采礦卓越工程師實(shí)踐能力數(shù)字化培養(yǎng)路徑研究

摘 要：隨著煤炭資源的日益枯竭與生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提升，采礦工程領(lǐng)域面臨諸多挑戰(zhàn)，對(duì)具有高水平實(shí)踐能力的采礦卓越工程師的需求日益增加。文章探討了采礦卓越工程師實(shí)踐能力的數(shù)字化培養(yǎng)路徑問(wèn)題，旨在提高學(xué)生的實(shí)踐能力以適應(yīng)工程實(shí)際需求。傳統(tǒng)的教育模式已無(wú)法滿足培養(yǎng)高素質(zhì)卓越工程師的需求，因此，文章分析了當(dāng)前采礦工程實(shí)踐教育存在的問(wèn)題，提出了針對(duì)采礦卓越工程師實(shí)踐能力培養(yǎng)的數(shù)字化路徑和策略，以提升學(xué)生的實(shí)踐操作技能、創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。數(shù)字化教育在現(xiàn)代采礦工程教育中扮演著至關(guān)重要的角色，為采礦工程教育改革和人才培養(yǎng)提供了新視角和有效途徑。

關(guān)鍵詞：采礦卓越工程師 實(shí)踐能力 數(shù)字化教育 作用評(píng)估

中圖分類號(hào)：F061.3;TD821文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2024）12-212-02

引言

隨著煤炭資源的日益枯竭和生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，近年來(lái)礦業(yè)領(lǐng)域發(fā)展面臨著諸多挑戰(zhàn)與機(jī)遇。采礦工程師需要具備更高水平的實(shí)踐能力來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工程問(wèn)題，故對(duì)采礦卓越工程師的需求越來(lái)越迫切。采礦卓越工程師不僅需要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，更要具備豐富的實(shí)踐能力。然而，傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式往往注重理論知識(shí)的講授，實(shí)踐能力的培養(yǎng)不足，傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新時(shí)代采礦工程師實(shí)踐能力的要求。因此，如何有效地培養(yǎng)采礦工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。一些學(xué)者對(duì)卓越工程師的培養(yǎng)進(jìn)行了相關(guān)研究。葉喜蔥指出卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃應(yīng)著力提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，強(qiáng)化創(chuàng)新精神培養(yǎng)，為社會(huì)輸送知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的卓越應(yīng)用型工程師[1]。邵安林對(duì)當(dāng)前采礦專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，指出學(xué)校應(yīng)與企業(yè)合作，定期聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的現(xiàn)場(chǎng)專家到學(xué)校做講座緊密聯(lián)系礦山實(shí)際[2]。李金波深入分析實(shí)踐教學(xué)改革發(fā)展的方向和未來(lái)趨勢(shì)，提出適用于地方應(yīng)用型高校的采礦工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)踐教學(xué)改革辦法與措施[3]。中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會(huì)印發(fā)《提升全民數(shù)字素養(yǎng)與技能行動(dòng)綱要》，對(duì)提升全民數(shù)字素養(yǎng)與技能作出安排部署，數(shù)字化新技術(shù)融入傳統(tǒng)教學(xué)中必然對(duì)人才培養(yǎng)起到積極推進(jìn)作用[4，5]。本文旨在探索采礦卓越工程師實(shí)踐能力的數(shù)字化培養(yǎng)路徑，提高學(xué)生的實(shí)踐能力以解決復(fù)雜工程實(shí)踐問(wèn)題，豐富采礦卓越工程師教育培養(yǎng)體系，為實(shí)踐教育提供新的思路和方法，為高校工程教育的改革和創(chuàng)新提供借鑒和參考。

一、采礦卓越工程師實(shí)踐培養(yǎng)存在的問(wèn)題

實(shí)踐教學(xué)資源匱乏：采礦工程專業(yè)教育的實(shí)踐性要求高校擁有充足的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)習(xí)基地。然而，由于資金投入限制、地理位置約束等多種因素，許多高校無(wú)法提供足夠的實(shí)踐教學(xué)資源。例如，部分學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境狹小，無(wú)法滿足新技術(shù)教學(xué)的需要。而部分高校則因地處城市中心或地理位置偏遠(yuǎn)，難以為學(xué)生提供實(shí)際的采礦場(chǎng)所實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，從而導(dǎo)致學(xué)生缺乏必要的現(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)。

實(shí)踐教學(xué)與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)：隨著采礦技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)采礦卓越工程師的需求日益增長(zhǎng)，然而當(dāng)前高校的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容往往滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的真實(shí)需求，導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)后很難快速適應(yīng)行業(yè)的工作環(huán)境。這種脫節(jié)主要表現(xiàn)在：實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容過(guò)于理論化，缺乏創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用;實(shí)踐案例落后，不能反映當(dāng)前行業(yè)的前沿問(wèn)題和解決方案。

