基于新工科建設(shè)的煤炭專業(yè)人才培養(yǎng)思考*

王普 秦廣鵬 鄭朋強(qiáng)

摘? 要? 煤炭作為我國基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料，為我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展和國家能源穩(wěn)定供應(yīng)提供了重要保障。但近年來煤炭資源開發(fā)采深增大且沖擊地壓等災(zāi)害頻發(fā)。立足現(xiàn)代智慧礦山發(fā)展需求，牽引工程現(xiàn)場沖擊災(zāi)害實(shí)際問題，提出將現(xiàn)有先進(jìn)信息科學(xué)與技術(shù)交叉與傳統(tǒng)采礦行業(yè)融合，開展沖擊地壓智能監(jiān)測預(yù)警等新工科建設(shè)的思路；并以此為案例，在此基礎(chǔ)上提出“雙碳”背景下新工科建設(shè)對煤炭行業(yè)發(fā)展與專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題，嘗試改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)、培養(yǎng)新興領(lǐng)域工程科技人才，推動企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與高校教學(xué)能力提高，促進(jìn)校企產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)同育人改革與發(fā)展，具有較強(qiáng)的工程意義和重要的社會經(jīng)濟(jì)價值。

關(guān)鍵詞? 新工科；智慧礦山；煤炭專業(yè)人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）20-0123-03

0? 引言

煤炭是我國基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料，“十三五”以來，煤炭行業(yè)在國家推動供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策措施指導(dǎo)下取得較好的發(fā)展形勢，如煤炭生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，市場供需實(shí)現(xiàn)基本平衡，行業(yè)效益回升[1]。同時，基于統(tǒng)籌國內(nèi)國際兩個大局的戰(zhàn)略考量與科學(xué)論證的國家戰(zhàn)略需求，我國于2020年9月提出“碳達(dá)峰和碳中和”目標(biāo)，以期在未來40年內(nèi)持續(xù)實(shí)現(xiàn)碳排放總量控制與綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展[2]。

為實(shí)現(xiàn)碳排放總量控制，首要考慮能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和高耗能產(chǎn)業(yè)針對性去產(chǎn)能等[2]，而煤礦為煤炭產(chǎn)出與碳消耗重要源頭。近年來，煤炭開發(fā)地質(zhì)條件愈發(fā)復(fù)雜、采深逐年增加，動力災(zāi)害事故頻發(fā)，如深部礦井沖擊地壓日趨頻繁，沖擊特點(diǎn)復(fù)雜、破壞性較強(qiáng)，嚴(yán)重威脅煤礦安全高效生產(chǎn)[1，3]。因此，為有效解決碳匯聚與碳排放問題，煤礦高效生產(chǎn)與產(chǎn)能輸出是研究重點(diǎn)，而影響煤炭高效生產(chǎn)的沖擊動力災(zāi)害是其中更為基礎(chǔ)的研究。而現(xiàn)階段，煤礦沖擊地壓研究往往依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動或機(jī)理驅(qū)動進(jìn)行預(yù)警與防治，具有一定的主觀性或多參量相對孤立與缺失等特點(diǎn)[4-5]，如何將國家“十三五”與“十四五”規(guī)劃發(fā)展綱要中提到的智慧礦山建設(shè)與現(xiàn)代信息科學(xué)與技術(shù)融入傳統(tǒng)沖擊監(jiān)測預(yù)警中，共同解決傳統(tǒng)礦山工程領(lǐng)域重點(diǎn)問題，實(shí)現(xiàn)井下工作少人乃至無人安全開采，是未來礦山發(fā)展重要目標(biāo)。

1? 煤炭專業(yè)人才培養(yǎng)的新工科建設(shè)背景與思路

為適應(yīng)我國目前“一帶一路”等重大倡議發(fā)展與新舊動能轉(zhuǎn)換，2017年，教育部提出并發(fā)展了新工科建設(shè)構(gòu)想與思路，結(jié)合現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)加快培養(yǎng)新興領(lǐng)域工程科技人才、改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)，其中創(chuàng)新是新工科建設(shè)的重要特征。同時，新工科建設(shè)可促使高校學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)、管理體制、評價機(jī)制、人才培養(yǎng)模式等產(chǎn)生深刻變革[6-7]。因此，基于煤礦工程現(xiàn)場實(shí)際沖擊災(zāi)害問題，根據(jù)高校與礦山企業(yè)采礦專業(yè)人才培養(yǎng)要求與目的，結(jié)合企業(yè)提供的案例開展教學(xué)，實(shí)現(xiàn)新興先進(jìn)信息技術(shù)在現(xiàn)有傳統(tǒng)采礦專業(yè)中的交叉融合，實(shí)現(xiàn)礦井沖擊地壓的智能預(yù)警與有效精確預(yù)測，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)學(xué)合作，滿足產(chǎn)業(yè)和技術(shù)最新發(fā)展的人才需求。

