新工科背景下采礦工程專業畢業實踐改造升級探索

王紅偉 解盤石 郎 丁 羅生虎

（[1]西安科技大學能源學院 陜西·西安 710054；[2]西安科技大學西部礦井開采及災害防治教育部重點實驗室 陜西·西安 710054；[3]西安科技大學理學院 陜西·西安 710054）

0 前言

新工科教育改革包含以下兩方面，其一建設新工科專業或專業方向，其二根據新工科教育范式的框架改造現有專業。[1][2]礦業是人類社會最古老的行業之一，是當代社會的命脈，采礦工程是礦業類專業之一，主要研究具有跨學科、跨產業特征的固體礦產資源開采，包含力學數學、機械制造、地質分析、經濟管理、計算機等學科技術，既要繼承傳統礦業方法理論，又要面臨現代采礦數字化、智能化的新發展趨勢，需用新理念、新技術、新思路、新模式、新質量的新型工程教育進行改造創新。

西安科技大學采礦工程專業旨在培育具有優秀思想品格、社會公德、專業職責、個人品德，培養具有身體素質和心理健康雙向提升、專業知識和興趣愛好齊頭并進、理論概念和實踐能力并駕齊驅，具有宏觀性、國際性專業視角，細致性、微差性觀察能力，掌握一定程度的力學、管理學、經濟學、環境保護知識，富有較強創新能力，能夠在采礦工程領域從事科學研究、教學、技術、生產和管理等工作的應用創新型高級專門人才。實踐教學環節是采礦工程培養創新式人才的關鍵路徑，基于“創新思路、學用相輔、強化能力”的實踐教育理念，構建了以基礎實驗增強專業理論、以綜合實踐增強設計能力、以創新訓練增強綜合水平的“三層次、三提升”實踐創新教學體系。畢業實踐作為該體系中的綜合實踐模塊，重點進行綜合設計能力訓練，提升學生分析和解決復雜采礦工程問題的能力。本文以采礦工程專業學生畢業實踐現狀為切入點，以新工科建設理念為指引，探索了基于新工科實踐教學的采礦工程畢業實踐改造升級路徑與措施。

1 傳統畢業實踐存在的問題

實踐教學是采礦工程專業教學的重要組成部分，畢業實習與設計屬于“新工科”實踐創新教學體系中的綜合實踐模塊，處于“三層次、三提升”體系中綜合設計能力提升層次，承接基礎技能和創新能力培養層次。目前，我校對采礦工程專業畢業實習和設計大綱進行了重新修訂，新大綱教學成效顯著，但是與工程教育專業認證標準還存在很大差距：

（1）畢業實習流于形式、難以注重實效，導致學生畢業實習處于認識層面、不求甚解，質量無法提高。我校采礦工程專業畢業實習在第八學期前四周開展，由學生聯系煤礦企業進行現場實踐，要求學生深入采掘工作面一線進行鍛煉，并為畢業設計開展礦井開采設計收集礦井基本地質資料。但在實際操作中，受到實習經費、實習基地、安全管理、交通食宿等多種因素限制，導致學生前往煤礦實習的各環節難以落實，無法利用四周的實習時間深入到礦井一線，無法接觸最前沿的工藝和設備，更無從深入了解工程實踐，在培養學生的工程意識方面存在很大不足，也削弱了學生在實習環節的新創造和新思想。

（2）畢業實習與工程實際聯系不夠緊密，設計形式單一，缺少創新。目前，采礦工程畢業實習主要采用煤礦實習形式，畢業設計主要采用礦井開采設計、礦井開采設計+專題兩種形式，畢業實踐地點、時間、內容、方式等形式較單一。通過調查問卷分析顯示，畢業實習地點選擇智能化礦井、特殊條件礦井、現代化礦井+煤礦機械設備制造廠的占比分別為26.6%、1%、72.4%，對井田開拓系統布置、采區巷道布置、采煤方法及工藝、礦井開采新技術等實習內容感興趣的占比分別為53.4%、12.2%、10%、24.4%，畢業實習與設計時間安排上采用現場實習（4 周）+畢業設計（12 周）、現場實習（2 周）+畢業設計（4 周）+現場實習（2周）+畢業設計（8 周）形式分別占24.4%、75.6%，煤礦實習、煤礦實習+校內虛擬仿真實踐、煤礦實習+校內虛擬仿真實踐+線上專家講座等三種形式的選擇占比分別為6%、6%、88%，選擇礦井實習+礦井開采設計、礦井實習+開采設計+專題、專題研究+畢業論文分別占23.3%、44.4%、32.3%。以上調查研究顯示，學生對實習地點、時間、內容、組織方式等選擇傾向多樣性、工程性、創新性。

（3）畢業實踐指導教師團隊結構單一，工程實踐能力欠缺。新工科教育改革中最大的薄弱環節便是教師工程實踐能力，盡管高校教師專業理論知識雄厚，但缺乏煤礦企業一線工作經驗，對煤礦采掘等各生產環節、智能采掘新技術及一線人才需求情況了解不透徹，教師工程實踐能力欠缺導致“填鴨式”教學格局，在實踐教學環節對學生的指導缺少煤炭市場需求和文化背景的綜合考量，致使學生對復雜采礦工程問題的分析和解決能力提升度不夠。