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容單一：在許多高校的采礦工程實(shí)踐教學(xué)中，側(cè)重點(diǎn)往往集中在課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)上，而對(duì)于提升學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力的培養(yǎng)不足。這種單一的實(shí)踐教學(xué)模式無(wú)法滿足卓越工程師綜合素質(zhì)發(fā)展的需求。

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方法和評(píng)價(jià)機(jī)制：大量采礦工程領(lǐng)域的實(shí)踐教學(xué)仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，這種模式下的教學(xué)方法缺乏足夠的互動(dòng)性和創(chuàng)新性，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。此外，實(shí)踐教學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制通常側(cè)重于實(shí)踐報(bào)告評(píng)估，忽視了對(duì)學(xué)生軟技能（如團(tuán)隊(duì)合作、問(wèn)題分析和解決等）的綜合評(píng)價(jià)，使得評(píng)價(jià)結(jié)果難以全面反映學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。

欲解決上述問(wèn)題，需要對(duì)當(dāng)前的采礦工程領(lǐng)域?qū)嵺`教育進(jìn)行改革和創(chuàng)新，這包括但不限于增加實(shí)踐教學(xué)資源、更新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容以匹配產(chǎn)業(yè)需求、引入多樣化的實(shí)踐教學(xué)模式以及改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)方法和評(píng)價(jià)機(jī)制等。通過(guò)對(duì)實(shí)踐教育的全面優(yōu)化，我們可以為采礦工程專業(yè)學(xué)生提供一個(gè)豐富、現(xiàn)代化、符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的教育環(huán)境，進(jìn)而培養(yǎng)出能夠適應(yīng)快速技術(shù)變革的卓越工程師。在這一進(jìn)程中，數(shù)字化教育工具和平臺(tái)的應(yīng)用將發(fā)揮關(guān)鍵作用，為實(shí)踐教學(xué)提供更廣泛的資源和更有效的教學(xué)方法。

二、數(shù)字化教育的特點(diǎn)

數(shù)字化教育已成為促進(jìn)學(xué)習(xí)和教學(xué)方式變革的重要手段，數(shù)字化教育的引入不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的不足，還能有效提升學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)出符合行業(yè)需求的卓越工程師。

（一）數(shù)字化資源的豐富性與可訪問(wèn)性

數(shù)字化教育通過(guò)提供大量的在線資源，如在線課程、模擬軟件、虛擬實(shí)驗(yàn)室等，極大地豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源。這些資源不受地理位置和時(shí)間限制，使得學(xué)生能夠自由學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，從而增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

（二）虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

在采礦工程實(shí)踐教學(xué)中，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用是提升學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑之一。通過(guò)構(gòu)建虛擬的采礦環(huán)境和工作場(chǎng)景，學(xué)生可以進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)較低的實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)，如礦山開(kāi)采、地下工程施工等。這種虛擬實(shí)踐不僅能夠提供比傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)更安全、更經(jīng)濟(jì)的學(xué)習(xí)方式，還能夠幫助學(xué)生更好地理解復(fù)雜的工程原理和操作流程。

（三）數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)的交互性

數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)具有良好的交互性，能夠支持教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)和溝通。這種互動(dòng)性不僅增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還促進(jìn)了知識(shí)的深入理解和應(yīng)用。此外，一些平臺(tái)還支持項(xiàng)目協(xié)作和團(tuán)隊(duì)討論，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和解決實(shí)際復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

（四）數(shù)據(jù)分析與反饋

數(shù)字化教育平臺(tái)能夠收集和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，為教師提供實(shí)時(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成效反饋。這種數(shù)據(jù)分析不僅可以幫助教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，還能為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議和輔導(dǎo)。通過(guò)這種及時(shí)反饋，學(xué)生可以更清楚地認(rèn)識(shí)到自己的學(xué)習(xí)強(qiáng)項(xiàng)和弱點(diǎn)，從而有針對(duì)性地改進(jìn)和提升。

綜上所述，數(shù)字化教育在培育和提升采礦卓越工程師實(shí)踐能力方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)豐富的數(shù)字化資源、虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用、交互性強(qiáng)的教學(xué)平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析與反饋方式，不僅能夠有效提升學(xué)生的實(shí)踐能力，還能促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，為采礦工程領(lǐng)域培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的卓越工程師。

三、采礦卓越工程師實(shí)踐能力培養(yǎng)的數(shù)字化路徑

傳統(tǒng)的教育模式已無(wú)法完全滿足培養(yǎng)高素質(zhì)卓越工程師的需求，探索并實(shí)施有效的數(shù)字化教育路徑和策略，對(duì)于提升采礦卓越工程師實(shí)踐能力的培養(yǎng)有重要意義。

（一）構(gòu)建全方位的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源庫(kù)

構(gòu)建全方位的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源庫(kù)，這個(gè)資源庫(kù)不僅包括基礎(chǔ)的采礦理論課程，還應(yīng)涵蓋與之相關(guān)的實(shí)踐操作視頻、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、行業(yè)前沿技術(shù)研討以及案例分析等。這些資源的多樣性和實(shí)用性可以幫助學(xué)生在理論學(xué)習(xí)之外，獲得更加豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技能訓(xùn)練。

