面向創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的礦山壓力與巖層控制課程改革與實踐

關鍵詞：創(chuàng)新實踐能力；人才培養(yǎng)；礦業(yè)壓力與巖層控制；課程改革；三位一體協(xié)同教學模式

中圖分類號：G640" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）18-0066-04

Abstract： With the rapid development of coal science and technology， the coal industry has put forward higher requirements for the innovative and practical ability of mining engineering professionals. The course of Ground Pressure and Strata Control is a professional core course that closely combines theory and practice. It is imperative to carry out targeted course reform. Based on this， the course teaching team of Ground Pressure and Strata Control in Shandong University of Science and Technology updates the course content， adds \"key strata theory of strata control\" and ground pressure theory of developed countries in mining industry， and introduces strata control technology such as intelligent prevention and control technology of rock burst; it also innovates the teaching mode， puts forward the three-in-one collaborative teaching mode of \"target problem-oriented teaching + inquiry teaching + online and offline mixed teaching\"， enriches teaching resources， builds and constantly improves the ideological and political material library， teaching model library and teaching case library; it also carries out innovative practice， arranges project-based homework and guides active participation in innovative practice activities such as competitions， so as to meet the needs of industry development for talents with innovative practical ability， and also provide reference for the course reform of Ground Pressure and Strata Control in similar universities.

Keywords： innovation and practice ability; personnel cultivation; Ground Pressure and Strata Control; course reform; three-in-one collaborative teaching mode

建設國家人才力量，培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力，是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐。2017年，教育部積極推進新工科建設，先后形成“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”[1]。2021年12月，習近平總書記在《求是》雜志上發(fā)表《深入實施新時代人才強國戰(zhàn)略 加快建設世界重要人才中心和創(chuàng)新高地》重要文章[2]。2022年10月，黨的二十大報告對教育、科技、人才進行了“三位一體”的系統(tǒng)部署，并明確指出“全面提高自主人才培養(yǎng)質量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才”[3-4]。近年來，隨著“深地戰(zhàn)略”“雙碳目標”“‘十四五’礦山安全生產規(guī)劃”和“沖擊地壓源頭防治”等國家戰(zhàn)略或政策的提出，智能化技術、“雙碳”科技、礦山重大災害超前精準防治技術快速發(fā)展[5-7]，這對應用研究型高等院校提出了嚴峻挑戰(zhàn)，需要高校培養(yǎng)出具有礦業(yè)創(chuàng)新精神、工程實踐能力，能夠滿足社會和行業(yè)發(fā)展需要的高等人才。

礦山壓力與巖層控制是采礦工程專業(yè)的主干課程之一，被譽為“采礦方法創(chuàng)新發(fā)展的靈魂”。山東科技大學采礦工程專業(yè)的核心必修課程礦山壓力與巖層控制、具有非常悠久的歷史和特殊地位，是以宋振騏院士提出的“實用礦壓理論”體系為主線，工程教育認證標準和新工科建設為牽引，行業(yè)人才需求為導向的專業(yè)核心課程。自1978年宋振騏院士等編寫講義《礦壓壓力及控制》，開設了本課程，之后經過了起步（1978—1987年）、發(fā)展（1988—2003年）、改進（2004—2007年）、優(yōu)化（2008—2017年）和提高（2018年至今）五個階段，形成了融“課程內容、思政育人、行業(yè)需求”于一體的教學特色，如圖1所示。

新時代背景下具有創(chuàng)新實踐能力的人才是國家現代化建設的基礎性支撐，針對礦山壓力與巖層控制課程特點、存在問題，探索面向創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的課程教學方法勢在必行。

一" 課程特點

（一）" 課程內容量大，覆巖運動理論與巖層控制實踐關系復雜

礦山壓力與巖層控制課程內容分為覆巖運動基本規(guī)律、采煤工作面頂板控制、回采巷道頂板控制和礦壓災害及其防治等四大模塊，覆巖運動基本規(guī)律模塊主要講解礦山壓力與上覆巖層運動關系、覆巖運動時空演化規(guī)律等，采煤工作面頂板控制模塊主要講述采煤工作面支架-圍巖關系及合理支護強度確定方法，回采巷道頂板控制模塊主要講解回采巷道開掘及支護設計方法，礦壓災害及防治模塊主要講述沖擊地壓、頂板事故等災害的監(jiān)測預警及防治方法，如圖2所示。課程內容量大，覆巖運動基本規(guī)律模塊為傳遞巖梁等礦山壓力理論，其他三個模塊為采場、巷道和礦壓災害防治等巖層控制技術，由于覆巖運動理論抽象難懂和巖層控制技術應用條件多變，使得覆巖運動理論與巖層控制實踐之間的關系復雜。

