國家重點實驗室采礦工程專業(yè)實驗教學(xué)探討

朱傳奇 胡浩

摘? ?要：實驗教學(xué)是采礦工程專業(yè)教學(xué)過程中不可替代的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國家重點實驗室科研教學(xué)基礎(chǔ)雄厚，研究人員創(chuàng)新能力顯著，能夠為采礦工程專業(yè)實驗教學(xué)效果提升提供優(yōu)越條件。為運用國家重點實驗室優(yōu)厚的實驗教學(xué)條件，提高教學(xué)效果，基于目前采礦工程專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，從實驗設(shè)備、教師隊伍建設(shè)、教學(xué)模式三方面，提出實驗室實驗教學(xué)職能提升措施，有利于培養(yǎng)具有實踐和創(chuàng)新能力的礦業(yè)類人才。

關(guān)鍵詞：采礦工程專業(yè)? 實驗教學(xué)? 國家重點實驗室

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）06（c）-0209-03

Abstract： Experimental teaching is an irreplaceable key link in the teaching process of mining engineering. The state key laboratory has a solid foundation in scientific research and teaching， and the researchers have a remarkable ability in innovation， which can provide favorable conditions for the improvement of the experimental teaching of mining engineering. In order to improve teaching effect using generous experimental teaching of state key laboratory， based on the present situation of mining engineering， the laboratory experiment teaching function promotion measures are put from the experiment equipment and teachers team construction， teaching mode， to cultivate mining talents with practical and innovative ability.

Key Words： Mining engineering ; Experimental teaching; The state key laboratory

實驗教學(xué)是采礦工程專業(yè)教學(xué)過程中的必需環(huán)節(jié)，是課堂理論教學(xué)的有機(jī)補充，在礦業(yè)類人才培養(yǎng)中起到不可替代的關(guān)鍵作用[1]。近年來，隨煤炭安全開采難度的增大和采礦學(xué)科的發(fā)展，為進(jìn)一步聚焦解決煤炭開采重大關(guān)鍵工程難題、培養(yǎng)優(yōu)秀礦業(yè)類高級人才、提高安全開采基礎(chǔ)科學(xué)研究水平，眾多高校積極籌建、申報了多個煤炭類國家重點實驗室。這些實驗室擁有優(yōu)厚的實驗、師資條件和充足的資金支持，可為采礦工程專業(yè)開展實驗教學(xué)提供堅實的機(jī)構(gòu)保障。基于此，本文針對安徽理工大學(xué)深部煤礦采動響應(yīng)與災(zāi)害防控國家重點實驗室，尋找實驗教學(xué)中存在的問題，結(jié)合實驗室的特色及優(yōu)勢，探索實驗教學(xué)職能提升措施，為培養(yǎng)優(yōu)秀的礦業(yè)類人才奠定基礎(chǔ)。

1? 實驗室實驗教學(xué)條件

深部煤礦采動響應(yīng)與災(zāi)害防控國家重點實驗室主要依托安徽理工大學(xué)礦業(yè)工程和安全科學(xué)2大傳統(tǒng)特色優(yōu)勢學(xué)科，在2002年獲批的安徽省現(xiàn)代礦業(yè)工程重點實驗室基礎(chǔ)上，融合了煤礦安全高效開采教育部重點實驗室和安徽礦山機(jī)電裝備協(xié)同創(chuàng)新中心等科研創(chuàng)新平臺建設(shè)，2018年11月15日安徽省與科技部聯(lián)合發(fā)文正式批準(zhǔn)立項建設(shè)國家重點實驗室。實驗室立足安徽兩淮，輻射中東部和全國煤炭行業(yè)，開展深部煤炭采動力學(xué)響應(yīng)與災(zāi)害防控的基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究，夯實深部煤礦采動災(zāi)害的理論基礎(chǔ)，建立深部煤礦采動災(zāi)害科學(xué)防控的技術(shù)體系，研發(fā)災(zāi)害防控的新型材料和智能裝備，保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)對能源的需求、促進(jìn)國家煤炭科技進(jìn)步、匯聚和培養(yǎng)優(yōu)秀人才，建成國際一流水平的研究平臺，以持續(xù)不斷的創(chuàng)新成果支持地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)和全國煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施

