新工科背景智慧礦山建設采礦工程專業人才培養方案改革研究

劉波 何夢瑤 柳曉飛

（1.贛南科技學院，江西贛州 341000；2.江西理工大學應用科學學院，江西贛州 341000）

1 研究背景

第四次科技、產業革命對我國的高等教育培養人才提出了更高的標準和要求，“新工科”建設應運而生。“新工科”建設是對科技革命和產業革命的積極回應，是深化高等工程教育改革、是培養多元化與創新型的卓越工程科技人才的必然路徑。

綠色、高效、節能、智能化是傳統工業的發展方向，礦業領域也將迎來深刻變革。堅持以信息化、工業化互相促進相互協調，走出一條科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化道路，礦山行業的技術變革勢在必行。以大數據、人工智能為代表的第四次工業革命和產業變革以前所未有的發展速度、影響范圍改變著一切，與中華民族偉大復興進程形成歷史性交匯。通過利用人工智能、大數據、云計算、物聯網等為代表的高新技術的途徑，改造升級礦山行業現狀。加快我國智慧化礦山建設，已經成為礦業行業適新時代中國特色社會主義發展必然趨勢。

采礦工程類專業教學主要培養學生運用各種專業的理論知識和礦山開采過程中解決問題的能力。全國設置采礦類的高校數量不多，其現在的培養模式仍套用的是計劃經濟體制內的傳統培養方式。傳統的人才培養方式存在以下幾個弊端，首先，課程只是設置簡單，教材陳舊；其次專業面知識面涉及的方向較少，無法適應現代礦山技術的發展；最后實踐課程少，理論與實踐基本脫鉤，難以適應現代礦山行業對人才的需求。因此，積極探索新工科背景下改革，面向未來智慧礦山應用型人才，服務智慧礦山建設戰略發展新需求，培育新工科背景下智能開采人才，是我國金屬礦山行業轉型升級的需要，也必將成為采礦工程人才培養的新趨勢。

2 智慧礦山背景下采礦工程人才培養現狀及存在問題

目前，贛南科技學院采礦工程專業現有人才培養方案中對畢業生的要求基本是：掌握從事采礦工程專業工作所需要的工程基礎和專業知識，具備運用這些知識進行采礦工程涉及生產與管理，以及將這些知識用于解決復雜工程問題的能力。掌握采礦學科的基本理論和基本知識，掌握礦床開采、地下工程、基礎工程、工程施工、生產技術管理、應用研究與技術開發的能力，能夠綜合運用理論和技術手段設計解決復雜采礦工程問題的方案。人才培養方案中，涉及的核心課程主要有巖石力學、爆破工程、礦床地下開采、礦床露天開采、礦井通風與除塵、井巷工程、礦山機械與智能裝備、充填理論等，從采礦工程課程設置與進度安排表可出，培養方案對學生的專業基礎理論和工程實踐等十分重視，然而涉及礦業智能化發展的課程則較少。

通過培養人才方案課程設置可以得出，課程專業涉及的廣度及深度均不夠，知識結構體系不完整。課程設置的先天不足導致培養的學生基礎理論學習和行業應用實踐脫節的問題，學生的工程實踐能力和應用創新能力較低。采礦工程專業人才培養模式的效果不理想，畢業生難以完全適應中國特色社會主義市場經濟發展。因此，智慧礦山建設應作為重點課程予以完善。

表1 采礦工程專業主要課程設置與教學進度安排表

3 智慧礦山建設目標

智能礦山基于現代智能化理念，關注效率問題、安全問題和效益問題，智慧礦山是基于物聯網、云計算、大數據、人工智能等技術，集成各類傳感器、自動控制器、傳輸網絡、組件式軟件等，形成一套智慧體系，能夠主動感知、自動分析，依據深度學習的知識庫，形成最優決策模型并對各環節實施自動調控，實現設計、生產、運營管理等環節安全、高效、智能、綠色的礦山。

智慧礦山是以礦山數字化、信息化為前提和基礎，對礦山生產、職業健康與安全、技術支持與后勤保障等進行主動感知、自動分析、快速處理，智慧礦山的建設最關鍵就是實現礦山安全、高效、綠色回采。

