基于目標培養的瓦斯地質方向課程體系建設

張明杰　鐘福平　閆江偉

摘要：瓦斯地質方向課程體系建設是河南理工大學培養本科層次瓦斯地質方向人才、為煤礦瓦斯治理、煤層氣規模性開發提供智力支撐的保證。根據課程體系構成和特點，制定并認真執行了達成培養目標的保證措施，從加強地質基礎課程、專業核心課程模塊建設、增強實踐教學環節、強化教師工程背景等方面開展課程體系建設。其中，針對專業培養實驗實習模塊建設，通過加強專業課程實驗實習針對性、遴選指導教師、優化實習實驗過程等環節來確保實驗實習效果。經過三年多的課程體系建設，較好地實現了瓦斯地質方向的預期培養目標。

關鍵詞：培養目標；瓦斯地質；實習實驗；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）04-0070-04

一、瓦斯地質方向培養目標

瓦斯地質學科是河南理工大學與其他煤炭類院校、科研單位瓦斯地質方向科研、教學人員在探索煤礦瓦斯地質規律，研究煤與瓦斯突出、瓦斯噴出等災害預測與防治理論技術，開發煤層氣資源工作中共同創立并發展的一門交叉學科。在瓦斯地質學科逐步完善的歷程中，通過研究生學位教育，培養了部分瓦斯地質理論與應用方向的碩士、博士研究生等較高層次的瓦斯地質人才，但在本科層次瓦斯地質人才培養方面，基本屬于空白。河南理工大學為了滿足目前我國煤礦安全生產實際需要的瓦斯地質專業人才和瓦斯地質學科的未來發展，2012年在安全工程本科專業的基礎上開設了瓦斯地質方向。

瓦斯地質方向培養目標是：培養具備專門從事安全工程設計、研究、檢測、評價、監察和管理等工作能力，具有較強的創新精神和一定研究能力的高素質復合應用型工程技術專業人才。其就業與深造的方向主要有兩方面：一是煤礦瓦斯地質與瓦斯治理技術、科研與管理；二是煤層氣資源勘探與開發技術、科研與管理。

為了更好地實現培養目標，負責該方向培養任務的河南理工大學瓦斯地質研究所開展了“安全工程專業瓦斯地質方向課程體系建設”教育教學改革研究與探索。

二、瓦斯地質方向課程體系構成與特點

瓦斯地質方向課程體系是根據其培養目標進行的有計劃、有系統的課程安排。課程內容安排既能反映出瓦斯地質學科的主要知識，又要符合知識發展的規律、當前安全科學與工程專業要求；通過合理安排各門課程之間的結構，課程開設的先后順序，促使各門課程之間銜接有序，使學生通過課程的學習與訓練，獲得安全科學與工程專業瓦斯地質方向所具備的知識與能力，以達到培養人才的目的。因此，課程體系除滿足安全工程專業必需的基礎課、專業必修課，如：安全學原理、人機工程學等課程，此外，還應包含夯實基礎、突出特色、注重實驗實踐環節、培養工程與科研能力等方面培養要求的課程[1，2]。

1.夯實方向基礎。為滿足瓦斯地質方向的培養目標，保證學生獲得較強的創新精神和一定研究能力的專業基礎知識，使學生不僅能夠掌握工程專業的知識和技術，還具備不同的工程環境背景下環境條件規律分析、技術研發的基礎，在課程體系設計上需開設足夠的專業基礎課。由于本專業方向畢業生就業或深造主要在煤礦瓦斯地質與瓦斯治理技術、煤層氣資源勘探與開發技術領域，因而，在課程體系中開設了構造地質學、煤地質學、巖石力學、流體力學等與影響煤礦瓦斯（煤層氣）生成、儲存、運移與排放有關的主干課程作為專業基礎課。

2.突出方向特色。河南理工大學安全科學與工程專業是以培養煤礦安全技術管理與研發等人才為主的工科專業，瓦斯地質方向的課程設置需突出服務地礦特色，使學生掌握煤礦安全生產的科學原理、方法和技能，礦井各類自然災害發生的地質條件和開采技術條件，以及由開采采礦誘發的流體、固體應力場的變化和參數特征。因此，礦井地質與礦井水文地質、礦井開采、瓦斯地質學、地質勘探工程、礦山壓力與頂板控制、礦井瓦斯防治、礦井瓦斯抽采等基本知識、基礎理論應等專業特色在課程體系中處于突出地位。