實驗室擁有一座獨立的實驗大樓，總面積24620m2（國內(nèi)礦業(yè)類國家重點實驗室中面積最大），行政辦公區(qū)、科學(xué)研究區(qū)、活動交流區(qū)等分區(qū)合理。目前，擁有MTS-816型電液伺服巖石力學(xué)實驗機(jī)、PCI-II聲發(fā)射儀、Phoenix vtomex L300巖石CT掃描系統(tǒng)、TS-3890靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、NM-3C非金屬超聲波監(jiān)測分析儀、GSC-812氣固耦合參數(shù)測試儀、3H-2000PHD高壓氣體吸附及解吸速度分析儀、TFDZ-5000 -3000巖石真三軸（擾動）實驗系統(tǒng)、XRD-6000 X射線衍射儀、氣固耦合動靜組合加載系統(tǒng)、HCA-1型高壓容量法瓦斯吸附裝置、KDWSS-II雙軸大型光彈試驗儀、電磁輻射監(jiān)測系統(tǒng)、三軸加載固流耦合驅(qū)替滲流監(jiān)測裝置、3D-DIC圖像處理系統(tǒng)、超高壓巖石壓力機(jī)、臥式拉力機(jī)、靜載錨固機(jī)、蠕變松弛試驗機(jī)、落錘沖擊臺等實驗設(shè)備100余臺（件），設(shè)備儀器總價值達(dá)到了1.065億元。實驗室初步構(gòu)建了仿工程復(fù)雜物理場煤巖力學(xué)演化特性實驗系統(tǒng)、動靜荷載下氣固耦合煤巖沖擊動力學(xué)特性實驗系統(tǒng)、深部工程支護(hù)體性能檢測系統(tǒng)、含瓦斯煤巖損傷-破壞微細(xì)觀全時演化監(jiān)測系統(tǒng)和采動災(zāi)害監(jiān)測信息三維全景顯現(xiàn)及實時預(yù)警平臺。現(xiàn)階段正在建設(shè)的實驗室有：在三維瓦斯物理模擬實驗系統(tǒng)、三維采場智能物理模擬實驗室及三維巷道物理模擬實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上籌備建設(shè)物理模擬實驗室;運用深部工程支護(hù)體性能檢測設(shè)備和臥式拉力機(jī)組建礦山支護(hù)裝備檢測實驗室;CT實驗室建設(shè)、動力學(xué)實驗室;高性能計算中心實驗室;瓦斯工業(yè)性實驗平臺實驗室;礦山數(shù)值仿真實驗室、視覺機(jī)器人實驗室、礦山災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警裝備研發(fā)中心實驗室。

1.2 人才隊伍

實驗室具有一支以中青年學(xué)術(shù)帶頭人為核心的優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊，現(xiàn)有固定研究人員40人，流動研究人員59人，其中院士4人（全職1人、特聘3人），各類高層次人才21人。實驗室采用PI團(tuán)隊的運行機(jī)制，組建了國內(nèi)外知名專家為首席科學(xué)家的12個PI團(tuán)隊。先后承擔(dān)和完成了一批國家“973”、國家重點研發(fā)計劃、國際合作項目、國家自然科學(xué)基金項目、各類省部級科研項目及校企合作項目。積極圍繞“深部煤巖體采動力學(xué)響應(yīng)、深部開采多場耦合災(zāi)變機(jī)理、煤礦深部采動災(zāi)害防控”3個研究方向，開展“智能與精準(zhǔn)地質(zhì)探測、物理場演化及力學(xué)響應(yīng)、三維礦壓理論體系、動力災(zāi)害的致災(zāi)機(jī)理、圍巖持續(xù)變形失穩(wěn)災(zāi)變機(jī)理、實時監(jiān)測預(yù)警平臺、采動災(zāi)害防控理論、深部采動災(zāi)害的智能防控技術(shù)與裝備、深部采動災(zāi)害防控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范”等內(nèi)容的研究，形成了多項新理論新知識和新技術(shù)新裝備兩類創(chuàng)新成果。獲批立項建設(shè)一年多以來，依據(jù)研究成果發(fā)表了大量高水平論文，授權(quán)了多件國內(nèi)外發(fā)明專利，獲得省部級及以上獎勵多項。

深部煤礦采動響應(yīng)與災(zāi)害防控國家重點實驗室科研教學(xué)基礎(chǔ)雄厚，研究人員創(chuàng)新能力顯著，能夠為采礦工程專業(yè)實驗教學(xué)效果提升提供優(yōu)越條件。但實驗室獲批運行年限較短，管理運行機(jī)制還處在逐漸完善階段，實驗教學(xué)優(yōu)勢尚未充分運用，實驗教學(xué)職能有待提升。

2? 實驗教學(xué)職能提升措施

2.1 構(gòu)建多層次實驗設(shè)備體系，提高設(shè)備實驗教學(xué)利用率

實驗設(shè)備的完備及高效使用是保證實驗教學(xué)效果基礎(chǔ)，實驗室現(xiàn)有的設(shè)備多為科研型設(shè)備，教學(xué)型設(shè)備相對較少，運用現(xiàn)有設(shè)備能夠開展的實驗形式單一，目前實驗室還未完全具備全面開展各類基礎(chǔ)性、綜合設(shè)計性及個性化等多層次采礦工程實驗的條件[2]，當(dāng)前實驗設(shè)備服務(wù)教學(xué)的能力偏低。且近期，Phoenix vtomex L300巖石CT掃描系統(tǒng)、大型三維煤與瓦斯突出實驗裝置等設(shè)備正在安裝、調(diào)試，為降低X射線輻射、施工對師生人身安全的危害，實驗室現(xiàn)階段實行半開放式管理，實驗設(shè)備總體利用率較以往有所降低。另外，實驗室承擔(dān)大量的橫縱向課題，實驗設(shè)備多用于科研項目研究，用于實驗教學(xué)的時長和次數(shù)均較少，設(shè)備在教學(xué)方面的使用率偏低。