（4）實踐環節考評機制不健全，學生對畢業實踐重要性認識不足。實習指導教師難以精準掌握學生的實習過程，只能根據實習報告內容和格式規范成績、平時表現的主觀印象等給出成績，一般都能通過，導致學生對實習環節重視度不高、實習過程草草了事，達不到環節實習要求，實習報告內容局限于對礦井地質概況、開拓系統及采煤方法等內容的簡單描述，缺乏深入思考，對工程問題分析、創新技術認識不足。

2 畢業實踐改造升級路徑

我國高校“新工科”教育改革長期存在的一個難點是需求的行業人員素質與培養的人才專業性有落差。因此，基于成果導向理念在工程教育中的應用，采用“反向設計、正向實施”思維，根據新經濟煤炭行業發展的需求，優化了培養采礦工程人才方案，構建了以基礎實驗增強專業理論、以綜合實踐增強設計能力、以創新訓練增強綜合水平的“三層次、三提升”實踐創新教學體系（圖1）。畢業實踐處于該體系綜合層，主要提升學生綜合設計能力，據此，分別確定了畢業實習和設計的目標及其對畢業要求的支撐關系，畢業實踐重點支撐培養采礦工程專業學生分析與解決復雜采礦工程問題的綜合應用能力，涉及采礦行業職業道德與規范遵守、法律意識建立、管理與經濟決策技術與方法應用、設計與研究目標、內容和技術方案制定、通過撰寫任務計劃書等方法同專業人士和社會人員進行交流溝通來確定畢業實踐內容，并以上述要求為主，從畢業實踐教學模式、新型教師隊伍培養、智能實驗設備建立、考核監管管理模式等方面進行優化。

圖1 “三層次、三提升”實踐創新教學體系

3 畢業實踐改造升級措施

（1）以主動學習為根本，以目標為導向，以工程問題為基礎，探索多元化畢業實踐教學模式。采礦工程畢業實踐是綜合應用所學專業理論知識解決復雜采礦工程問題的一次大練兵。因此，根據畢業實踐模式單一問題，提出了畢業實習地點聚集-分散模式、畢業設計全過程周期模式、實習-設計“間隔式”畢業實踐教學模式，即“現場實習（2 周）+畢業設計（4 周）+現場實習（2 周）+畢業設計（8 周）”。基于“工程項目為導向、未來崗位需求為驅動”的理念，推出多種畢業實習與設計的組織方式，包括：煤礦企業實習+煤礦開采設計、煤礦企業實習+煤礦開采設計+實驗室研究+專題論文、實驗室研究+專題論文。通過專題設計形式給學生提供多種選擇，提高學生對專業知識的綜合運用能力，并能通過工程實踐進行創新改造。

（2）基于理論與實踐互補、資源協同，形成了虛實互補、線上線下混合式畢業實踐教學方法。虛是指借助云計算等大數據方法，采用網絡化技術手段進仿真化教學，實即在煤礦、煤機制造廠、煤礦研究院、設計院等單位完成畢業實習內容。線上主要由煤礦工程技術人員、科研院所研究人員通過騰訊會議等新媒體進行專家講座，線下主要由專業指導教師在設計室、實驗室進行畢業設計、專題研究的指導。

（3）建立校企融合與協同創新實習基地，培養“雙師制與雙師型”師資隊伍，通過校企合作的深入開展，促進工程應用型人才培養機制的建立。結合地方經濟和科學技術的發展情況，面向工程實際，進一步開展校內智能開采實驗平臺建設和校外實踐基地建設。依托采礦工程國家級教學示范中心和煤礦主體實驗大樓模擬礦井，通過自主研發、采購等多種手段，圍繞智能開采建設資源與開采環境虛擬仿真實驗平臺；涉及采礦、掘進、運輸、支護、采空區處理等工序智能化實驗平臺、生產過程控制可視化實驗平臺、信息傳輸網絡化實驗平臺和涉及生產管理與決策科學化的決策系統平臺等方面的建設。加大與陜西煤業化工集團、山東礦機集團等智能開采礦山開采及裝備制造企業的聯系，加快校外實踐基地建設。聘請煤礦企業骨干進行專業性案例分析講解，高校教師進行畢業設計指導，形成“雙師制”教師隊伍培養機制，同時，通過煤礦企業掛職鍛煉、應用性科學研究等形式提高高校教師的工程經驗，提高“雙師型”資質的教師比例。在“雙師制、雙師型”教師隊伍指導下，使學生高質量完成畢業實習與設計的目標。

（4）設置“開題、中期、查重、評閱、答辯”多維度全過程監管，細化管理模式。為了提高畢業設計成效，學院派遣專人對畢業設計具體流程和畢業設計全過程實施監管。畢業設計題目“量身定做、單人單題”，設計指導過程全記錄，對中期階段性成果展示不合格者，設置中期退出機制，畢業設計檢測的文字復制比在30%以內者，進入評審階段，由指導教師評審和專家評審合格者，進入畢業答辯環節。答辯評出畢業設計優秀與不合格者，分別從答辯成績前后10%擇選，并落實畢業設計淘汰機制，淘汰率不低于5%。

4 結語

結合教育部新工科建設和工程教育專業認證的要求，針對采礦工程專業畢業實踐環節存在的問題，進行了畢業實踐升級改造探索，并提出了具體升級改造路徑與措施，有效地提高了畢業實踐質量，豐富了新工科“三層次、三提升”創新實踐教學體系，對提升全國礦業類高校及采礦工程專業的畢業實踐內容和其教學質量提供了具有參考意義的新方法和新途徑。