3.完善實驗實習環節。地質學以地球為研究對象，具有很強的實踐性，存在空間的廣泛宏觀性與個體微觀性、不同尺度地質單元的整體性與差異性、地質事件時間的漫長性與瞬間性、地質過程的復雜性與有序性等特點，因此，有關地質學課程的實習環節既需要實驗室實驗，又需要野外實習。實驗室煤巖標本的宏觀結構特征、光學力學性質觀察鑒定，以及礦物、巖石的顯微實驗是重要內容，野外觀測獲取第一手的資料是認識地質現象、積累野外或礦井現場工作經驗、開展地質學研究的起點。這部分課程的實習實驗可以分為課程實驗和現場綜合實習兩部分，在設計課程體系時需充分考慮[3]。

方向特色課程是本方向的專業必修課，是理論、實踐、技術法律規范緊密結合的應用型知識和技術，其學習需要在學習專業理論的基礎上，結合先進的裝備設備、儀器儀表，具體開采技術條件和礦井地質條件，進行現場實習。對于此類課程的實驗實習，除課堂開設的實驗內容外，課程體系中安排了為期四周的生產綜合實習。

安全科學與工程專業是培養工程應用型人才，在全部課程學習之后，需整體鞏固所學的知識，結合實際條件加以綜合運用，培養和提高分析、解決安全工程（瓦斯地質方向）專業問題的能力和素質，豐富煤礦地質、采掘工程和通風安全、瓦斯防治、瓦斯地質特征等實際生產知識技能，因此，設計了為期四周的生產現場畢業實習。通過畢業實習，對礦井安全生產的全面認識，廣泛收集礦井地質、通風抽采、開拓開采、防治突出防治水等技術資料作為為畢業設計需要的資料。

4.培養工程與社會以及基礎科研能力。河南理工大學安全工程專業培養目標的基本定位是培養具有較強的創新精神和一定研究能力的高素質復合應用型工程技術專業人才，目前，普遍認為工程應用型創新人才是介于學術型人才和技術技能應用型人才之間的創新人才，具有寬厚的基礎理論知識、專業知識和技術推理能力，具有較強的工程意識、實踐能力、自主學習能力和系統思維能力，具有團隊協作和溝通交流能力，具有工程設計和創新能力[3]，因此，瓦斯地質方向課程體系中關于工程與社會以及基礎科研能力培養是一項重要內容。課程體系建設從四個方面實現該方面的培養工作：一是專業課講授時增加與課程相關技術的國、內外研究現狀、發展方向、存在問題與不足，以及先進的儀器設備；課后作業具有一定比例的分析題。二是課程設計參考教學內容，進行簡化條件下的科研課題模擬，如：瓦斯地質學課程設計將地質條件設定為單一構造（或單斜構造）、范圍為單個工作面、瓦斯參數較理想較少、煤層穩定的簡化條件，培養學生具有初步的分析問題、解決問題的科研工作的能力。三是利用野外與現場實習，包括野外地質實習、生產實習、畢業實習等，將學生分成3-5人一組的若干小組，將現場的具體條件交給學生，讓學生既相互合作，又彼此獨立地完成參數觀測、數據收集整理、實習報告編寫，培養學生動手能力和科研合作能力。四是在畢業設計中布置部分專題，如礦井防突專項設計、礦井抽采系統設計、井田瓦斯地質規律研究與瓦斯地質編圖等，培養學生的工程設計和科研創新能力。

三、實現培養目標的保證措施

為達成瓦斯地質方向培養目標，課程體系建設從加強地質基礎課程、專業核心課程模塊建設、增強實踐教學環節、強化教師工程背景等方面開展工作。

1.加強基礎課程教學效果。由于專業培養目標主要是煤礦瓦斯地質與瓦斯治理技術、煤層氣資源勘探與開發技術的科研與管理，涉及到地質構造、地層、礦井水文地質等諸多的地質學基本知識和基本理論，要求學生具有較扎實的地質知識，因而，在設計課程體系時就需要充分考慮地質學的相關課程。專業核心課程安排了地質學基礎、煤田與礦井地質，專業基礎課安排了構造地質學、礦井地質學等課程。通過這些課程的學習，使學生的地質學知識在廣度和深度上能夠基本滿足專業學習的需要。

