采礦工程實踐教學(xué)模式改革
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摘要：針對采礦工程實踐教學(xué)現(xiàn)狀及問題，以提高實踐教學(xué)的質(zhì)量為出發(fā)點，重點改革集中實習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，初步構(gòu)建了“五位一體，階段遞進，虛實結(jié)合”的新型專業(yè)實踐教學(xué)模式。新模式在教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)組織等方面具有眾多優(yōu)點，已經(jīng)開始在采礦工程實踐教學(xué)中應(yīng)用，未來還將作為專業(yè)綜合改革試點中實踐教學(xué)部分重要的改革方向。
關(guān)鍵詞：采礦工程；實踐教學(xué)；教學(xué)模式
近年來，社會經(jīng)濟快速發(fā)展，市場改革不斷深化，高等教育實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，完成了由“精英化”向“大眾化”的轉(zhuǎn)變，對工程實踐創(chuàng)新型人才的需求不斷增加，對人才培養(yǎng)的質(zhì)量也提出了更高的要求。
一、采礦工程實踐教學(xué)現(xiàn)狀
煤礦大都是井工開采，不僅井下生產(chǎn)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，而且人員活動范圍和作業(yè)空間有限，對各個環(huán)節(jié)的要求也極其苛刻，稍有疏漏則可能導(dǎo)致非常嚴(yán)重的災(zāi)害事故。同時，煤礦安全生產(chǎn)又是對從業(yè)人員的應(yīng)用技能要求很高的行業(yè)，除非身臨其境且親手操作，否則很難完全理解和熟悉井下生產(chǎn)系統(tǒng)的立體空間特性，很難真正掌握和操持好必要的技術(shù)和裝備，使其發(fā)揮最大的效能和作用。鑒于煤礦生產(chǎn)的以上特點，在采礦工程人才培養(yǎng)過程中的實習(xí)環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。然而，由于煤礦生產(chǎn)對下井人員在安全上的嚴(yán)格管理和要求，加之受行業(yè)經(jīng)濟形勢的影響，企業(yè)對學(xué)生下井參觀、實習(xí)、跟班勞動多持不積極配合的態(tài)度，一是擔(dān)心學(xué)生下井影響正常的生產(chǎn)進程，二是顧忌一旦學(xué)生在井下發(fā)生安全事故要承擔(dān)責(zé)任，從而使學(xué)生在校外實踐這一重要的教學(xué)環(huán)節(jié)和人才培養(yǎng)活動遇到極大的阻礙和困難。目前全國涉煤高校的大學(xué)生下井實習(xí)很難安排到位，并且已經(jīng)愈來愈發(fā)展為常態(tài)化。實踐教學(xué)模式是實踐教學(xué)的各內(nèi)容環(huán)節(jié)在空間時間上的有機組合，是實踐教學(xué)活動具體的實施方案與開展步驟。目前采礦工程專業(yè)實踐教學(xué)模式仍然是20世紀(jì)80年代沿用至今的“三類三階段”實踐教學(xué)模式。學(xué)習(xí)過程中，基礎(chǔ)課和專業(yè)課有相應(yīng)的課程實驗，專業(yè)核心課有課程設(shè)計。從大學(xué)二年級開始，每學(xué)年分別安排有認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計。集中實習(xí)多采用井下參觀的方式進行。其中集中實習(xí)環(huán)節(jié)在專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容體系中占舉足輕重的地位，集中實習(xí)的質(zhì)量直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量。國際通用的實踐教學(xué)模式有：德國“企業(yè)主導(dǎo)型”模式[1]，加拿大“能力中心的課程開發(fā)型”模式[2]，英國“職業(yè)資格證書推動型”模式[2]，香港“工業(yè)訓(xùn)練中心型”模式[3]。
二、實踐教學(xué)模式的改革
1.新型實踐教學(xué)模式的構(gòu)建
結(jié)合人才培養(yǎng)過程中的實際條件和困難狀況，以提高實踐教學(xué)的質(zhì)量為出發(fā)點，重點對集中實習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進行實踐教學(xué)模式的改革創(chuàng)新，建立了“五位一體，階段遞進，虛實結(jié)合”的新型專業(yè)實踐教學(xué)模式?！拔逦灰惑w”是充分利用各種實踐教學(xué)平臺，將煤礦井下參觀、企業(yè)實習(xí)基地的實操車間演練、礦井實訓(xùn)中心操作、煤礦虛擬仿真模擬和現(xiàn)代礦井模型演示有機組合，共同用于集中實習(xí)，改變以往集中實習(xí)中只是單純煤礦井下參觀?！