（二）" 課程知識邏輯性強，與專業(yè)基礎學科內容關系密切

礦山壓力與巖層控制課程是采礦工程專業(yè)的核心課程之一，是以巖體力學為基礎，密切結合井巷工程、采煤學等專業(yè)基礎課程，與工程力學、安全工程等工程學科相互交叉、相互滲透，是我國礦山壓力與巖層控制領域研究成果和現場實踐經驗的集中體現[8-9]。課程涉及巖體力學性質、巷道布置、力學分析等內容，知識體系復雜、邏輯性強，尤其是礦山壓力理論部分，隨著其他教師授課內容的變化而優(yōu)化調整，進而便于學生理論掌握課程知識。

（三）" 課程實踐性強，工程條件復雜多變

礦山壓力與巖層控制課程作為典型的礦業(yè)類課程，以解決實際工程問題為目標，具有較強的實踐性。課程中的覆巖結構模型、力學模型等都是依據工程實際條件進行建立和求解的，當運用礦山壓力理論和巖層控制技術求解現場實際工程問題時，礦井地質開采條件復雜多變，在不同礦區(qū)、不同礦井，甚至是同一工作面的不同開采階段所面臨的工程問題都不一致。

二" 教學中存在的問題

（一）" 教學內容更新慢，難以滿足工程發(fā)展需求

礦山壓力與巖層控制課程內容涉及地質學、力學、采煤學等學科內容[10]，系統(tǒng)介紹了煤層開采引起的礦山壓力演化規(guī)律與巖層控制理論。但在目前教學中，教材內容更新緩慢，“普采工作面頂板控制設計”等內容和行業(yè)需求不相符合，課程教學中所采用的工程案例不具有典型性和代表性。同時，礦壓領域國內外研究的前沿內容、熱點內容和最新研究成果等也未引入課程教學中，致使教學內容與實際工程問題匹配度低，難以滿足工程發(fā)展需求。

（二）" 教學模式單調，難以保障良好的教學效果

目前，在礦山壓力與巖層控制的課程教學中，大多采用“教師主動授課，學生被動聽講”的傳統(tǒng)教學模式，這種教學模式主要在于任課老師將課程內容結合自身理解、相關工程經驗進行講解，而學生主要是憑借個人主觀喜愛程度進行被動聽講。當授課內容為復雜的覆巖運動時空演化規(guī)律、位態(tài)方程等理論性較強的內容時，學生更是以“聽”為主，很難積極投入到課程內容并主動進行思考，良好的教學效果很難得到保障。

（三）" 教學資源不足，難以滿足高階學習需求

礦山壓力與巖層控制課程內容主要是通過書本、文字類PPT進行授課講解，這種教學方法對于實踐性強、課程內容復雜的課程很難給予學生直觀理解，盡管具有一部分的3D演示動畫，但由于其只是和基礎內容相關，對于課程之外且與本課程相關的延伸內容較少，同時學生獲取礦壓領域最新研究成果、文獻等途徑較少，不能及時了解行業(yè)前沿內容，從而很難保障高階、優(yōu)秀學生的學習需求。

（四）" 教學活動匱乏，難以激發(fā)學生積極性與參與度

礦山壓力與巖層控制課程中涉及巖體力學性質測試、礦山壓力監(jiān)測等室內試驗由于其需要耗費較多的人力、物力和財力，很難讓每位學生獲得動手實踐的機會[11]。同時，由于課程的特殊性，學生在授課期間對于比賽、現場工程實踐等創(chuàng)新實踐活動參與較少，難以發(fā)揮學習的主觀能動性。室內試驗、比賽和現場工程實踐等教學活動的匱乏，使得很難激發(fā)學生的學習積極性和課程參與度。

