淺析采礦工程實驗室的建設與管理

王少勇，　陳順滿，　周　勃

(北京科技大學 a. 金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室； b. 土木與資源工程學院， 北京 100083)

0　引　言

隨著科學技術的進步，各大高校紛紛擴招，而開設采礦工程專業的院校也在逐漸增多，社會對人才的需求量也逐漸增加，同時對人才的實踐能力和創新能力的要求也更高，這就要求各大高校和科研院所能培養出更多高質量的復合型人才[1-4]。采礦工程是一個工程應用較為明顯，且實踐性要求較高的學科，這就要求在采礦工程專業擴招的同時，采礦工程實驗室的建設也需與其共同發展[5-6]。

培養實踐能力和創新能力強的專門型人才在很大程度上取決于該學科實驗室的教學水平，而實驗室教學水平高低又主要取決于實驗室建設和發展的好壞[7-8]。采礦工程作為一個傳統的行業，主要側重于地下巖土體的開挖、邊坡穩定性分析、水利工程等，對專業的實踐能力要求更為明顯，因此，必須采取強有力的措施，推動全國高校采礦工程專業實驗室的建設與管理，更好地為采礦工程專業學生服務[9]。

1　采礦工程專業實驗室建設的必要性

(1) 人才培養的需要。礦產資源作為國家資源的命脈，對國家的經濟發展具有重要的推動作用。采礦工程作為我國相對較傳統的學科之一，主要培養具有礦山開采施工、設計及科研方面的實踐型和創新型人才[10-12]。在過去10多年間，由于社會經濟的大力發展，采礦工程學科也得到了較大發展，需要進行采礦工程實驗教學和科研的學生人數在大幅增加，同時采礦工程也由宏觀的研究逐漸向細觀研究方向發展，這對實驗設備的要求也更高。因此，需要建設具有設施相對齊全，管理制度較好的采礦工程專業實驗室，培養出更加優秀的人才。

(2) 專業建設的需要。根據采礦工程相關專業培養的目標及社會對采礦工程人才知識的需求，要求采礦工程專業掌握礦山通風、開采、排水、自救等相關知識，而這些專業知識對動手能力和實踐能力要求較高，必須對相關專業學生開設礦井通風、采礦方法設計、巖石力學強度分析、礦山自救系統設計等相關的實驗課程[13]。

(3) 教學資源共享的需要。縱觀全國開設采礦工程專業的院校，除了一些經費較多的中南大學和中國礦業大學的實驗設施相對較齊全，大多數采礦工程專業院校都沒有設備較為齊全的采礦工程實驗室，這與采礦工程建設和日益增長的采礦工程實驗的需求不符，將會較大地影響采礦工程專業學生的進一步發展。隨著各大高校的發展，學校招生規模逐漸增加，可將各大采礦工程專業院校劃分為幾大區域，聯合起來共建采礦工程專業實驗室，實現采礦工程專業實驗室資源共享，避免重復建設[14]。

(4) 科學研究和產學研結合的需要。采礦工程作為較傳統的工程學科，實驗室在服務本科教學的基礎上，還可為礦山施工企業及科學院所服務，因此，設施齊全的采礦工程實驗室不僅可為采礦工程專業學生必要的教學和科研條件，還可為企業進行服務。

2　采礦工程專業實驗室建設現狀

(1) 資源分配不合理。全國涵蓋開設有采礦工程專業的院校接近30所，資源分配出現兩極分化現象，中國礦業大學和中南大學擁有國家級重點實驗室，各項實驗設施相對較為齊全，而很多力量相對薄弱的高校中的三軸抗壓強度和剪切實驗都無法完成[15]。

(2) 采礦工程專業實驗室面積不足。通過對各大高校采礦工程專業實驗室調查分析，發現大部分高校均未設置專門的材料堆放場地，而實驗設計的材料多為巖石、水泥、砂石料等，一般實驗周期較長，堆放的物料較多，灰塵較大，實驗室不易保持整潔。其次，采礦工程實驗所需的設備體積較大，占地面積相對較大。

(3) 實驗設備落后。隨著采礦工程學科的發展，采礦工程逐漸由宏觀向細觀力學方向發展，高校的實驗設備仍然停留在20世紀70～80年代，擁有的單軸和三軸實驗室已不能滿足基礎實驗的需求，基本沒有新的設備投入。因此，很多采礦工程專業院校實驗設備不僅不能滿足本科生的教學，也不能滿足科學研究的需要。