半A段遞進”是指以煤礦井下現(xiàn)場的實習(xí)為主，以現(xiàn)代礦井模型展示、礦井仿真體驗、礦井實訓(xùn)中心操作和實操基地演練為輔，從認(rèn)識事物的規(guī)律出發(fā)，對煤礦生產(chǎn)的參與程度及對煤礦的認(rèn)識程度，在認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)中的階段遞進，逐步深入，最終提高實踐能力。（1）認(rèn)識實習(xí)。專業(yè)認(rèn)識實習(xí)是學(xué)生入校后的第一次專業(yè)集中實習(xí)，目的是使學(xué)生初步認(rèn)識了解煤礦，對礦井的生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)有基本的概念，為后續(xù)專業(yè)課程增加感性認(rèn)識，為專業(yè)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課期間，配合教學(xué)內(nèi)容，通過等比例縮小的實物模型展示煤礦地面工業(yè)廣場和井下主要生產(chǎn)系統(tǒng)的概況，有效補充學(xué)生對教材知識的感性理解和認(rèn)識，特別是加強對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)（如通風(fēng)系統(tǒng)、采掘系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等）的空間立體感。實物模型展示主要配合相關(guān)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)穿插進行，課程結(jié)束后集中安排1次煤礦井下的實習(xí)參觀，加深對煤礦現(xiàn)場的印象和認(rèn)識。（2）生產(chǎn)實習(xí)。專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)是在專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)過程中或?qū)W習(xí)之后的集中實踐環(huán)節(jié)，通過專業(yè)理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，鞏固擴展和加深對專業(yè)理論知識的理解，鍛煉生產(chǎn)實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力，并培養(yǎng)學(xué)生的勞動意識。在學(xué)生具備基本的煤礦專業(yè)知識后，借助大型的煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)及裝備的虛擬仿真軟件，指導(dǎo)學(xué)生在電腦終端的虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，模擬井下各個生產(chǎn)系統(tǒng)的作業(yè)過程，并依次操作不同生產(chǎn)工序的裝備和儀器，以此來認(rèn)識和掌握煤礦生產(chǎn)的組織和過程，同時逐步了解和熟悉不同裝備的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本操作。在此基礎(chǔ)上，集中安排2～3次煤礦井下實習(xí)感受，現(xiàn)場觀看實際作業(yè)現(xiàn)場，親身體驗采掘組織與安全管理等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工作內(nèi)容。（3）畢業(yè)實習(xí)。畢業(yè)實習(xí)安排在學(xué)生完成所有理論知識之后，重點檢驗他們對理論知識的掌握程度，并為學(xué)生提供更多的實際動手操作機會，培養(yǎng)訓(xùn)練實際應(yīng)用能力，以利于畢業(yè)后可以在最短的時間內(nèi)熟悉并適應(yīng)煤礦生產(chǎn)環(huán)境，進入工作狀態(tài)，實現(xiàn)學(xué)校到企業(yè)的“無縫銜接”。畢業(yè)實習(xí)充分依靠聯(lián)合共建的校外實習(xí)實訓(xùn)基地，安排學(xué)生到實習(xí)基地的實操車間，按照井下采掘作業(yè)流程依次親自操作、調(diào)試各種機械、電器等裝備。與此同時，分批次安排學(xué)生到井下跟班實際參與生產(chǎn)作業(yè)，并結(jié)合具體問題進行畢業(yè)設(shè)計所需資料收集與準(zhǔn)備?！疤搶嵔Y(jié)合”有兩層含義：一是煤礦井下生產(chǎn)現(xiàn)場的為真實現(xiàn)場，實操車間、實訓(xùn)中心等為虛擬現(xiàn)場；二是實際生產(chǎn)現(xiàn)場、實訓(xùn)實操現(xiàn)場和礦井模型等為實物場景，礦井虛擬仿真系統(tǒng)演示為虛擬場景。集中實習(xí)過程中，充分發(fā)揮“真實現(xiàn)場”與“虛擬現(xiàn)場”、“實物場景”與“虛擬場景”的作用，虛實結(jié)合，提高實習(xí)質(zhì)量。
2.實踐教學(xué)保障平臺建設(shè)
