礦業工程國家級實驗教學示范中心“五化一體”建設模式探索與實踐

陳 靜， 劉偉韜， 劉 音， 秦忠誠a，， 張培森a，， 劉進曉a，

（山東科技大學a.礦業工程國家級實驗教學示范中心；b.安全與環境工程學院；c.能源與礦業工程學院，山東青島266590）

0 引 言

礦業工程國家級實驗教學示范中心（以下簡稱“中心”）是教育部批準建設的礦業類國家級實驗教學示范中心。自立項以來，中心緊緊圍繞礦業工程，主動將自身發展與國家發展戰略目標相統一，明確“堅持以人為本、以培養大學生實踐創新能力為核心”的實驗教學理念，提出以“優化實驗教學體系”“提升實驗教學內涵”“創新實驗教學方法”“提高實驗隊伍水平”“規范中心運行管理”五大內容為建設重點的發展思路。通過近5 年的建設發展，中心現已建成集“系統化、過程化、模塊化、專業化、規范化”為一體的“五化一體”式國家級實驗教學示范中心，為礦業工程學生創新精神和工程實踐能力培養提供了堅實保障。

1 創新能力培養體系優化

創新能力培養是國家級實驗教學示范中心開展實驗教學的主要職能，是人才培養的重要載體［1-3］。中心依托山東科技大學礦業工程學科在“礦山壓力與巖層控制”“礦井特殊開采”等方向上形成的自身研究特色和優勢，圍繞實踐創新能力人才培養目標，統籌實驗教學內容類別，規劃構建了“遞進式”創新能力培養實驗教學體系（見圖1）。該體系為培養“基礎能力扎實、綜合能力過硬、創新能力突出”的礦業工程優秀人才指明了各階段努力方向。

圖1 礦業工程“遞進式”創新能力培養實驗教學體系

2 實驗教學內涵提升過程化

為了提升實驗教學內涵［4-6］，中心針對“教與學”的主要過程專門制定了“四新”實施方案，如圖2 所示。即，改革和優化礦業工程特色課程體系，做到“實驗教學大綱新”；將科研成果和企業成就轉化為實驗教學內容，做到“實驗教學內容新”；調動學生參與實驗的主動性和積極性，做到“實驗過程思路新”；鼓勵教師靈活多樣化體現教學效果，做到“實驗考核方法新”。在該方案實施過程中，教師們集思廣益，涌現出了不少好的做法，如實驗考核更加靈活，實行“必做實驗”與“選做實驗”相結合的得分制考核辦法，既保證了專業主干實驗的熟練掌握，又通過“選做實驗”拓寬了學生綜合能力培養；在實驗過程上，通過“實踐應用”與“自主創新”相結合，激發了學生的自主能動性。

圖2 “四新”實施方案

3 實驗教學方法模塊化

針對在實驗教學中起到關鍵作用的“實驗課堂”［7-9］，探索建立了“三階段三模塊式”實驗課堂教學模式［10］，如圖3 所示。該教學模式根據實驗項目性質及達成效果不同，將教學過程劃分為“認知求證”“實踐綜合”“拓展創新”3 個模塊，實現在內容及知識要求上由淺入深，在教學方法上由單一到多樣，在教學手段上由“靜態的被動實驗”到“動態的主動實驗”轉變，充實了學生實踐及創新能力遞進式培養的具體內容。該模式在“礦井通風與安全”“采煤概論”“礦井水害防治”“環境工程”等課程的實驗教學中進行了試點，教學效果良好。

圖3 “三階段三模塊式”實驗課堂教學模式

4 實驗隊伍水平專業化

教師隊伍建設，中心采取“培訓進修”“專職引進”“兼職聘任”等一系列措施致力于建設一支專業化的實驗教師隊伍。依托學校“菁英計劃”“山海英才”“教學名師工程”“青年教師導航計劃”等鼓勵實驗教師積極提升自身教學及科研水平；同時，注重發揮校內院士、知名專家的引領作用，借助高校引進、現場聘任等多種途徑擴大實驗教師隊伍［11］。目前，實驗教師隊伍已擴大為29 人，其中高級職稱占52%，有企業現場工作經歷占83%，教師隊伍全部實現博士化。近年來，中心還十分注重加強教師國內外學術交流，定期選派教師到國內同類高校、國外著名大學以及企業現場進行學習，已有73%的老師有相關經歷，有力促進了實驗教學水平的提升。

5 中心運行管理規范化

中心各項工作運行實現了“快速、節能”的規范化管理。①采用“實驗教學管理系統”對實驗教學全過程進行計算機管理，既減輕了實驗室管理人員的工作負擔，又提高了工作效率和服務水平［12］；②建立“集中管理、協調分配”制度，最大限度優化了實驗教學資源配置，著力提高資源利用率；③實行“彈性實驗”模式，鼓勵學生在完成計劃內實驗后，結合“研究內容”和“實驗時間”自主開展相關“綜合實驗”或“創新實驗”［13］；④開通“開放預約功能”，面向校內及學校周邊地區的大、中、小學開放，很好地發揮了中心的區域示范及輻射帶動作用；⑤搭建“虛擬仿真實驗教學平臺”［14-15］，使學生不到現場也能親身體驗到礦山各類災害事故成因、發展過程及嚴重后果，彌補了重大災害事故案例進不了實驗室的教學短板。

6 運行成效

中心“五化一體”運行管理模式在近5 年的探索與實踐中，總計獲得山東省教學成果獎3 項，國家級教學成果二等獎1 項，獲批省校級教改項目15 項，出版教材17 部，其中省級獲獎教材4 部，發表教學論文40余篇。學生參加全國大學生數學建模競賽、全國高等學校采礦工程專業學生實踐作品大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等國家級、省部級行業大賽500 余人次，共計獲獎達177 項，獲國家發明、實用新型專利46 項，學生實踐及創新能力明顯增強，取得了較為理想的應用效果，具有廣泛的推廣價值。

7 結 語

礦業工程國家級實驗教學示范中心經過5 年的建設與發展，取得了顯著的建設成效和長足的進步。探索建立了系統的礦業工程“遞進式”創新能力培養實驗教學體系，結合礦業工程實驗教學內涵，制定了“四新”實施方案，聚焦起關鍵作用的實驗課堂，設計了“三階段三模塊式”實驗課堂教學模式，并在相關制度方面進行了改革和完善，目前基本實現了能力培養系統化、內涵提升過程化、教學方法模塊化、師資隊伍專業化、運行管理規范化的建設目標，其方法及措施既為提升高校本科實驗教學質量打下良好基礎，也為同類型國家級實驗教學示范中心建設積累了經驗，做法值得學習與借鑒。今后，中心將繼續加強自身建設，爭取為高校礦業工程人才培養貢獻更大力量。