新工科背景下智能采礦實踐教學改革與探索

毛金峰，李金波，張偉光，楊長德

(新疆工程學院,烏魯木齊 830000)

新工科建設不僅是深化工程教育改革的重大策略，而且是培養工程科技人才的行動指南，基于落實立德樹人要求標準，新工科要求高校培養的工程科技人才具備引領未來產業發展的能力和素質，是為了應對我國新一輪科技革命和服務創新戰略要求，培養多元化與創新型的卓越工程科技人才[1-8]。煤礦智能化是煤炭工業技術創新的重要方向，也是煤炭工業轉型升級發展的必然要求。同時，煤礦開采智能化建設面臨嚴峻挑戰，傳統采礦人才培養模式與煤礦智能化及新工科建設背景下對人才需求間的矛盾日益突出。因此，利用現有的計算機與人工智能、大數據與云計算等高新技術提升采礦工業技術創新發展，實現煤礦智能化開采，培養智能采礦高端工程技術人才，已是我國煤炭行業轉型升級的需要，也是新工科建設對傳統采礦專業人才培養的新要求[9-10]。

1 問題把握與目標意義

聚焦傳統煤炭產業轉型升級，以煤礦智能化建設人才需求目標為導向，分析煤礦智能化發展對采礦專業人才綜合能力的要求，探索并改革煤礦智能開采實踐教學模式，是當前新工科建設背景下智能采礦人才培養的關鍵環節。本著以學生為中心的人才培養觀念，按照突出理論、強化應用、著力創新、服務地方的專業定位，搶抓煤礦智能化發展機遇，創新實踐教學體系，以培養學生的智能采礦工程意識、學科綜合應用能力和探索創新精神為目標，將人工智能、計算機、大數據、物聯網、云計算、智能裝備等與煤炭開采傳統實踐教學深度融合，將采礦專業人才實踐能力的培養要求融入實踐教學過程，從基礎性、綜合性和研究創新性等三個層次重組實踐教學體系，構建科學合理的智能采礦實踐教學環節與創新人才培養模式，以適應新工科建設及煤礦智能開采發展對人才的需求。通過智能采礦實踐教學改革，建設一套科學的教學內容、配套完備的教學設備、安全舒適的教學環境，建設一支結構合理、理論與實踐并重的高水平智能采礦實踐教學團隊，最終達到良好的示范作用，具備一定的社會服務功能，實現一流的智能采礦實踐教學體系和運行模式。

2 智能采礦實踐教學現狀

2.1 階段成果

通過推進“卓越工程師培養計劃”實踐教學方案，完善了采礦工程專業以應用型人才培養為中心的教學模式，按照“以應用型人才培養為中心，分層次、模塊化”的原則，遵循循序漸進、逐步深化的認識規律，完善了從專業基礎、專業綜合到生產實踐“3+1”的教學模式。近年來，持續推進基于“3+1”模式的專業教學改革，并獲取階段性成果。采礦專業教師發表采礦實踐教學教改論文10余篇、獲批采礦大學生創新計劃訓練項目10余項。

2.2 專業核心課程

采礦專業緊密結合煤炭行業發展趨勢，及時完善更新人才培養方案與課程教學大綱，增加學科前沿研究領域的新方法、新技術。針對智能采礦需求，增設了數字化礦山課程，建設了煤礦開采學、井巷工程、礦山壓力與巖層控制等核心課程實驗項目。

2.3 實踐教學平臺

學校已建成現代化校內模擬礦井、礦業工程實驗教學示范中心、新疆地質災害防治重點實驗室、新疆非常規能源開發協同創新中心及地熱研發中心等校內實踐平臺。校外建有礦山實踐教學示范基地和多家產教融合實習基地。

3 改革內容與措施

3.1 改革建設內容

結合采礦工程自治區級一流本科專業，建設一流的智能礦山特色實驗與實踐教學平臺；建立和完善分階段、分層次的實踐教學模式；樹立以學生為本的實驗教學理念；改革和完善采礦工程綜合實驗課；加強信息化網絡建設，充分利用先進實驗教學輔助手段；加強采礦教師隊伍建設。

3.2 改革思路與措施

改革傳統實踐教學模式，建設以工程能力訓練與自主創新實驗相結合的實踐教學新模式。改革實踐教學體系，建設形式多樣、層次分明的智能采礦實踐教學新體系。改善硬件設施，建設與時俱進的先進實驗室硬件配套設施，打造優秀教師隊伍。構建以培養學生智能采礦應用能力和實踐創新能力為核心的建設改革思路。轉變理論與實驗相對獨立的傳統實踐教學觀念，對地質、測量、電氣、機械、安全等多學科交叉融合，聯合開展實踐教學環節，促成智能采礦多學科交叉應用能力培養。創新實驗教學體系，培養學生智能采礦意識和綜合素質。針對學生的興趣特點、水平差異，設置多元化、分層次的開放性實驗，培養學生的創新精神和實踐能力。借助智能礦山虛擬仿真工作過程，改革傳統的實驗教學方法，結合三維虛擬、VR等，有效調動學生的積極性、主動性和創造性。緊密結合煤礦智能化在地質條件、設備狀態的精準感知，煤巖界面的智能識別，故障智能診斷處理等方面的前沿技術及裝備，以傳統采礦工程實驗為基礎，開發體現煤礦智能化的綜合實驗教學項目。建立局域網信息化的可視化計算機輔助實驗教學系統，利用現代化教學手段在實驗、實習等實踐教學環節中增強智能采礦實踐應用訓練。鼓勵開展大學生創新訓練，引導學生積極參與國家和自治區級大學生創新創業訓練計劃，挖掘學生的實踐能力與創新能力，為深層次開展智能采礦實踐教學與創新奠定基礎。

4 結語

地方高校應走在行業發展前面，從智能采礦理論教學著眼，在智能采礦實踐教學上下功夫，為未來煤炭行業智能化開采培養、輸送智能采礦專業科技人才發揮應有的作用。