采礦工程實(shí)踐教學(xué)模式改革
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摘要：針對(duì)采礦工程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀及問題，以提高實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)改革集中實(shí)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，初步構(gòu)建了“五位一體，階段遞進(jìn)，虛實(shí)結(jié)合”的新型專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式。新模式在教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)組織等方面具有眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)開始在采礦工程實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用，未來還將作為專業(yè)綜合改革試點(diǎn)中實(shí)踐教學(xué)部分重要的改革方向。
關(guān)鍵詞：采礦工程；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)模式
近年來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，市場(chǎng)改革不斷深化，高等教育實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，完成了由“精英化”向“大眾化”的轉(zhuǎn)變，對(duì)工程實(shí)踐創(chuàng)新型人才的需求不斷增加，對(duì)人才培養(yǎng)的質(zhì)量也提出了更高的要求。
一、采礦工程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀
煤礦大都是井工開采，不僅井下生產(chǎn)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，而且人員活動(dòng)范圍和作業(yè)空間有限，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的要求也極其苛刻，稍有疏漏則可能導(dǎo)致非常嚴(yán)重的災(zāi)害事故。同時(shí)，煤礦安全生產(chǎn)又是對(duì)從業(yè)人員的應(yīng)用技能要求很高的行業(yè)，除非身臨其境且親手操作，否則很難完全理解和熟悉井下生產(chǎn)系統(tǒng)的立體空間特性，很難真正掌握和操持好必要的技術(shù)和裝備，使其發(fā)揮最大的效能和作用。鑒于煤礦生產(chǎn)的以上特點(diǎn)，在采礦工程人才培養(yǎng)過程中的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。然而，由于煤礦生產(chǎn)對(duì)下井人員在安全上的嚴(yán)格管理和要求，加之受行業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響，企業(yè)對(duì)學(xué)生下井參觀、實(shí)習(xí)、跟班勞動(dòng)多持不積極配合的態(tài)度，一是擔(dān)心學(xué)生下井影響正常的生產(chǎn)進(jìn)程，二是顧忌一旦學(xué)生在井下發(fā)生安全事故要承擔(dān)責(zé)任，從而使學(xué)生在校外實(shí)踐這一重要的教學(xué)環(huán)節(jié)和人才培養(yǎng)活動(dòng)遇到極大的阻礙和困難。目前全國(guó)涉煤高校的大學(xué)生下井實(shí)習(xí)很難安排到位，并且已經(jīng)愈來愈發(fā)展為常態(tài)化。實(shí)踐教學(xué)模式是實(shí)踐教學(xué)的各內(nèi)容環(huán)節(jié)在空間時(shí)間上的有機(jī)組合，是實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)具體的實(shí)施方案與開展步驟。目前采礦工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式仍然是20世紀(jì)80年代沿用至今的“三類三階段”實(shí)踐教學(xué)模式。學(xué)習(xí)過程中，基礎(chǔ)課和專業(yè)課有相應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)，專業(yè)核心課有課程設(shè)計(jì)。從大學(xué)二年級(jí)開始，每學(xué)年分別安排有認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。集中實(shí)習(xí)多采用井下參觀的方式進(jìn)行。其中集中實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)在專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系中占舉足輕重的地位，集中實(shí)習(xí)的質(zhì)量直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量。國(guó)際通用的實(shí)踐教學(xué)模式有：德國(guó)“企業(yè)主導(dǎo)型”模式[1]，加拿大“能力中心的課程開發(fā)型”模式[2]，英國(guó)“職業(yè)資格證書推動(dòng)型”模式[2]，香港“工業(yè)訓(xùn)練中心型”模式[3]。
二、實(shí)踐教學(xué)模式的改革
1.新型實(shí)踐教學(xué)模式的構(gòu)建
結(jié)合人才培養(yǎng)過程中的實(shí)際條件和困難狀況，以提高實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)集中實(shí)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)模式的改革創(chuàng)新，建立了“五位一體，階段遞進(jìn)，虛實(shí)結(jié)合”的新型專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式。“五位一體”是充分利用各種實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，將煤礦井下參觀、企業(yè)實(shí)習(xí)基地的實(shí)操車間演練、礦井實(shí)訓(xùn)中心操作、煤礦虛擬仿真模擬和現(xiàn)代礦井模型演示有機(jī)組合，共同用于集中實(shí)習(xí)，改變以往集中實(shí)習(xí)中只是單純煤礦井下參觀。“階段遞進(jìn)”是指以煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)習(xí)為主，以現(xiàn)代礦井模型展示、礦井仿真體驗(yàn)、礦井實(shí)訓(xùn)中心操作和實(shí)操基地演練為輔，從認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律出發(fā)，對(duì)煤礦生產(chǎn)的參與程度及對(duì)煤礦的認(rèn)識(shí)程度，在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)中的階段遞進(jìn)，逐步深入，最終提高實(shí)踐能力。