基于“寬采礦”的《采礦學》課程教學改革與實踐

陳輝 張東升 張志強 呂金星 李虎威

摘要：基于我國采礦工程專業培養現狀和新疆礦產資源特征，在分析《采礦學》課程的性質、特點和面臨諸多挑戰的基礎上，建立以培養“寬采礦專業人才”為目標、“優化課程內容”為基礎、“采用多種教學方法”為手段的特色課程體系。具體措施為：教學內容模塊化，突出新疆礦山特色，達到精而全；在教學方法上，采用互動式、案例式和啟發式等教學手段，調動學生學習的積極性和創新能力，取得了很好的教學效果。

關鍵詞：寬采礦專業人才；課程體系；模塊化教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）36-0147-03

目前我國采礦工程專業的培養模式仍沿用上世紀50年代前蘇聯培養模式，將采礦工程專業分為煤礦開采（露采、地采）、金屬礦床開采（露采、地采）、非金屬礦床開采專業，以學生畢業后能勝任某一采礦專業方向的工程技術管理為目的，專業知識面相對狹窄；美國、加拿大等國采用重基礎、寬口徑的采礦人才培養模式，培養方式靈活、教學內容綜合和學科交叉，使學生成為一專多能的復合型人才。在現行的就業、用人制度下，培養專業知識面窄的學生已難以適應科學技術發展和礦山企業“多元化”經營的需要。

新疆發現礦產有138種，占全國探明礦種的82%，其中煤炭資源預測儲量（2.19萬億噸）居于全國之首，金、銅、鐵等10種金屬礦床儲量居全國前列，已成為我國十分重要的資源基地接替區和戰略資源儲備區，隨著礦業開發現代化、數字化水平的不斷提高，急需高素質復合型采礦專業人才。因此，新疆大學采礦工程專業在以金屬礦開采方向為主的2008版培養方案基礎上，制訂了以培養“寬采礦”專業人才為目標的2012版培養方案，培養具有露天開采、煤炭地下開采、金屬礦地下開采和礦山安全四個方面的專業能力，主要培養基礎寬、能力強、素質高，具有創新意識和初步創新能力，能在固體礦床開采和礦山安全領域從事生產、管理、設計等方面工作的高級工程技術人才。“寬采礦”人才培養核心主要體現在《采礦學》課程體系的建立和實踐上。隨著教學改革和《采礦學》精品課程建設深入開展，如何保證“寬采礦”課程教學質量、培養實踐創新人才，科學、系統地建立課程體系是亟待解決的問題。

一、“寬采礦”《采礦學》課程的性質與特點

《采礦學》是高等學校采礦工程專業的“標志”與“招牌”課程，是培養目標中“具有專業素質與技能、理論知識、實踐能力與創新意識”的核心專業課程，也是采礦本科生就業的“看家本領”課程。通過“寬采礦”課程的學習，使學生具備固體礦床（煤礦、金屬礦）開采（露天、井工）的基本知識、原理和掌握基本技能，了解學科的現狀及發展趨勢，具備根據礦床地質條件選擇及設計合理的開拓方法、開采方法和開采工藝的能力，為從事礦業工作打下堅實基礎。

《采礦學》是一門較為抽象又具體的、課程內容多又偏重實踐的課程。“寬采礦”課程的明顯特點為：（1）課程領域覆蓋面廣，其涵蓋礦床開采、爆破工程、井巷工程等多課程知識。（2）專業性強，可能一個概念、工藝、方法，需要歷經很長時間講授、學習，且初學者不易入門和接受。（3）學科知識交叉性、綜合性強，需應用多學科知識綜合分析、解決采礦問題。（4）實踐性強，采礦理論依托采礦工程實踐。（5）時空關系強，在時間上，采掘工序相互依存，周而復始；在空間上，工作場所不斷移動，以致形成錯綜復雜的生產系統。（6）學科發展變化快，設備、技術、采礦方法、工藝和理論不斷更新。授課內容多而課時有限，因此，《采礦學》課程特點決定講授及學習具有相當難度性。

二、“寬采礦”采礦學課程體系面臨的挑戰

基于新疆礦產資源優勢、發展需求以及高等工科教育發展要求，培養高起點、高素質且具有創新能力的采礦專業人才，課程體系建設主要面臨四大挑戰。

1.面向“寬采礦”教材建設的挑戰。目前采礦教材內容已落后于新技術的發展，而有關新疆采礦的教材很少，更沒有體現出新疆采礦技術的特質內容，如巨厚煤層高效開采（世界上最大的整裝煤田——準東煤田單層厚度可達80m，平均厚度為43m）、急傾斜厚煤層安全開采（小紅溝煤礦煤層平均65m，傾角83°～87°）；生態環境保護性開采（新疆煤田，金屬礦全部處于干旱半干旱地區）；高海拔、嚴寒地區和嚴重干旱條件下開采等。