2.專業基礎課程和專業核心課程模塊建設。瓦斯地質學科的學科屬性和社會需求及學科專業的基本要求和培養目標，使得瓦斯地質方向課程必須融合礦業安全、采礦、地質等專業課程。如何保證專業基礎課程和專業核心課程學時數、所占學分比例、課程開設先后時間與銜接順序等，成為課程建設的重要問題，為此，就需要開展專業基礎課程和專業核心課程模塊建設。課程模塊建設以七門專業核心課程為模塊核心，按照課程內容銜接為順序，輔以配套的專業基礎課或者專業課，設計成四個模塊，分別安排在第四到第七學期，各模塊情況見下表1。

3.加強專業培養實驗實習模塊建設。專業基礎課程和方向特色課程中的地質部分是瓦斯地質方向的基礎，做好實驗實習教學工作對于達成專業方向培養目標，是瓦斯地質方向課程體系建設十分重要的內容和環節，為此，依據課程內容和教學進度，開展了實驗實習模塊建設。

（1）專業課程實驗實習的針對性。專業課程實驗實習的針對性是提高專業課程教學效果、實現培養目標的重要保證，因此，在專業課程實驗實習設計中根據課程特點分別安排了課程實驗、課程野外實習、課程設計，以及生產實習、畢業實習等形式多樣、針對性強的課程體系建設內容。如在《地質學基礎》課程中安排了2學時的實驗教學，讓學生初步掌握常見的造巖礦物的基本特征及鑒定方法、三大類巖石的基本特征及鑒定方法，另外，還設計了為期一周的課程野外地質實習，讓學生增加對礦物、巖石、地層、地質構造的感性認識和自然界地質現象的多樣性、復雜性，使學生能夠將課堂上抽象的內容與自然界的實際結合起來，可以培養學生的邏輯思維能力和地質思維方法，提高獨立思考和判斷的能力，同時還能增強同學們的學習興趣，使枯燥的理論知識變得生動，容易理解和記憶，使之對地質學科有更全面的正確認識。此外，《煤田與礦井地質》、《礦井開采》、《瓦斯地質》等13門專業必修課和選修課安排了共計了46學時的課程實驗課；《瓦斯地質》、《礦井通風與除塵》、《礦井瓦斯防治》等3門安排有課程設計，充實了實踐教學環節。

為鞏固專業課的學習效果，使學生對生產礦井的安全生產技術管理和生產系統取得初步認識、對礦井通風和礦井瓦斯防治工作全面系統初步了解、掌握關于礦井瓦斯賦存、礦井瓦斯災害、礦井水災、礦井火災等影響因素與主控因素的基本研究方法，在大四上學期安排了為期4周的煤礦井下生產實習，這也有助于學生對煤田井田區域構造與煤系的認識、掌握。

此外，為使學生全面了解掌握生產礦井的開采技術條件與瓦斯地質條件，礦井的各大生產系統，礦井通風與瓦斯治理工作的技術法規、工程設計、技術措施編制，以及礦井對新進大學生的管理培養模式、素質要求，為順利完成畢業設計（論文）打好堅實基礎，在大四下學期初安排了為期四周的畢業實習。

（2）確保實驗實習效果。為確保專業課程實驗實習效果，課程建設對實習實驗大綱、指導教師、實習實驗指導過程、實習實驗報告編寫等各個環節做了嚴格規定。在實驗實習之前，讓學生預習、熟悉制定好大綱的內容及要求；實驗實習結束后，應在規定的時間內，根據報告編寫格式與要求，在老師的指導下完成實習實驗報告，并最后由老師完成報告的審閱工作。此外，畢業實習還需要根據實習內容及資料收集情況，確定畢業設計（論文）的選題。

對于課程野外實習、生產實習，遴選指導教師、優化實習實驗過程則是保證實習效果的關鍵。

其一，遴選指導教師。由于野外實習、生產實習具有明顯的工程與實踐性，因而，要求指導老師必須具有一定的工程實踐背景。如果教師缺乏工程實踐經驗和能力，就很難用工程中的實際問題來充實課堂教學內容，將會影響學生的工程實踐能力和創新能力培養，就難以保證實驗實習效果[4]。在進行《地質學基礎》野外實習時，將實習地點選在全國著名的登封地質實習基地，精選了8條與瓦斯地質方向關系密切的實習路線，對于實習指導老師，除要求具有一定的地質知識背景外，還要求具有一定的工程背景。在學生進行生產實習時，聘請當地大型國有煤業集團的地質副總工程師現場講授有關煤田地質構造及演化知識；而針對礦井生產系統、通風系統、瓦斯抽采系統、礦井瓦斯防治技術管理與技術措施等內容，則聘請煤礦具有高級職稱的總工程師、副總工程師講授。

