美國肯塔基大學采礦工程專業課程分析及啟示

韋四江 劉少偉 熊祖強 王成 陳曉祥 徐學鋒

摘要：在分析美國肯塔基大學采礦工程專業《露天開采設計和環境保護》課程的基礎上，認為其課堂教學具有老師備課充分、信息豐富、學生課后作業貼合工程實際特點，達到了學生學得會、用得上的目的。針對河南理工大學采礦工程《礦山壓力與巖層控制》課程，提出了發揮學生自主能動性，強化課后作業及設置課程設計的建議。

關鍵詞：肯塔基大學；采礦工程；課堂教學；課后作業；課程設計；

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（b）-0000-00

Enlightenment and Course Analysis of Surface Mining Design & Environment Protection in University of Kentuky

Wei Sijiang ，Liu Shaowei ，Xiong Zuqiang， Wang Cheng， Chen Xiaoxiang， Xu Xuefeng

（School of Energy Sceince and Technology， Henan Polytechnic University， Jiaozuo， Henan）

Abstract： Based on the analysis of Surface mining design & Environment protection in University of Kentuky， the course was charactered with surficent lesson preparation， rich information， homework with field background. The goal of the course is that students can learn and apply the knowledge and skill. To the course Mining pressure and strata control， the proposal includes promotion of students own initiative， homework and course design.

Keywords： University of Kentucky， Mining engineering， classroom teaching， homework，course design.

2014年11月至2015年5月，筆者受國家留學基金委地方合作項目資助，前往美國肯塔基大學進行為期6個月的訪學，期間旁聽了該校采礦工程專業《露天開采設計和環境保護》課程，感觸頗深。該課程所采用的教學方法、內容、手段等值得國內工科專業思考、借鑒。

1 課程分析

從課程特點及內容分析、教師準備（教師備課、教師上課）、上機實習（專業軟件-EXCEL、Maptek Vulcan、Carlson、Rockscience等）、學生課后作業、考核等方面展開分析。

（1） 課程內容及特點

Jhon Silva Castro為授課教師，工程實踐經驗豐富，他本科（巖土工程，1996年）、研究生（地質工程，2003年）均畢業于南美的哥倫比亞大學；博士（采礦工程，2012年）畢業于肯塔基大學。做過10年巖土咨詢師，博士期間繼續兼職礦業高級咨詢主管。在礦產資源儲量計算、邊坡穩定計算、爆破設計、露天及井工開采設計及規劃等方面有豐富的現場經驗。熟練掌握Rocscience software、Surpac Vision、VB、Plaxis和FLAC等軟件，并且能用Matlab進行編程。Jhon能夠將自己參與或相關的項目融入課堂中，使課堂增色不少。

露天開采設計和環境保護（Surface Mine Design & Environmental Issues ）課程，15周時間，每周3次，每次講授大約40mins。課程內容包括礦井地質、資源儲量計算、邊坡穩定、巖石力學及Rocscience軟件、AUTOCAD及Carlson軟件，礦區規劃、開發設計及Maptek Vulcan軟件、礦區道路設計、排水設計、生產計劃及設備選型、環境保護、開采成本核算等。美國教材較貴，因此僅指定基本參考書和手冊，更多的是大量的自學閱讀資料。課程內容更多的是方法、技能的學習和實訓，做到基礎扎實，畢業后能勝任工作。

（2） 課堂教學及輔導

雖然每周只有不到3個小時的上課時間，但Jhon需要花費大量的時間去準備，每次課一個文件夾，包含相應的閱讀材料（該課程沒有指定教材，而是指定了基本參考書）、課程有關的幻燈片、參考資料網站（如世界礦山信息網、美國煤礦產能網）、礦山及軟件學習視頻；課件沒有華麗的動畫及嚴格的時間規定。課堂學生23人，上課氣氛輕松活潑，學生如遇到不懂的地方，學生立即舉手示意，老師會停下來耐心作答。

肯塔基大學每位師生員工都有一個linkblue賬號，無線wifi信號全校覆蓋，Jhon把上課所用的資料上傳到自己的課程空間里，學生可以憑賬號下載。課后輔導以發郵件為主，郵件回復速度很快；如果需要當面討論問題，則要提前發郵件或電話預約。

（3） 上機實習

本課程涉及的軟件包括基本繪圖軟件AutoCAD及其二次開發礦業軟件Carlson、三維礦山開發軟件Maptek Vulcan、巖石力學軟件Rocscience和邊坡穩定分析軟件Slope，相關作業需要相應的軟件輔助完成，作業電子版發給Jhon，批改后返回。除了老師對相關軟件進行面授外，多數時間學生則在機房加班加點學習軟件、完成作業。