針對目前的實驗設(shè)備條件，實驗室需積極采購多種功能齊全實驗的儀器設(shè)備，完備教學(xué)科研設(shè)備，加快公共實驗室（物理模擬實驗室、礦山支護(hù)裝備檢測實驗室）建設(shè)，積極聯(lián)動校內(nèi)外礦業(yè)類實驗室，構(gòu)建多層次實驗設(shè)備體系，提高實驗室開展各類實驗?zāi)芰Α２⒓涌焱七M(jìn)Phoenix vtomex L300巖石CT掃描系統(tǒng)、大型三維煤與瓦斯突出實驗裝置等設(shè)備安裝進(jìn)度，隔離具有安全隱患的設(shè)備，確保其它設(shè)備正常使用。同時，平衡科研與教學(xué)的關(guān)系、統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)合理分配實驗室資源，提高設(shè)備在實驗教學(xué)上的使用率。

2.2 培養(yǎng)實驗教師，加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)

實驗教學(xué)人員是實驗室有效履行教學(xué)職能的根本[3]，實驗室現(xiàn)有專職實驗人員2人，僅依靠專職實驗教師不能承擔(dān)并高質(zhì)量完成全部實驗教學(xué)任務(wù)。實驗室其他固定研究人員多具有博士學(xué)位，并長期承擔(dān)科研項目研究，具有豐富的科學(xué)研究、設(shè)備使用經(jīng)驗和一定的實驗教學(xué)能力，但目前，實驗室參與教學(xué)方面的體制機(jī)制尚未完善，這部分研究人員還沒有參與實驗教學(xué)，實驗室的整體師資力量薄弱。

實驗室要培養(yǎng)固定研究人員的實驗教學(xué)能力，自主開設(shè)實驗課程，提高參與采礦工程專業(yè)實驗授課比例，充分發(fā)揮實驗室實驗教學(xué)作用。并積極引進(jìn)優(yōu)秀實驗教師，調(diào)整學(xué)校內(nèi)設(shè)機(jī)構(gòu)雙聘人員為固定研究人員，擴(kuò)大教師隊伍，出臺相關(guān)政策，將實驗教學(xué)工作量等效計入考核薪酬體系，充分調(diào)動教師教學(xué)積極性，鼓勵探索實驗教學(xué)新方法、新模式，全面提高實驗室教學(xué)能力。

2.3 豐富實驗教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)模式

目前的實驗教學(xué)模式，通常是以班級為單位，由教師演示實驗過程后，所有學(xué)生運用同一基礎(chǔ)性實驗方法，驗證相同的實驗內(nèi)容，最終通過提交實驗報告的形式完成考核，報告網(wǎng)上下載、抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。這種實驗教學(xué)模式下的實驗內(nèi)容雷同、方法簡單、考核形式單一，學(xué)生僅重復(fù)老師的實驗過程，鍛煉了動手能力，教學(xué)效果不佳。

實驗教師應(yīng)當(dāng)依據(jù)實驗室研究人員科研項目設(shè)計新實驗，豐富實驗內(nèi)容;改班級單位為小組形式開展實驗教學(xué)，讓學(xué)生事先了解實驗內(nèi)容，通過小組內(nèi)協(xié)商配合，根據(jù)興趣愛好自主選擇實驗內(nèi)容、設(shè)計個性化實驗方案。并給予資金支持，要求學(xué)生運用實驗室先進(jìn)儀器設(shè)備開展實驗研究，實驗結(jié)果形成學(xué)術(shù)論文，并鼓勵發(fā)表。同時，變單一考核形式為實驗方案設(shè)計、實驗心得匯報、實驗報告、學(xué)術(shù)論文發(fā)表、專利撰寫等多種形式，優(yōu)化豐富考核形式，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，發(fā)揮主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

3? 結(jié)語

深部煤礦采動響應(yīng)與災(zāi)害防控國家重點實驗室雖具有開展實驗教學(xué)所需的優(yōu)厚實驗和師資條件，但在采礦工程專業(yè)實驗教學(xué)上的優(yōu)勢尚未充分體現(xiàn)，只有不斷完備實驗設(shè)備、加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)、探索實驗教學(xué)新模式，才能有效提升實驗室實驗教學(xué)職能、為培養(yǎng)具有實踐和創(chuàng)新能力的礦業(yè)類人才做出積極貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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