智慧礦山的建設目標主要有以下幾個方面：

（1）通過信息互聯網技術，建立礦山生產、經營、管理全過程、全流程的智能化管控平臺，實現對礦山的動態監控，做到資源共享和統一管控，不斷提高礦山的經濟效益和行業競爭力。

（2）利用GIS 和BIM 技術，為智慧礦山應用提供三維一體化的服務、礦山工程及設備的全生命周期管理等服務和工具實現礦山數字孿生。

（3）全面感知井下人、機、環等的位置、狀態，并可以對設備進行控制。提升企業智能化安全管理水平，通過智能視頻、人員定位等技術。通過軟件定義，實現井上下人機、環、管信息的強實時關聯、融合與智能聯動，實現本質上的安全目標。

（4）利用大數據、視頻圖像處理、數據挖掘等技術，對礦壓預測、應急事故實現動態管理，提高數據管理推送的準確性，提高可視化礦山的建設水平。升級礦山的安全、生產、經營的智能分析、自我學習與輔助決策。提升企業的綜合競爭力，同時緩解礦業人員流失、人才短缺的問題。

4 智慧礦山人才培養路徑

隨著智慧礦山的不斷推進，對采礦工程專業人才的需求更加迫切，這就要求學校要進一步修訂和完善人才培養方案，構建符合礦業發展的智慧采礦人才培養模式。主要從以下幾個路徑進行改革探索：

（1）明確人才培養新目標。通過對多家礦山企業的調研，智能采礦人才必須具備現代智慧礦山開采技術、軟件工程、數據處理、運營管理等知識基本原理及其應用能力。新工科下采礦工程專業的人才培養目標應具有正確的世界觀、人生觀、價值觀，愛國、誠信、友善、守法，具備良好的人文科學素養、社會責任感和職業道德，人格健全完善、崇尚科學，德才兼備、知行合一。掌握采礦學科的基本理論、現場的實踐操作、智能化開采技術等，綜合運用理論和技術手段解決復雜問題的方案。

（2）智慧礦山培養重置。未來礦山行業的人才不僅需要具備最基本的專業方面的知識，還需具備礦山智能機器人、人工智能技術與應用、電氣自動化、現代通信、傳感與信息技術、人工智能等專業領域。現有人才培養方案中，大部分智慧礦山所需要的技術均未開設相應的課程，培養的人才難以滿足礦山行業發展的需要。所以專業課程的調整顯得尤為必要。課程體系建設上增加《工程測量與3S 技術》、《python語言》、《礦山物聯網技術》等專業基礎課程的學習。在專業核心課程，將引入新概念和新技術，設置《智能采礦學概論》、《礦山機械與智能裝備》、《智能礦山管理信息系統》、《礦山現代測試技術》、《采礦過程數值模擬》、《數字軟件建模與應用》等課程。形成完備的、相互融合的適應智慧化礦山建設需求的課程設置。

（3）組建跨學科、高層次的優質師資團隊。智慧化礦山涉及多領域、多學科相互交叉與融合的學科。因此，需要跨學科、跨部門、跨單位組建授課教師團隊。鼓勵教師到礦山企業部門以技術顧問方式鍛煉，深入基層開展調研，了解礦山企業的實際需求，提升師資隊伍整體實戰化能力和授課水平。

（4）精心打造采礦工程智能實驗教學平臺與實習基地。加強學科平臺建設，包括科研平臺和教學平臺，沉浸式和交互式虛擬仿真實驗教學，模擬井下實踐過程，完成實踐操作。構建“產學研”為一體的人才培養機制。以“校企合作”和“校際合作”的模式共同建立智慧礦山實訓教學系統實驗室和實訓基地。智能采礦人才培養需要礦山企業的深度參與，積極與智慧礦山建設示范企業。如與銅陵有色集團有限公司、安徽省廬江龍橋礦業等建立了長期的合作關系，并建立了穩定的實習基地。

5 結束語

在新工科建設背景下，智慧礦山課程建設將為礦業人才培養體系完善和礦業工程智能轉型提供良好基礎。同時，地方高校應結合自身資源優勢，緊追行業發展形勢，以智慧礦山發展為契機，完善礦業人才培養體系，為未來礦山行業提供基礎扎實能力卓越的采礦科技人才發揮應有的作用。