2.“寬采礦”課程教學銜接的挑戰。我校《采礦學》課程是將資源開采（煤、金屬）及開采方式（地下、露天）融合在一起教學，因此面臨課程內容“寬”、“精”，教學內容銜接緊密，課程體系系統、科學，并滿足寬口徑專業人才的學習需求的挑戰。

3.面向“寬采礦”教學方法的挑戰。學生對礦山工程了解甚少，主觀的感性認識缺乏而實際工程較為復雜，傳統的單向灌輸“填鴨式”的教學方法敘述性枯燥，易使學生失去學習興趣，導致教學效果差。因此，為提高學生學習興趣，需對教學方法進行革新的挑戰。

4.先進開采技術與面向“大學生實踐創新能力”培養的挑戰。近年來，神華、博地和紫金等60多家國內外大型企業集團來疆開發礦產資源，帶來了先進的開采技術與裝備，技術的消化吸收，以及集成應用與再創新，對大學生的實踐與創新能力培養帶來了挑戰。

三、面向“寬采礦”采礦學課程教學改革與實踐

根據自治區對采礦專業人才的需求和學校新的目標定位，以“基礎扎實、知識面寬、素質高、能力強”為原則，著力培養專業人才，初步構建了具有新疆特色的“寬采礦”《采礦學》課程體系（見圖1），以促進學生知識、能力和素質全面發展。

（一）引入模塊化教學，聯合備課，強化教學銜接，初步構建“寬采礦”人才培養的課程體系

1.根據教學教改實踐，以“寬采礦”為目標，以“寬”、“精”為核心，調整采礦學課程教學內容。將目前礦業類高校多選用杜計平主編的《采礦學》、解世俊主編的《金屬礦床地下開采》和高永濤主編的露天采礦學內容綜合，保留教材主干部分，避免各章節內容前后之間重復，對教材中專業術語進行取舍、統一，對教材的科學性、銜接性和邏輯性進行調整；及時補充新型采礦技術和方法，如礦床連續開采、階段充填采礦法等。教學內容進行拓寬、充實和精練，落后和現場應用較少的陳舊知識進行刪減和精練，并精簡《井巷工程》、《鑿巖爆破》、《采掘機械》和《礦井提升與運輸》等相應課程的內容。為此，不僅需要補充或更新教材內容，往往還要打亂教材現有結構，梳理講授內容，重新形成條理清楚、邏輯性強的系統化知識并傳授給學生。

2.合理分配課時，建立模塊化教學方法。原培養計劃將《采礦學》分為金屬地下開采、煤礦井工開采結合露天開采三門課程講授，學時分別為84學時、84學時、42學時；新版計劃將課程調整為一門課，84學時講授，為了更好地講授將課程分為三大模塊：煤礦井工開采模塊，金屬礦床地下開采模塊，露天（煤、非煤）礦床開采模塊。知識模塊順序及對應的學時。

3.聯合備課，加強課程銜接。備課是教學的首要環節，對教學質量有很大影響。目前課程教師是從原各類采礦工程方向專業畢業的，本身的知識面能勝任專業模塊教育，但相關模塊教學能力有一定的局限性，為了適應課程知識面拓寬的需要，按模塊聯合備課很好地彌補了該方面的不足，拓寬課程教師的知識面。備課的重點是將知識交叉部分綜合講授，減少重復講授，加強銜接。綜合講授內容主要包括：開拓、回采巷道布置、礦床劃分、井底車場及硐室等。

根據授課總學時數、教料，將內容重新組合，分模塊講授，從而突出了教學的重點、難點、熱點，教學實踐表明，取得了很好的教學效果。

（二）引入案例式教學，培養學生自主學習能力、綜合運用知識能力和工程意識

課程涉及的內容繁雜、枯燥，易使學生感覺知識空洞，較難深入理解，不易與實際融會貫通，與工程實踐脫節等突出問題，將典型工程案例應用到教學中，結合課堂傳授與自學指導，能實現課程的理論與實踐相結合，培養綜合運用知識能力和工程意識。

1.課堂上將重難點的內容引入國內外典型開采案例教學。針對本課程強實踐特點及課堂教學進展狀況，選擇有代表性的礦山案例，如贊比亞謙比希銅礦、國內神東大柳塔煤礦、神新五彩灣露天礦、喀拉通克銅鎳礦等多個案例為典型教學案例應用到教學中，適時邀請企業礦業工程師對工程案例進行詳細講解。案例教學重點講授各類開拓方法、金屬礦山多種采礦方法綜合應用、露天開采轉地下開采、急傾斜厚煤層開采等。將課堂教學與實際工程案例緊密結合，增強課程學習的針對性，提高學生分析和解決實際工程問題的能力。