(4) 采礦工程專業實驗技術人員比例分配不合理。很多高校對實驗室工作不夠重視，把實驗室管理僅僅當作該學科中的一個輔助，專職實驗員和兼職實驗員的比例分配失衡。因此，很多高校的采礦工程實驗室難以形成技術有優勢、實踐能力較強、學術層次分明的實驗室教學管理隊伍，對采礦工程的教學、科研和創新的發展都極為不利。

3　采礦工程專業實驗室存在的問題和難點

目前各高校教學、科研以及管理水平的高低與該學科實驗水平密切相關，而采礦工程更加側重于現場應用，因此，采礦工程實驗室對于采礦工程的教學和科研不容忽視。筆者通過對采礦工程專業實驗室建設的必要性和建設現狀進行分析，發現采礦工程實驗室存在諸多問題[16-17]。

3.1　教學問題

(1) 經費投入不足，實驗設施較差。一方面很多采礦工程實驗室設備不夠齊全，有些需要實驗室教學的課程無法開展，嚴重影響采礦工程正常的教學。

(2) 理論與實踐不能較好結合。采礦工程涉及到測量、地質、通風、巖石力學、露天開采和井下開采等課程，這些課程都是實踐性較強的課程，需結合相關實驗及模擬模型來進行教學。由于實驗室條件等因素的限制，很多采礦工程院校都過多注重理論知識的教學，而忽視了實驗室教學。

(3) 實驗創新性不足。在本科生的教學中，一般采礦工程院校都只是建立了一些基本的三維露天礦山模型、地下開采采礦方法模型、通風系統模型及地質標本展覽室等，在教學中并未組織學生進行地質標本辨識實驗及動手建立采礦方法模型、通風系統模型等，導致學生對采礦工程現場專業知識掌握的不夠透徹。

(4) 實驗室教師隊伍配備不合理。縱觀采礦工程類院校采礦工程實驗室，實驗教師隊伍一般由年輕的碩士或者博士組成，缺乏有豐富經驗的教授或者現場經驗豐富的工程師，影響實驗教學。

3.2　科研問題

采礦工程專業涉及面較廣，且采礦工程現場環境較復雜，很多礦山在生產過程中都需要高校和科研單位來提供技術支撐，而這些科研項目都需要將現場情況與實驗相結合。一方面，受高校實驗條件的限制，很多基礎性的實驗無法進行，嚴重制約科研項目的開展；另一方面，采礦工程實驗室設備較少，本科生教學任務較重，不能很好地平衡科研與教學的管理，影響科研實驗的有效進行。

3.3　管理問題

(1) 實驗教師處于從屬地位。在采礦工程專業的教學中，實驗教學被認為是教學中的一個輔助，有些高校把考核不合格的教師或者業務能力相對較低的老師分配到實驗崗位，對專門從事實驗教學崗位的教師缺乏足夠重視，導致實驗室教師工作的積極性不足。

(2) 網絡化管理平臺薄弱。采礦工程實驗室涉及面較廣，且實驗室教師隊伍分配不合理，很多都為兼職實驗員，造成實驗室管理混亂。很多高校采礦工程實驗室仍采用較為落后的人工管理手段，效率較低。而采用網絡化的管理平臺，可大大提高實驗室管理效率。

(3) 實驗室缺乏對外交流，開放時間不夠。由于實驗教師大多為兼職教師，因此，實驗室的開放時間大多為教學時間，其它時間開放較少。其次，實驗課程設置較為單一，難以接納高水平的學者來訪問交流，也就難以將國際上高水平的實驗成果引進實驗教。

(4) 資源無法共享。在開設采礦工程專業的院校中，大部分高校的實驗室設備都不夠齊全，這就需要管理工作者能夠采取有效的管理措施對實驗室進行管理，制定合理有效的措施共享實驗室資源，以實現各大采礦工程專業實驗室資源共享，提高采礦工程專業學生的實驗教學和科研質量。

3.4　實驗室開放難

隨著全國采礦工程學生人數的增加，而采礦工程實驗室的設備存在嚴重的陳舊及欠缺現象，導致很多高校的采礦工程實驗課程不得不分組進行，學生的實驗周期較長，同時增加了實驗教師的教學任務量，最終在學習成績評定的時候，也會缺乏一個相對公平的評分機制。實驗室場地面積和實驗設備有限，很多基礎的采礦工程實驗無法進行，有些設備僅能供學生進行參觀，學生的動手能力缺乏，使得學生無法對采礦工程實驗方案及目的進行更加深入了解。