（1）認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是學(xué)生入校后的第一次專業(yè)集中實(shí)習(xí)，目的是使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)了解煤礦，對(duì)礦井的生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)有基本的概念，為后續(xù)專業(yè)課程增加感性認(rèn)識(shí)，為專業(yè)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課期間，配合教學(xué)內(nèi)容，通過等比例縮小的實(shí)物模型展示煤礦地面工業(yè)廣場(chǎng)和井下主要生產(chǎn)系統(tǒng)的概況，有效補(bǔ)充學(xué)生對(duì)教材知識(shí)的感性理解和認(rèn)識(shí)，特別是加強(qiáng)對(duì)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)（如通風(fēng)系統(tǒng)、采掘系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等）的空間立體感。實(shí)物模型展示主要配合相關(guān)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)穿插進(jìn)行，課程結(jié)束后集中安排1次煤礦井下的實(shí)習(xí)參觀，加深對(duì)煤礦現(xiàn)場(chǎng)的印象和認(rèn)識(shí)。（2）生產(chǎn)實(shí)習(xí)。專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)是在專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)過程中或?qū)W習(xí)之后的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過專業(yè)理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，鞏固擴(kuò)展和加深對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解，鍛煉生產(chǎn)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力，并培養(yǎng)學(xué)生的勞動(dòng)意識(shí)。在學(xué)生具備基本的煤礦專業(yè)知識(shí)后，借助大型的煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)及裝備的虛擬仿真軟件，指導(dǎo)學(xué)生在電腦終端的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，模擬井下各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的作業(yè)過程，并依次操作不同生產(chǎn)工序的裝備和儀器，以此來認(rèn)識(shí)和掌握煤礦生產(chǎn)的組織和過程，同時(shí)逐步了解和熟悉不同裝備的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本操作。在此基礎(chǔ)上，集中安排2～3次煤礦井下實(shí)習(xí)感受，現(xiàn)場(chǎng)觀看實(shí)際作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，親身體驗(yàn)采掘組織與安全管理等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工作內(nèi)容。（3）畢業(yè)實(shí)習(xí)。畢業(yè)實(shí)習(xí)安排在學(xué)生完成所有理論知識(shí)之后，重點(diǎn)檢驗(yàn)他們對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，并為學(xué)生提供更多的實(shí)際動(dòng)手操作機(jī)會(huì)，培養(yǎng)訓(xùn)練實(shí)際應(yīng)用能力，以利于畢業(yè)后可以在最短的時(shí)間內(nèi)熟悉并適應(yīng)煤礦生產(chǎn)環(huán)境，進(jìn)入工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校到企業(yè)的“無縫銜接”。畢業(yè)實(shí)習(xí)充分依靠聯(lián)合共建的校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，安排學(xué)生到實(shí)習(xí)基地的實(shí)操車間，按照井下采掘作業(yè)流程依次親自操作、調(diào)試各種機(jī)械、電器等裝備。與此同時(shí)，分批次安排學(xué)生到井下跟班實(shí)際參與生產(chǎn)作業(yè)，并結(jié)合具體問題進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)所需資料收集與準(zhǔn)備。“虛實(shí)結(jié)合”有兩層含義：一是煤礦井下生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的為真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)操車間、實(shí)訓(xùn)中心等為虛擬現(xiàn)場(chǎng)；二是實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)訓(xùn)實(shí)操現(xiàn)場(chǎng)和礦井模型等為實(shí)物場(chǎng)景，礦井虛擬仿真系統(tǒng)演示為虛擬場(chǎng)景。集中實(shí)習(xí)過程中，充分發(fā)揮“真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)”與“虛擬現(xiàn)場(chǎng)”、“實(shí)物場(chǎng)景”與“虛擬場(chǎng)景”的作用，虛實(shí)結(jié)合，提高實(shí)習(xí)質(zhì)量。
2.實(shí)踐教學(xué)保障平臺(tái)建設(shè)