鑒于此，立足現(xiàn)代智慧礦山發(fā)展需求，基于實(shí)際工程問題與校企合作新工科問題，開展煤礦沖擊地壓多參量智能預(yù)警方法的開發(fā)與應(yīng)用研究：針對沖擊地壓事故頻繁誘發(fā)情況以及傳統(tǒng)沖擊地壓監(jiān)測方法主觀性強(qiáng)、多參量相對孤立與缺失、海量數(shù)據(jù)失效或時效性差等特點(diǎn)，利用計算機(jī)行業(yè)先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)倉庫等大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)，構(gòu)建沖擊地壓智能預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，嘗試開發(fā)出可視化系統(tǒng)界面，以期提高沖擊地壓災(zāi)害預(yù)警能力與實(shí)時直觀輸出能力[5，8]，同時可作為高校采礦專業(yè)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)的工具，增強(qiáng)教學(xué)效果。

因此，基于上述煤炭行業(yè)沖擊地壓工程問題，并結(jié)合現(xiàn)行國家發(fā)展趨勢和煤炭行業(yè)發(fā)展需求，“碳達(dá)峰和碳中和”（“雙碳”）背景下煤炭專業(yè)技術(shù)發(fā)展與人才培養(yǎng)需追隨前沿，應(yīng)加強(qiáng)傳統(tǒng)煤礦行業(yè)與沖擊地壓的認(rèn)知，融合新興信息行業(yè)，建設(shè)成交叉融合的新工科；同時以數(shù)據(jù)挖掘等新技術(shù)融合的礦山監(jiān)測技術(shù)革新與發(fā)展，不僅對煤礦企業(yè)健康發(fā)展起到利好作用，還可以應(yīng)用于高校，共同探索多學(xué)科交叉融合的工程人才培養(yǎng)模式、專業(yè)建設(shè)、跨學(xué)科課程教學(xué)內(nèi)容，深入推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)與合作發(fā)展，實(shí)現(xiàn)合作共贏。

2? 新工科背景下煤炭專業(yè)人才培養(yǎng)問題

結(jié)合“雙碳”背景與新工科建設(shè)構(gòu)想，總結(jié)現(xiàn)階段煤礦專業(yè)學(xué)習(xí)與沖擊地壓防治人才培養(yǎng)所面臨的問題。

2.1? “雙碳”背景對煤炭專業(yè)人才培養(yǎng)的影響

“雙碳”政策要求能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，壓減煤炭產(chǎn)量，提高煤炭生產(chǎn)效率，控制其排碳等[9-10]。在對“雙碳”政策理解不到位的情況下，會認(rèn)為傳統(tǒng)煤炭專業(yè)設(shè)置與國家政策矛盾，發(fā)展前景與就業(yè)前景不樂觀，影響優(yōu)秀人才的招生、培養(yǎng)與輸送以及煤礦企業(yè)開采技術(shù)、方法、裝備與設(shè)備的發(fā)展。

2.2? 新工科建設(shè)對煤炭專業(yè)人才培養(yǎng)的影響

隨著新工科建設(shè)構(gòu)想的提出與發(fā)展，立足現(xiàn)代智慧礦山發(fā)展需求，結(jié)合新興先進(jìn)信息技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)采礦技術(shù)，培養(yǎng)多學(xué)科交叉的復(fù)合型技術(shù)專業(yè)人才。但現(xiàn)階段缺乏新興領(lǐng)域工程技術(shù)人才的培養(yǎng)總綱領(lǐng)和總方案，創(chuàng)新意識較薄弱，偏重經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動的煤炭開采技術(shù)或?yàn)?zāi)害防治技術(shù)有待改進(jìn)和完善。

2.3? 校企合作與人才交流基礎(chǔ)弱

現(xiàn)階段高校與煤炭企業(yè)合作仍以粗放式為主，缺乏穩(wěn)定的工程實(shí)踐條件[11]。高校青年教師缺乏現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與行業(yè)優(yōu)秀科技人才或技術(shù)人員交流匱乏，理論與實(shí)踐不能同步發(fā)展，知識儲備與培養(yǎng)模式均與新工科建設(shè)目標(biāo)和要求存在差距，煤炭人才培養(yǎng)與實(shí)踐的校企合作難以保持融合與穩(wěn)定。

3? 新工科建設(shè)特色與人才培養(yǎng)

根據(jù)我國發(fā)展形勢及戰(zhàn)略需求，國家對企業(yè)和高校間產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的開展愈發(fā)支持，其中包括新工科建設(shè)。新工科建設(shè)不僅對企業(yè)和高校，同時對產(chǎn)、學(xué)、研發(fā)展均起到促進(jìn)作用。而基于傳統(tǒng)煤炭行業(yè)沖擊地壓預(yù)警監(jiān)測的創(chuàng)新升級的新工科建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了新興專業(yè)技術(shù)在現(xiàn)有傳統(tǒng)專業(yè)中的交叉融合，具有以下特色與亮點(diǎn)。