實踐教學(xué)保障平臺是實踐教學(xué)活動開展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是實踐教學(xué)模式實現(xiàn)的載體，是實踐教學(xué)模式改革中最重要的配套設(shè)施。保障平臺的建設(shè)包括實驗教學(xué)示范中心、標(biāo)準(zhǔn)化實習(xí)基地及礦井實訓(xùn)中心。經(jīng)學(xué)校批準(zhǔn)，整合相關(guān)資產(chǎn)和設(shè)備，成立了安全工程實驗教學(xué)示范中心。在河南省高校重點實驗室培育基地建設(shè)項目“煤礦災(zāi)害預(yù)防控制實驗室”，安全工程國家級特色專業(yè)和采礦工程綜合改革試點專業(yè)等多個教學(xué)和實驗項目平臺的資助下，經(jīng)過幾年的建設(shè)，已經(jīng)發(fā)展成為總面積1400m2，儀器設(shè)備總價值900余萬元，包括礦井火災(zāi)防治實驗室、礦山壓力與巖層控制實驗室和數(shù)字化礦山實驗室等17個專業(yè)實驗室的綜合教學(xué)科研基地。數(shù)字化礦山實驗室是河南工程學(xué)院與中南大學(xué)及長沙迪邁科技有限公司聯(lián)合共建，利用現(xiàn)代化的多媒體交互技術(shù)，實現(xiàn)煤礦開采過程的數(shù)字化仿真，結(jié)合專業(yè)的礦山應(yīng)用設(shè)計軟件，可實現(xiàn)于煤礦地質(zhì)、勘探、資源估計、儲量計算、露天采礦和地下采礦設(shè)計，并可進行復(fù)雜礦井巷道系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)了多角度、可視化的直觀表達。礦井實訓(xùn)中心整體按照礦井實際尺寸等比例縮小設(shè)計建設(shè)。礦井系統(tǒng)采用立井、斜井混合開拓方式，巖層和煤層巷道采用目前廣泛應(yīng)用的支護方式，巷道斷面局部按礦井實際尺寸建設(shè)。所有機械及電氣設(shè)備都按照煤礦的實物配置，其中主要包括綜采液壓支架、采煤機、帶式輸送機運等。實際生產(chǎn)礦井的幾乎所有功能和元素都能看到，并能夠從全局上認(rèn)識礦井生產(chǎn)系統(tǒng)及礦井巷道的空間關(guān)系。目前建成并有效運行的校外實習(xí)基地共9個，重點建設(shè)了河南神火煤電股份有限公司、河南能源義煤公司新安煤礦、鄭煤集團裴溝煤礦、河南大峪溝煤業(yè)集團和河南鑫安利安全科技股份有限公司等5家標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化實習(xí)基地。
3.新型實踐教學(xué)模式的特點
新型專業(yè)實踐教學(xué)模式具有以下特點：（1）實踐教學(xué)方式的多樣性和全面性。充分利用各種實踐教學(xué)平臺開展實踐教學(xué)，開展多種形式的實踐，煤礦井下參觀、企業(yè)實習(xí)基地的實操車間演練、礦井實訓(xùn)中心實際操作、煤礦虛擬仿真模擬和現(xiàn)代礦井模型演示，增加學(xué)生實踐學(xué)習(xí)的興趣，提高實踐教學(xué)的效果。（2）實踐教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性和完整性。不同的實踐教學(xué)平臺從不同的角度展現(xiàn)礦井的系統(tǒng)要素，從工作面（巷道）的局部到礦井的整體，從開拓掘進到采煤工藝，從煤巖賦存到機械電氣，能夠全方位、多角度地進行觀察、了解和參與，克服以往集中實踐環(huán)節(jié)中的片面性和局部性。（3）實踐教學(xué)模式的合理性和新穎性。各種實踐教學(xué)平臺的有機組合，在認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)中參與程度的逐步深入，實踐認(rèn)識的逐步加深，符合事物的認(rèn)識規(guī)律，提高實踐教學(xué)的質(zhì)量。（4）實踐教學(xué)組織的開放性和可重復(fù)性。礦井實訓(xùn)中心最終的建設(shè)目標(biāo)是大型的煤礦科普基地，在條件允許的情況下，可以全天候隨時進行實踐教學(xué)的組織與安排。建設(shè)完成的“五位一體，階段遞進，虛實結(jié)合”的新型專業(yè)實踐教學(xué)模式，能綜合利用各種實踐教學(xué)平臺，具有眾多優(yōu)點，已經(jīng)開始在采礦工程實踐教學(xué)中應(yīng)用，未來還將作為專業(yè)綜合改革試點中實踐教學(xué)部分主要的改革方向，具有重要的應(yīng)用價值。
三、結(jié)束語
通過探索實踐，針對實踐教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題，以提高實踐教學(xué)的質(zhì)量為出發(fā)點，在實踐教學(xué)保證機制建設(shè)的基礎(chǔ)上，建立了“五位一體，階段遞進，虛實結(jié)合”的新型專業(yè)實踐教學(xué)模式。新模式具有實踐教學(xué)方式的多樣性和全面性；實踐教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性和完整性；教學(xué)模式的合理性和新穎性和教學(xué)組織的開放性和可重復(fù)性等特點，將作為專業(yè)綜合改革試點中實踐教學(xué)部分重要改革的方向。
參考文獻：
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作者：郭兵兵 吳金剛 單位：河南工程學(xué)院安全工程學(xué)院