其二，優化實習實驗過程。實習實驗過程是實習實驗的關鍵環節，經過優化，完善合理的實習實驗過程可達到事半功倍的實習效果。在進行課程體系建設中，對于野外實習、生產實習、畢業實習，都提前制定了實習實驗程序，并在實習實驗過程中嚴格執行[5]。以《地質學基礎》野外實習為例，嚴格按照實習動員會、指導教師集體備課、實習路線安排、實習報告評閱等過程完成整個實習的所有環節。

實習前的動員工作是關鍵環節。實習前召開全體參加實習師生的動員會，由實習老師講解野外實習的目的意義、實習地區總體概況及實習內容，介紹實習老師、學生分組情況、實習路線與日程安排，以及野外工作方法、實習紀律、安全注意事項，提出實習的具體要求，對學生進行基本訓練。

指導教師集體備課是保證實習質量的保證。由于地質學具有很強的實踐性，地質現象的宏觀性與個體微觀性、整體性與差異性，因而，要求現場講解老師需要掌握每一條實習路線所講授的知識點、包含的地質現象及地質現象的解釋，并結合學生在課堂學到的理論知識，將其有機地聯系起來進行講授。因此，在2012年，參加實習的所有指導老師進行了現場集中備課，對于新進的教師，在掌握實習路線的知識點講授前，只能作為隨隊教師進行備課，在確保能進行講授的基礎上，才能作為實習指導教師進行現場講授。通過這種方式備課，有效地保證了學生的實習效果。

四、階段性建設效果及改進方向

自2012年河南理工大學成立瓦斯地質方向以來，基于目標培養的瓦斯地質方向課程體系建設已經進行了3年多，已有3屆本科畢業生。雖然2013年以來煤炭行業走入低谷，河南理工大學的地礦特色學科受到一定程度的影響，但從瓦斯地質方向畢業生的就業與考研情況分析，基于目標培養的瓦斯地質方向課程體系建設取得了令人滿意的效果，就業率和考研率分別達到98%及40%以上。其中，除部分進入煤炭行業工作外，部分進入中鐵、中建公司，個別地質學課程優異的進入省級水資源工程建設與管理局；考研情況連年取得好成績，考研成功率每年超過30%，最高年份甚至超過50%，超過了安全工程其他方向。

雖然基于目標培養的瓦斯地質方向課程體系建設取得了一些成績，但由于瓦斯地質方向成立時間短，課程體系建設經驗不足，加之當前倡導的新工科建設，在瓦斯地質方向課程體系建設中還存在許多不足，今后瓦斯地質方向課程體系建設將按照新工科建設要求，在深部礦井瓦斯治理、煤層氣開采、非常規天然氣等方面的課程體系建設與人才培養上多做有益探索和嘗試。

參考文獻：

[1]高玉坤，周玉鵬，黃志安，等.安全工程專業實驗課程改革與實踐[J].實驗技術與管理，2016，33（12）：218-220.

[2]閆江偉，張明杰.安全工程專業瓦斯地質方向課程體系建設優化[J].學科探索，2017，30（10）：57-59.

[3]陶樹，唐書恒，許浩，等.新能源地質與工程專業方向課程體系改革[J].中國地質教育，2017，26（3）：53-56.

[4]劉有耀，蔣林，杜慧敏.工程應用型創新人才培養模式研究與實踐[J].高等工程教育研究，2015，5：76-81.

[5]王蔚，張明杰.瓦斯地質專業野外實習教學探討[J].教育教學論壇，2017，46（11）：34-35.

Abstract：The course system construction of the gas geology direction is an assurance that Henan Polytechnic University cultivates undergraduate gas geology direction talents，and provides intellectual support for the management of coal mine methane and the development of CBM.According to the composition and characteristics of the curriculum system，we have formulated and carefully implemented the assurance measures to achieve the training objectives.We have established the curriculum system from the aspects of strengthening the basic geological curriculum，building core modules of specialized courses，enhancing practical teaching，and strengthening teachers' engineering background.Among them，aiming at the construction of professional training experimental practice modules，the effectiveness of the experimental practice is ensured by strengthening the orientation of professional courses，selection of instructors，and optimizing the experiment process.After more than three years of construction，the expected training objectives of the gas geology direction are well achieved.

Key words：training objectives；Gas Geology；practice experiment；course system