4　采礦工程專業實驗室建設與改革對策

礦產資源是國家經濟發展的命脈，培養具有實踐能力和創新能力的高水平技術人才對提高我國采礦技術水平具有重要的意義。采礦工程專業實驗室是培養學生具有較強實踐能力和創新能力的基礎，因此，針對國內采礦工程院校存在的問題，需提出強有力的實驗室建設與改革措施[18-20]。

4.1　建設采礦工程專業教學、科研實驗室

根據采礦工程專業培養需求，首先需建設能滿足本科生教學需求的實驗室平臺，在此基礎之上，可進一步建設資源共享的區域型實驗平臺，不僅為本校學生的教學提供服務，也可為該區域高校的本科生教學提供教學平臺。采礦工程實驗室不僅需滿足實驗室的教學任務，也是研究生進行科研的基礎。學校應根據采礦工程研究方向，加大實驗設備投入力度。協調好教學實驗與科研的關系，盡量將教學實驗集中安排，既方便實驗教師的管理，又提高了實驗室的利用率。

4.2　增加采礦工程實驗室設備經費投入

現有的采礦工程實驗室與采礦工程的招生規模不相適應，一些不能滿足現有教學需求的實驗設備必須淘汰。學校需積極籌集采礦工程實驗室建設經費，為采礦工程專業實驗室配備更多先進而緊密的實驗儀器。實驗室運行過程中，需加強實驗室管理，提高實驗室的利用率。同時，實驗室應建立相關的獎勵措施，調動老師和學生的積極性，充分利用實驗室的教學和科研資源，以實現實驗室的最大利用價值。

4.3　實驗室實行開放式管理

采礦工程學科為實踐性較強的學科，很多教學和科研需通過實驗進行驗證。而采礦工程實驗室的設備偏向于大型化，且實驗設備數量非常有限，因此，需對實驗室進行開放式管理，提高實驗室資源利用率。

學校應建立實驗室管理信息系統，學生可自己通過網上實驗室預約系統進行預約，自主選擇實驗內容和實驗時間，進行自己感興趣的科研活動。學校還可將實驗室作為大學生實驗競賽的場地，提高資源利用率，培養學生的創新實踐能力。此外，開放性的專業實驗室平臺，不僅可以提高采礦工程專業的實踐水平，而且老師和學生可利用實驗室資源，充分進行科研項目研究，對老師和學生的科研能力、實踐能力和創新能力的提高具有較大的促進作用。

4.4　加強實驗室隊伍建設

針對采礦工程實驗室師資力量配置不合理的現狀，學校應加強實驗室師資隊伍的建設，重視采礦工程專業的實驗教學，并采取合理的獎勵措施，讓實驗室教師感覺到自身的價值，引進更多具有豐富經驗的實驗人員投入到實驗室教學中；學校應提高實驗人員的學歷層次，吸引更多具有高學歷、高級職稱的教師，使采礦工程專業實驗教師比例更趨合理。學校應定期對實驗室管理人員的業務水平及教學水平進行培訓，提高實驗人員的綜合素質。

4.5　校企合作，開發利用校外采礦工程實驗實訓基地

采礦工程是一門實踐性較強的工程學科，僅僅依靠室內實驗來提高采礦工程專業學生的實踐能力還是不夠全面的，因此，需要學校加強與企業單位合作，大力建設采礦工程校外實驗實訓基地，為學生提供較好的實訓條件，方便學生將理論知識與現場實踐有機的結合在一起。此外，開發校外采礦工程實訓基地，企業提供實訓場所和設備等硬件保障，學生可將所學理論知識應用于現場，為企業提供技術支持，實現企業與高校雙贏。

5　結　語

礦產資源是國家經濟發展的命脈，培養出更多更加優秀的采礦工程專業技術人才具有重要的意義。而采礦工程專業為應用型工程學科，涉及到大量的室內實驗和現場工程實驗，現有的采礦工程院校實驗室建設及投入力度不夠，因此，國家及高校應加強對采礦工程專業實驗室建設的重視。本文針對目前采礦工程專業實驗室建設與發展過程中存在的一些問題，從采礦工程專業教學、科研等方面提出了相應的對策，只有不斷的對采礦工程專業實驗室進行改革，才可提高采礦工程專業實驗室的教學和科研平臺，滿足采礦工程專業人才的社會需求，為采礦工程專業的發展提供更加堅實的基礎。

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