實(shí)踐教學(xué)保障平臺(tái)是實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)開展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是實(shí)踐教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)的載體，是實(shí)踐教學(xué)模式改革中最重要的配套設(shè)施。保障平臺(tái)的建設(shè)包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)習(xí)基地及礦井實(shí)訓(xùn)中心。經(jīng)學(xué)校批準(zhǔn)，整合相關(guān)資產(chǎn)和設(shè)備，成立了安全工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。在河南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地建設(shè)項(xiàng)目“煤礦災(zāi)害預(yù)防控制實(shí)驗(yàn)室”，安全工程國(guó)家級(jí)特色專業(yè)和采礦工程綜合改革試點(diǎn)專業(yè)等多個(gè)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目平臺(tái)的資助下，經(jīng)過幾年的建設(shè)，已經(jīng)發(fā)展成為總面積1400m2，儀器設(shè)備總價(jià)值900余萬元，包括礦井火災(zāi)防治實(shí)驗(yàn)室、礦山壓力與巖層控制實(shí)驗(yàn)室和數(shù)字化礦山實(shí)驗(yàn)室等17個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的綜合教學(xué)科研基地。數(shù)字化礦山實(shí)驗(yàn)室是河南工程學(xué)院與中南大學(xué)及長(zhǎng)沙迪邁科技有限公司聯(lián)合共建，利用現(xiàn)代化的多媒體交互技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦開采過程的數(shù)字化仿真，結(jié)合專業(yè)的礦山應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件，可實(shí)現(xiàn)于煤礦地質(zhì)、勘探、資源估計(jì)、儲(chǔ)量計(jì)算、露天采礦和地下采礦設(shè)計(jì)，并可進(jìn)行復(fù)雜礦井巷道系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了多角度、可視化的直觀表達(dá)。礦井實(shí)訓(xùn)中心整體按照礦井實(shí)際尺寸等比例縮小設(shè)計(jì)建設(shè)。礦井系統(tǒng)采用立井、斜井混合開拓方式，巖層和煤層巷道采用目前廣泛應(yīng)用的支護(hù)方式，巷道斷面局部按礦井實(shí)際尺寸建設(shè)。所有機(jī)械及電氣設(shè)備都按照煤礦的實(shí)物配置，其中主要包括綜采液壓支架、采煤機(jī)、帶式輸送機(jī)運(yùn)等。實(shí)際生產(chǎn)礦井的幾乎所有功能和元素都能看到，并能夠從全局上認(rèn)識(shí)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)及礦井巷道的空間關(guān)系。目前建成并有效運(yùn)行的校外實(shí)習(xí)基地共9個(gè)，重點(diǎn)建設(shè)了河南神火煤電股份有限公司、河南能源義煤公司新安煤礦、鄭煤集團(tuán)裴溝煤礦、河南大峪溝煤業(yè)集團(tuán)和河南鑫安利安全科技股份有限公司等5家標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化實(shí)習(xí)基地。
3.新型實(shí)踐教學(xué)模式的特點(diǎn)
新型專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式具有以下特點(diǎn)：（1）實(shí)踐教學(xué)方式的多樣性和全面性。充分利用各種實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)開展實(shí)踐教學(xué)，開展多種形式的實(shí)踐，煤礦井下參觀、企業(yè)實(shí)習(xí)基地的實(shí)操車間演練、礦井實(shí)訓(xùn)中心實(shí)際操作、煤礦虛擬仿真模擬和現(xiàn)代礦井模型演示，增加學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的興趣，提高實(shí)踐教學(xué)的效果。（2）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性和完整性。不同的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)從不同的角度展現(xiàn)礦井的系統(tǒng)要素，從工作面（巷道）的局部到礦井的整體，從開拓掘進(jìn)到采煤工藝，從煤巖賦存到機(jī)械電氣，能夠全方位、多角度地進(jìn)行觀察、了解和參與，克服以往集中實(shí)踐環(huán)節(jié)中的片面性和局部性。（3）實(shí)踐教學(xué)模式的合理性和新穎性。各種實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的有機(jī)組合，在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)中參與程度的逐步深入，實(shí)踐認(rèn)識(shí)的逐步加深，符合事物的認(rèn)識(shí)規(guī)律，提高實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。（4）實(shí)踐教學(xué)組織的開放性和可重復(fù)性。礦井實(shí)訓(xùn)中心最終的建設(shè)目標(biāo)是大型的煤礦科普基地，在條件允許的情況下，可以全天候隨時(shí)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的組織與安排。建設(shè)完成的“五位一體，階段遞進(jìn)，虛實(shí)結(jié)合”的新型專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式，能綜合利用各種實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，具有眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)開始在采礦工程實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用，未來還將作為專業(yè)綜合改革試點(diǎn)中實(shí)踐教學(xué)部分主要的改革方向，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
三、結(jié)束語
通過探索實(shí)踐，針對(duì)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題，以提高實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，在實(shí)踐教學(xué)保證機(jī)制建設(shè)的基礎(chǔ)上，建立了“五位一體，階段遞進(jìn)，虛實(shí)結(jié)合”的新型專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式。新模式具有實(shí)踐教學(xué)方式的多樣性和全面性；實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性和完整性；教學(xué)模式的合理性和新穎性和教學(xué)組織的開放性和可重復(fù)性等特點(diǎn)，將作為專業(yè)綜合改革試點(diǎn)中實(shí)踐教學(xué)部分重要改革的方向。
參考文獻(xiàn)：
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作者：郭兵兵 吳金剛 單位：河南工程學(xué)院安全工程學(xué)院
