與安全等，由本學院教師任課，采礦工程專業(yè)將安排教師赴相關企業(yè)和高校對此類課程進行培訓進修，制定課程大綱。

第三類是新增智能開采內(nèi)容的原有課程，如采礦學課程設計（增加智能開采部分設計）、畢業(yè)設計（加入智能開采專題內(nèi)容）和三大實習（認識實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習均在有智能開采工作面的礦山進行），針對此類課程，采礦工程專業(yè)組織了相關教師就課程大綱和授課方法進行研討，制定新的課程大綱。

3 智能開采實驗班校內(nèi)外實踐基地建設

智能開采人才培養(yǎng)離不開實踐教學，實踐教學離不開校內(nèi)外實踐基地，智能開采實驗班的校內(nèi)外實踐基地建設通過以下兩個措施實現(xiàn)。

3.1 校內(nèi)智能開采實訓基地建設

礦業(yè)與機械工程實驗中心建設了一系列沉浸式虛擬仿真實驗資源，能夠開展采煤機、綜掘機、瓦斯防治和探放水虛擬仿真實驗，并且正在以發(fā)耳煤礦為原型，建設功能完備的智能開采實習實訓系統(tǒng)，為智能開采人才培養(yǎng)提供實驗基礎。但缺乏新型的礦山開采、檢測、通訊等方面的實驗設備，需通過自主研發(fā)、采購等多種手段逐步完善。

3.2 智能開采校外實踐基地建設

截至2019年4月底，貴州省已有22處煤礦實施采煤工作面智能化升級，其中金彩黔礦業(yè)有限公司建成了貴州民營煤炭企業(yè)第一個智能綜采工作面，7對保留生產(chǎn)煤礦輔助系統(tǒng)智能化全部完成驗收，我校采礦工程專業(yè)學生已前往實習。同時，隨著智能開采在貴州省煤炭企業(yè)的研發(fā)、應用與推廣，采礦工程專業(yè)加大了與智能開采礦山企業(yè)的聯(lián)系，與相關企業(yè)建立了智能化校外實踐基地，為智能開采人才培養(yǎng)提供保障。

4 智能開采實驗班建設的意義

新工科范圍內(nèi)的礦山開采技術，除了作為基礎的力學、數(shù)學、地質(zhì)學、機械制造、測量學、管理學、經(jīng)濟學、采礦學等學科以外，更應體現(xiàn)多學科專業(yè)的融合，即以傳統(tǒng)采礦學科為基礎，融合社會學、自動化、信息管理與信息系統(tǒng)、云計算、智能信息與控制等學科專業(yè)，形成以“專業(yè)化、國際化、智能化、無人化”為發(fā)展目標的采礦工程新工科人才培養(yǎng)體系，這也產(chǎn)生了一系列亟待解決的問題，即：采礦工程新工科的培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求及其達成度評價準則、課程體系及相應的知識模塊、新工科工程實踐基地構建與實踐能力提升方式、師資隊伍的培養(yǎng)、教學質(zhì)量監(jiān)控機制、培養(yǎng)質(zhì)量跟蹤調(diào)查機制等，這些都需要在明確智能開采科學內(nèi)涵的基礎上，按照工程教育專業(yè)認證的標準來制定詳細的規(guī)劃，并逐一解決，可為地方應用型本科院校新工科專業(yè)建設提供寶貴經(jīng)驗。

智能開采融合了機械、電氣、計算機、智能控制、信息等學科的專業(yè)知識，要實現(xiàn)智能開采人才培養(yǎng)離不開涉及智能開采的多學科的專業(yè)教師，可通過整合校內(nèi)相關學科的專業(yè)教師隊伍，引進具有信息技術和智能技術相關知識背景的高層次人才，聘任具有豐富工程經(jīng)歷的企業(yè)人員作為兼職教師等，保證教學團隊的高水平化，促進跨學科師資的交叉融合，滿足新工科建設要求。以此為契機，編寫出版特色鮮明的智能開采教材，教學內(nèi)容能夠充分體現(xiàn)本校教學改革成果和科學研究成果；建立設備先進、功能齊全的智能開采實驗教學中心，具備課程實驗教學、科研項目和課外創(chuàng)新活動開展等功能；形成新型數(shù)字礦山實習基地建設與運行管理模式以及教學組織與管理模式等。同時，通過開設智能開采實驗班，可以增加理工科專業(yè)學生的擇業(yè)選擇，擴寬學生的知識領域，提升學生的職場競爭能力。

5 結語

六盤水師范學院以服務地方經(jīng)濟發(fā)展為辦學目標和總體定位。采礦工程專業(yè)以滿足區(qū)域煤炭支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為基礎，以采礦工程專業(yè)智能開采培養(yǎng)目標為依據(jù)，在傳統(tǒng)采礦課程模塊的基礎上，結合智能開采需要實現(xiàn)資源與開采環(huán)境數(shù)字化，調(diào)整與優(yōu)化課程設置；更新采礦技術裝備機械化、自動化、信息化、智能化等方面的教學內(nèi)容；加強培養(yǎng)學生在智能開采方面的綜合研究與實際應用能力；完善校內(nèi)外師資隊伍和實踐基地建設，將產(chǎn)學研合作融入人才培養(yǎng)全過程中，形成先進、可行的人才培養(yǎng)新模式，提高新工科專業(yè)人才的培養(yǎng)水平。