三" 課程改革方案

（一）" 更新課程內容，提升內容高階性和內涵

新工科建設和工程教育認證標準的背景下，礦山壓力與巖層控制課程內容需要緊密結合煤炭科技研究熱點和行業(yè)發(fā)展需求，舍棄不合時宜的課程內容，增加新的課程內容。優(yōu)化課程體系，更新課程內容，以“實用礦山壓力理論”為核心主線，增加國內“巖層控制關鍵層理論”和美國、澳大利亞等采礦業(yè)發(fā)達國家的礦山壓力理論成果，引入并重視線上課程，使線上課程和線下課程相互融合、補充。結合當前“雙碳”科技、礦壓災害源頭防治技術等煤炭科技的發(fā)展趨勢，引入國內外熱點研究內容、前沿研究內容和最新研究成果等，融入沖擊危險性智能評價方法、沖擊地壓智能防治技術及裝備等巖層智能控制技術，提升礦山壓力與巖層控制課程內容的高階性和內涵。

（二）" 創(chuàng)新教學模式，激發(fā)學習主動性和潛能

新時代背景下礦山壓力與巖層控制課程的人才培養(yǎng)目標面臨著重新定位，要求任課教師著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，這就需要改變以往的教學模式，從“被動接受”向“主動探究”轉變。山東科技大學礦山壓力與巖層控制教學團隊創(chuàng)新設計了“目標問題導向式教學+探究式學習+線上線下混合授課”的三位一體協(xié)同教學模式，實現基于課程目標設計教學問題，學生帶著問題探究式自學，任課教師基于學生反饋線上線下混合授課，進而提升教學效果。三位一體協(xié)同教學模式強調了學生的主體地位，充分激發(fā)了學生的學習主動性和潛能。以《礦山壓力與巖層控制》教材中第8章煤層巷道開掘位置和時間為例，說明三位一體協(xié)同教學模式的組織實施情況，見表1。

（三）" 豐富教學資源，助力教學情景化和效率

基于礦山壓力與巖層控制課程教學資源不足的現狀，課程團隊融育人于課程教學全過程，以宋振騏院士等老一輩科學家精神、工匠精神為切入點，完善思政素材庫，引導學生崇尚科學、追求真理和創(chuàng)新精神；提高教學效果，以覆巖運動時空演化規(guī)律、典型礦井沖擊地壓防治技術體系等課程內容為原型，制作動畫模型、實物模型等，優(yōu)化教學模型庫，深化學生對于理論知識的理解；強化學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)，以國家能源安全重大需求、深地戰(zhàn)略、“雙碳”戰(zhàn)略等為指引，構建包括代表性科研成果、工程案例和學科前沿熱點的典型案例庫，將學科發(fā)展、行業(yè)需求與課程建設深度融合。持續(xù)優(yōu)化思政素材庫、教學模型庫，構建教學案例庫，豐富線上、線下教學資源，助力課程教學情景化，提升課程教學效率，如圖3所示。

（四）" 開展創(chuàng)新實踐，實踐中提高素質和能力

基于礦山壓力與巖層控制課程的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)目標，以東部礦區(qū)、西部礦區(qū)的典型礦井為實際工程背景，布置項目式作業(yè)，讓學生參與到項目中并完成相關任務，提高學生解決實際工程問題的創(chuàng)新意識和實踐能力；同時，引導學生積極參與中國國際“互聯網+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、“挑戰(zhàn)杯”中國大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽、全國高等學校采礦工程專業(yè)學生實踐作品大賽等創(chuàng)新實踐活動，著重培養(yǎng)學生的發(fā)現問題、分析問題、解決問題的實踐能力，在實踐中提高自身的素質和能力。

四" 實踐效果分析

經過多年的課程建設和教學改革，山東科技大學礦山壓力與巖層控制課程教學團隊基于學校應用基礎性人才培養(yǎng)定位和國家一流本科專業(yè)建設要求，以工程教育認證標準和新工科建設為牽引，以行業(yè)人才需求為導向，依據專業(yè)培養(yǎng)目標，任課教師以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力為目標，積極開展課程教學實踐工作，學生的課程參與度、知識掌握程度和綜合素質能力明顯提高。