1）“雙碳”政策愿景的啟動與發(fā)展，勢必要調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，淘汰過剩或污染產(chǎn)能，但預(yù)計在2060年完全實(shí)現(xiàn)碳中和后，煤炭仍將在一定時期作為基礎(chǔ)供應(yīng)和安全保障[10]，這就促使煤炭行業(yè)必須結(jié)合現(xiàn)有政策傾向（“雙碳”政策、環(huán)保政策等）、企業(yè)發(fā)展趨勢（智慧礦山、數(shù)字礦山）及與高校合作等，共同優(yōu)化傳統(tǒng)工科，開展新工科建設(shè)。

2）依據(jù)企業(yè)提供的現(xiàn)場工程背景，聚焦煤礦實(shí)際生產(chǎn)問題，校企之間互相促進(jìn)、互相補(bǔ)充，對傳統(tǒng)采礦行業(yè)進(jìn)行穩(wěn)定的改造升級[7]，深入開展多樣化探索實(shí)踐，加強(qiáng)傳統(tǒng)學(xué)科與新興學(xué)科的多學(xué)科交叉融合與交流，將現(xiàn)代信息技術(shù)交叉融入傳統(tǒng)采礦行業(yè)中，如煤礦沖擊地壓的精確監(jiān)測預(yù)警與可視化、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對海量數(shù)據(jù)的處理，具有鮮明的工程背景和工程意義。

3）充分發(fā)揮高校教學(xué)科研平臺及師資力量，加強(qiáng)青年教師知識儲備并與行業(yè)人才進(jìn)行交流，招聘與培養(yǎng)多學(xué)科交叉的具有思維深度和廣度的青年教師，加強(qiáng)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)，制訂新型多學(xué)科交叉的新工科專業(yè)人才培養(yǎng)方案，建立新工科專業(yè)課程體系、新工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺等，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與動手實(shí)踐能力，為礦山企業(yè)全能技術(shù)人才的培養(yǎng)提供重要條件。

4）基于國家現(xiàn)行發(fā)展趨勢和企業(yè)發(fā)展及人才需求導(dǎo)向，以企業(yè)委托項(xiàng)目為驅(qū)動，結(jié)合學(xué)校專業(yè)特色與辦學(xué)定位，實(shí)現(xiàn)教、研結(jié)合互促的局面，促進(jìn)校、企之間產(chǎn)、學(xué)、研、用合作協(xié)同育人發(fā)展，具有一定的特色性和可操作性，并具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4? 結(jié)論與建設(shè)意義

由于井下開采的復(fù)雜性和危險性，在真正能夠做到安全和智能預(yù)測情況下，才能開展較為合理和科學(xué)的井下應(yīng)用。基于實(shí)際現(xiàn)場問題將新型和傳統(tǒng)行業(yè)交叉融合，以期實(shí)現(xiàn)教研成果對傳統(tǒng)煤礦沖擊地壓知識進(jìn)行更新，升級改造傳統(tǒng)采礦行業(yè)預(yù)警及海量數(shù)據(jù)處理難等問題，促進(jìn)新工科發(fā)展，形成教研一體的“雙贏”局面。同時，校企合作共同探索多學(xué)科交叉融合，積極應(yīng)對并建立工程人才培養(yǎng)模式及體系，積極將教研成果轉(zhuǎn)化并應(yīng)用于學(xué)科課程教學(xué)，努力建立并細(xì)化新工科專業(yè)人才培養(yǎng)方案等，將計算機(jī)數(shù)據(jù)庫和新興5G技術(shù)深入和廣泛應(yīng)用于新學(xué)科內(nèi)，推進(jìn)新工科產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)、合作育人、合作就業(yè)、合作發(fā)展，并能夠滿足產(chǎn)業(yè)和技術(shù)最新發(fā)展的人才需求。另外，可將所取得成果開展煤礦現(xiàn)場培訓(xùn)，廣納諫言，吸收現(xiàn)場技術(shù)人員意見，進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化平臺建設(shè)等；同時繼續(xù)加強(qiáng)與信息化專家人才的溝通，培養(yǎng)具有信息行業(yè)和采礦行業(yè)交叉背景的人才，積極推動新工科建設(shè)發(fā)展，爭取早日將成果科學(xué)、安全地應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中。

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*項(xiàng)目來源：2022年度山東省教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“高等教育教學(xué)模式改革研究”（項(xiàng)目編號：22JG087）；2022年山東省高等教育研究項(xiàng)目“后疫情時代學(xué)生跨境交流教育管理研究”（項(xiàng)目編號：22HER154）。

作者：王普、鄭朋強(qiáng)，山東科技大學(xué)資源學(xué)院，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事新工科教學(xué)改革工作；秦廣鵬，山東科技大學(xué)資源學(xué)院，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事采礦工程教學(xué)科研工作（271000）。