2.以疆內典型礦床案例為作業，引導學生提高自主學習能力、綜合運用知識能力。作業案例教學在組織和實施過程，首先精心準備新疆典型的煤礦地采礦山（小紅溝煤礦）、金屬礦山（阿舍勒銅礦）、露天開采礦山（五彩灣露天煤礦區）等多個案例，使學生充分了解案例的內容和要求，分組交流、討論、啟發，調動學習主動性提出完善的開采方案，推薦2名同學參加集體討論；課堂集體討論分析中，老師對小組間差異的地方要深入討論和講解；老師以總結的形式對小組設計方案進行分析評價，以提升案例式教學效果。

兩種案例式教學法的應用，突出了學生的主體地位，引導學生主動參與教學活動，是提高學習效率、培養學生工程素養和實踐能力的良好途徑。

3.采用互動教學方法，激發學習興趣，有助于提高學生的認知能力。互動教學法指在教學過程中充分發揮學生和教師雙方的主觀能動性，從而形成師生之間相互對話、交流并促進的一種教學方法。

在教學實踐中，課程采用兩種互動式教學模式：（1）以開拓方式為例，學習基本的概念及方法，采用“個人自學—教師講授—問題驅動—討論學習”模式。課前，教師針對教學任務、目標，精心備課、準備講義，講義分發給學生，讓學生有充足時間自學、小組討論學習內容，教師進行講授，雙方以問題驅動的方式學習、交流，進而深層次把握課程內容的關鍵所在。（2）學習類似開拓方式時，采用“個人自學—小組討論—學生主講—教師點評”模式。老師將開拓方式分成若干知識點，學生分成若干學習小組。老師將有關專題資料發給各個小組，要求各小組利用各種途徑查閱相關資料，制作課件，課堂上各小組講述各自開拓專題，教師根據講述內容進行補充、點評，進一步完善學生知識體系。

依據課程特點采用兩種相結合的互動教學方法，有效解決了互動模式單一、互動深度不夠的問題。教師由單邊互動向多邊互動轉變，構建多樣化的互動形式，并積極引導學生由教材向學科拓展，形成開闊的互動內容；突出了學生的主體地位。

4.通過實驗課程學習，加深對知識實踐性的訓練及理解。采礦學是一門實踐性很強的課程，為增強學生對知識的理解和掌握，實驗課教學是必不可少的環節。我院的實驗平臺有自治區級“地質與礦業工程實驗教學示范中心”、采礦工程模型實驗室、多功能數字礦山實驗室和采礦工藝實驗室，應用虛擬操作軟件、多樣化的實驗方法與手段，使實驗教學向“以學生為主體、教師為主導”的教學模式轉變。為了切實提高實驗教學水平，將教師的科研經驗應用到實驗教學上，豐富實驗內容，活躍實驗氣氛，提高學生做實驗的積極性，鍛煉學生科學的思維方式，加強了對知識實踐性的訓練。

5.以“寬采礦”為基礎，結合啟發式教學，將科技競賽、創新訓練計劃項目等作為課程延伸，建立大學生創新精神培養途徑。以啟發式教學結合老師自身風采來感染、激發學生的創新思維，消化吸收國內外礦業企業先進的開采技術與裝備，使“寬采礦”授課極具創新優勢，如三大類開采結合創新，可將煤礦的連續開采工藝應用到金屬礦開采；露天開采工藝應用到地下采場；充填工藝應用到煤礦的綠色開采中；煤礦的巷道支護技術應用到金屬礦山；液壓支架應用到金屬礦山開采和充填法法應用到煤礦的開采中等。通過課程的學習，以科技競賽、創新訓練計劃項目等作為課程延伸，在提升學生的創新能力方面已取得了一些成果，獲得與課程直接相關的國家級、校級“大學生創新訓練計劃項目”1項和4項，及各類學術競賽獲獎18項等。

四、結語

為全面適應新疆礦山企業“多元化”經營的用人需求，培養具有新疆礦業特色的新型人才，形成了以“寬采礦”為培養目標，以教學內容改革與特色教學方法為手段，建立了《采礦學》課程體系，為我校采礦學生的厚基礎、高水平、寬技能和強實踐的綜合素質提供強有力的支持，是采礦專業學生專業知識、就業競爭力增強的有效保障。

參考文獻：

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