2022—2024年，山東科技大學礦山壓力與巖層控制課程教學團隊承擔教育教學改革研究與實踐項目5項，發(fā)表教學改革論文6篇，新版教材和習題解答列入普通高等教育、煤炭高等教育“十四五”規(guī)劃教材，支撐獲得省級教學成果一等獎、二等獎各1項；指導學生獲“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等三大科技創(chuàng)新競賽國賽最高獎1項、省賽最高獎3項，全國高等學校采礦工程專業(yè)學生實踐作品大賽一等獎15項，其他競賽獎勵90余項，教學改革實踐效果較為顯著；2024年被認定為山東省一流本科課程。

五" 結束語

創(chuàng)新實踐人才是全面建設社會主義現代化建設的重要支撐。近年來，煤炭行業(yè)把握機遇、應對挑戰(zhàn)，“雙碳”科技、智能防控等理論技術快速發(fā)展，給礦業(yè)類高校課程教學提出重視創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的需求。山東科技大學礦山壓力與巖層控制課程教學團隊基于行業(yè)發(fā)展需求，更新課程內容，增加“巖層控制關鍵層理論”和采礦業(yè)發(fā)達國家的礦山壓力理論并引入沖擊地壓智能防治技術等巖層控制技術，提高內容高階性和內涵；創(chuàng)新教學模式，提出“目標問題導向式教學+探究式學習+線上線下混合授課”的三位一體協(xié)同教學模式，激發(fā)學習主動性和潛能；豐富教學資源，構建并不斷完善思政素材庫、教學模型庫和教學案例庫，助力教學情景化和效率；開展創(chuàng)新實踐，布置項目式作業(yè)和引導積極參加比賽等創(chuàng)新實踐活動，在實踐中提高素質和能力，全面提高學生的知識、能力和素質，為煤炭行業(yè)快速發(fā)展輸送高質量創(chuàng)新實踐人才。

參考文獻：

[1] 柯麗華，王巧稚，王其虎，等.“需求導向 價值塑造 職業(yè)發(fā)展”三位一體的采礦工程專業(yè)改革探索與實施——以武漢科技大學采礦工程專業(yè)為例[J].工業(yè)安全與環(huán)保，50（4）：78-81.

[2] 《求是》雜志發(fā)表習近平總書記重要文章 深入實施新時代人才強國戰(zhàn)略 加快建設世界重要人才中心和創(chuàng)新高地[J].公安教育，2022（1）：1.

[3] 崔名芳，管明雪，曹嬌妮.現代化強國新內涵建構：教育、科技、人才“三位一體”建設[J].牡丹江大學學報，2024，33（1）：1-10.

[4] 謝宇，殷祚炷，周丹.創(chuàng)新訓練項目培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2024，7（2）：173-176.

[5] 劉學生，譚云亮，寧建國，等.“雙碳”目標下高等學校采礦工程專業(yè)課程體系建設探索[J].高教學刊，2023，9（21）：62-65.

[6] 譚云亮，寧建國，李青海.“一帶一路”倡議下中蒙礦業(yè)人才培養(yǎng)國際化合作探索[J].煤炭高等教育，2019，37（6）：13-19.

[7] 劉學生，譚云亮，李學斌，等.煤礦智能化建設背景下高校采礦工程專業(yè)智能采掘技術基礎課程設計[J].中國多媒體與網絡教學學報（上旬刊），2021（7）：90-93.

[8] 黃慶享，杜君武，解盤石，等.“礦山壓力與巖層控制”課程思政育人探索與實踐[J].教育教學論壇，2022（5）：161-164.

[9] 胡國忠，許家林，軒大洋.全過程研討教學模式在“礦山壓力及巖層控制”課程中的探索與實踐[J].煤炭高等教育，2018， 36（2）：109-112.

[10] 解盤石，伍永平，王紅偉，等.“礦山壓力與巖層控制”課程思政教學與實踐[J].科教導刊（上旬刊），2020（25）：107-108.

[11] 王拓，常聚才.模型試驗在“礦山壓力與巖層控制”課程教學中的輔助研究[J].科教文匯，2023（4）：83-86.