（二）開(kāi)發(fā)互動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

采礦工程專業(yè)培養(yǎng)需要大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐操作，因此各高校開(kāi)發(fā)自己的互動(dòng)性強(qiáng)、逼真度高的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是十分必要的。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，學(xué)生可以在安全的虛擬環(huán)境中進(jìn)行各種采礦操作練習(xí)，如煤炭開(kāi)采、巷道掘進(jìn)、穿孔爆破等。此外，這個(gè)平臺(tái)還可以模擬采礦突發(fā)情況，讓學(xué)生在應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的過(guò)程中鍛煉自己的決策能力和應(yīng)急處理能力。

（三）利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)

采用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、能力水平和偏好，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議和教學(xué)資源。例如，通過(guò)分析學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中的操作數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別學(xué)生的弱點(diǎn)，并推薦相應(yīng)的練習(xí)和學(xué)習(xí)資料。這種個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)UT7UDIIBcBM+KMQCrPH8qTqw1OtUQv/LSmI+F2o0k3M=習(xí)效率，還能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。人工智能技術(shù)還可以為教師教學(xué)提供有效新穎的實(shí)踐教學(xué)方案，輔助教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)等。

（四）建立線上線下相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)模式

雖然數(shù)字化教育在提高學(xué)生的實(shí)踐能力方面具有不可替代的作用，但線下的實(shí)踐活動(dòng)也同樣重要。因此，建立一個(gè)線上線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式是非常必要的，學(xué)?？梢酝ㄟ^(guò)與企業(yè)合作，為學(xué)生提供實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在真實(shí)的工作環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，與此同時(shí)，通過(guò)線上平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)復(fù)習(xí)和技能提升。

（五）實(shí)施動(dòng)態(tài)評(píng)估與反饋機(jī)制

建立動(dòng)態(tài)評(píng)估與反饋機(jī)制也是提升學(xué)生實(shí)踐能力的關(guān)鍵，這一機(jī)制不僅包括對(duì)學(xué)生采礦知識(shí)和技能的評(píng)估，還應(yīng)包括對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和問(wèn)題解決能力的評(píng)估。通過(guò)全面的評(píng)估可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的不足，給予針對(duì)性的指導(dǎo)和幫助。

綜上所述，采用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒?gòu)建數(shù)字化路徑，對(duì)于培養(yǎng)和提升采礦卓越工程師的實(shí)踐能力具有重要作用。通過(guò)實(shí)施上述措施，以提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

四、數(shù)字化培養(yǎng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的作用評(píng)估

通過(guò)現(xiàn)代教育技術(shù)培養(yǎng)符合未來(lái)行業(yè)需求的采礦卓越工程師，為了確保路徑的有效性，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力作用的評(píng)估顯得尤為重要。

（一）定性評(píng)估

通過(guò)訪談、問(wèn)卷調(diào)查等方法收集學(xué)生、教師和行業(yè)相關(guān)人士的反饋，掌握數(shù)字化培養(yǎng)路徑對(duì)提高學(xué)生實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等方面的影響。例如，可以設(shè)置問(wèn)卷調(diào)查學(xué)生在完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)后對(duì)自己實(shí)踐能力的自我評(píng)估，以及在企業(yè)實(shí)習(xí)中的表現(xiàn)情況等。

（二）定量評(píng)估

對(duì)學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)上的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如學(xué)習(xí)時(shí)間、完成任務(wù)的數(shù)量和質(zhì)量、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的操作時(shí)間與準(zhǔn)確性等。

（三）長(zhǎng)期跟蹤評(píng)估

跟蹤學(xué)生畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展情況，評(píng)估數(shù)字化培養(yǎng)路徑對(duì)學(xué)生長(zhǎng)期職業(yè)能力的影響。包括學(xué)生在工作中的表現(xiàn)、職業(yè)晉升速度等。

通過(guò)以上方式可以深入理解其效果和不足之處，為進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)路徑提供依據(jù)。

五、結(jié)論

在當(dāng)代采礦工程領(lǐng)域的教育實(shí)踐中，數(shù)字化培養(yǎng)方式對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力具有顯著效果。通過(guò)構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)資源庫(kù)、開(kāi)發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)提供個(gè)性化教學(xué)，以及建立線上線下相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)模式等，有效地促進(jìn)了學(xué)生實(shí)踐操作技能、創(chuàng)新解決問(wèn)題能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的提升。數(shù)字化教育已然是培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)采礦行業(yè)發(fā)展需求的卓越工程師的有效策略。未來(lái)應(yīng)持續(xù)優(yōu)化這一教學(xué)路徑，確保其能夠充分滿足采礦工程教育和行業(yè)發(fā)展的雙重需求。

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