（4） 課程考核

課程注重過程控制，考核方式多樣化，包括作業（15%）、課程設計（15%）、課前測試（10%）、期中考試（30%）、期末考試（30%）；碩士研究生略有差異，作業和課程設計份額各減少5%，增加優化設計內容（10%）。正式課程之前，老師都會對上次課的重要內容進行小測試，時間3-5分鐘，回答后活頁紙張上交；每堂課結束前，作業都會隨課堂布置，類似于課程設計的作業計5次。如第1次課綜述，其作業為：為何要用露天開采，用自己的話寫個綜述；用圖表顯示最近8年來露天開采和地下開采的產量對比圖，并分析之；學生需要認真閱讀老師指定的參考書或論文，才能對較好的回答相關問題。老師僅指定基本相關的參考文獻、著作、手冊、網站等作為參考書，需要學生花費大量的時間去閱讀。其它作業：礦體模型計算、礦坑極限邊界計算、道路設計、邊坡穩定分析，這些作業類似國內高校的課程設計，不同的是需要在相關內容講授結束后以作業的形式完成，非常及時，讓學生能夠學得會，用得上。

2 啟示

我國的高等教育毛入學率超過15%，從“精英化”階段進入了 “大眾化”階段，但馬丁·特羅教授指出，大眾化階段不僅僅量的擴張，更重要的擴張后帶來的所有教育活動的預警[1]?？v觀高校1999年大規模擴招以來，國內多數高校工程教育存在人才供給與社會需求之間存在鴻溝、工程人才的培養目標定位模糊，培養模式趨同等方面的問題[2]。結合《露天開采設計和環境保護》課程的粗淺認識，對采礦工程專業課《礦山壓力與巖層控制》的啟示如下：

（1） 過程控制，考核方式多元化

國內的專業課往往為一考定終身，課程結束后，多數老師會根據考試的重點問題復習，所謂的劃重點，期末考試后，即還給了老師，教學效果不佳。因此，《礦山壓力與巖層控制》要借鑒《露天開采設計和環境保護》課程的課堂小測試、期中考試、課程設計、期末考試的考核模式，實施過程控制，相信定能取得好的效果。

（2） 還自由時空給學生

在美國，不止一次聽本科生、研究生說，自己本學期選了4門或5門課，累的夠嗆。因為課堂上老師講的內容較少，學生課后要花大量的時間去閱讀、完成作業及課程設計。相比之下，國內高校學生課堂排的滿滿當當，疲于應付，沒有太多的時間思考。因此，國內高校應削減不必要的考試課，如就業指導、形勢與政策、思想道德修養、法律基礎等課程，不是滿堂灌，而是充分發揮學生的能力，去調查社會存在的問題，運用知識提出解決的辦法。如采礦工程專業課《礦山壓力與巖層控制》，每周四個學時，應留出1個小時，讓大家去討論，提問題，提高學生參與思考問題的積極性。

（3） 注重作業和課程設計

隨課作業反映了講授的重點和難點，因此要布置結合工程實踐的作業和課程設計。《礦山壓力與巖層控制》課后作業不能完全反映當前的工程技術現狀，授課老師要結合當前礦壓控制的新設備、新技術，給出現場的工程背景，布置作業或課程設計（采場支護設計、巷道支護設計、礦壓觀測設計；具體工程地質條件來自礦井真實條件），調動學生思考問題和解決問題的能力。

（4） 專業課嘗試小班上課

我國的高等教育經歷了如下4個發展階段： 注重具體知識的傳統教育階段、擴充辦學規模的過渡階段和素素質教育、創新教育階段[3]。因此，培養高素質的工程技術人才成為當前工程教育的重點[4]。要改變專業課大班上課的模式，擯棄以班級數計算工作量的做法，為真正實現過程控制做好制度準備。

（5） 信息平臺

目前，微課、大規模在線開放課程（慕課MOOC，Massive open online course）在國內高校正轟轟烈烈的開展，但我們不能僅僅限于形式而忽略了實質[5]，需要大量的諸如制度建設、教學內容及評價等方面的建設。在相當長的時間內，網絡大學還不能取代傳統的教學模式，但網絡開放課程的做法值得借鑒。國內學校要構建網絡教學平臺，開展網上答疑、網上輔導、網上批改作業等教學活動，提高授課效果和效率。

3 結論

本文在分析美國肯塔基大學采礦工程專業《露天開采設計和環境保護》課程教學方法、教學內容、考核方式等方面的基礎上，對我國采礦工程專業《礦山壓力與巖層控制》課程提出了幾點意見和建議，希望能夠為采礦工程專業課教學提供有益的幫助。

參考文獻

[1]李斌，高春彥.大眾化教育背景下混凝土結構課程教學改革研究與實踐[J].東南大學學報（哲學社會科學版），2012，14（11）：111-112.

[2]白逸仙.社會需求導向的工程人才培養目標研究[D].武漢：華中科技大學，2007.

[3]劉曉華，劉宏升，王正，等.精英人才培養模式下教學實驗中心的建設與發展[J].實驗室研究與探索，2011，30（10）：99-102.

[4]瞿曌.美國工程教育對我國教育改革的啟示[J].理工高教研究，2002，21（6）：12-13.

[5]竇苗苗.MOOC本土化的適切性研究[J].教育發展研究，2015（7）：76-77.