基于PDCA 的礦業工程專業學位研究生課程教學改革研究
——以礦井瓦斯抽采理論與技術為例

劉 曉，楊玉中，李東印，韓 穎，陳春玲，倪小明，許小凱

(河南理工大學 能源科學與工程學院,河南 焦作 454003)

專業學位研究生教育是為培養具有扎實理論基礎，適應特定行業或職業實際工作需要的專門人才。自1990年開始設置和試辦專業學位研究生教育以來，經過30 余年的努力和建設，我國專業學位研究生教育取得了顯著成績，已累計為國家培養輸送1 000 多萬高層次人才[1-4]。隨著新一輪科技革命和產業變革蓬勃興起，全球科技創新進入密集活躍期，新經濟、新業態不斷涌現，我國經濟發展倡導綠色、低碳，提高質量和效益來推動經濟持續健康發展。研究生教育要更好適應黨和國家事業發展需要，就要同我國發展的現實目標和未來方向緊密聯系在一起[5]。2020 年9 月25 日，國務院學位委員會、教育部印發《專業學位研究生教育發展方案(2020-2025)》面對新時代的新要求，為專業學位研究生教育指明了方向和行動綱領，提高專業學位碩士研究生的培養質量，進一步轉變重學術學位、輕專業學位的觀念，不斷優化專業學位研究生教育的培養模式，完善專業學位研究生課程教學方法和設計，從而進一步提升專業學位研究生的質量，不僅僅是滿足社會發展的需求，同時，也是對《專業學位研究生教育發展方案(2020-2025)》的積極響應。

基于此，以礦業工程專業學位研究生課程礦井瓦斯抽采理論與技術為例，借鑒質量管理中的PDCA 控制理論，對課程教學進行研究與改革，對進一步擴展夯實專業學位研究生課程教學的理論基礎，滿足我國采礦業對礦業工程人才的需求具有重大的現實意義。

一、礦業工程專業學位研究生培養特點

2013 年教育部、人力資源社會保障部聯合發布了《關于深入推進專業學位研究生培養模式改革的意見》，提出了“以職業需求為導向，以實踐能力培養為重點，以產學結合為途徑，建立與經濟社會發展相適應、具有中國特色的專業學位研究生培養模式”的改革目標。《專業學位研究生教育發展方案(2020-2025)》指出“對專業學位研究生教育的認識需要進一步深化，重學術學位、輕專業學位的觀念仍需扭轉，簡單套用學術學位發展理念、思路、措施的現象仍不同程度存在”“專業學位以提高實踐創新能力為目標，在適應社會分工日益精細化、專業化、對人才需求多樣化方面具有獨特優勢，已成為高層次應用型人才培養的主陣地，需要大力發展專業學位研究生教育”。河南理工大學礦業工程專業學位研究生教育作為學校最早的專業學位研究生招生碩士點，不斷凝練提升教育模式、方法和手段，取得了不錯的培養效果，礦業工程專業學位研究生培養特點如下。

(一)河南理工大學礦業工程學科研究生培養具有堅實的學科基礎

河南理工大學礦業工程是河南理工大學傳統優勢學科、省級特色重點學科和河南省唯一世界百強學科。目前擁有博士后科研流動站、本碩博三級學位授予權。自1909 年焦作路礦學堂創立之日起，始終堅持在煤炭資源安全開采理論和技術創新方面開展教學和研究工作。

學科擁有深井瓦斯抽采與圍巖控制國家地方聯合工程實驗室、河南省礦產資源綠色高效開采與綜合利用河南省重點實驗室等科研平臺，為采礦學科的發展提供了良好的基礎條件。同時采礦學科師資力量雄厚，有高層次人才梯隊，科研成果顯著，科研設備齊全，為專業學位研究生的培養奠定了堅實基礎。

(二)研究生培養經驗豐富，培養體系較為完善，培養制度有保障

河南理工大學于1982 年開始招收采礦工程專業碩士研究生。1986 年7 月，經國家學位委員會批準，采礦工程專業取得碩士學位授予權。礦業工程專業學位研究生培養德、智、體全面發展的應用型、復合型高層次工程技術和工程管理人才。具有嚴謹、求實、創新的科學作風和良好的學術道德，誠信公正，有社會責任感;掌握礦業工程領域堅實的基礎理論和系統的專門知識、先進技術方法和手段，在該領域的某一方向具有獨立從事技術研究、工程設計、工程實施、工程開發和工程管理等能力。學校出臺了《關于專業學位研究生雙導師制若干問題的規定》，明確要求專業學位研究生嚴格實施雙導師制。

(三)建設有全國工程專業學位研究生聯合培養示范基地

學校與河南能源化工集團研究總院強強聯合，探索研究生培養“2+1”(研究生在學校2 年，在現場基地1 年)新模式。經嚴格遴選，選聘63 名教師作為校內指導教師，實踐基地高級工程技術人員20 人作為企業導師。共同構筑了理論基礎扎實、學術水平高、職業背景明顯、實踐經驗豐富和解決問題能力強的雙導師隊伍，借鑒已有經驗制定了雙師制[6-10]，并配套有完善的資助體系和激勵機制，充分利用培養基地的實際生產環境和資源技術優勢，達到了高層次、復合型創新人才的培養目標。

二、礦業工程專業學位研究生課程教學中存在的問題

河南理工大學礦業工程全日制專業碩士學位研究生自2009 年開始招生，目前招生規模計劃為學術型研究生的3 倍。礦業工程專業學位研究生培養已經具有優勢，但由于認識與理解不到位，培養目標過于寬泛，缺乏顯著特色，優勢并未發揮得淋漓盡致，課程建設是其中需要改進完善的重要一環。目前礦業工程專業學位研究生課程教學中主要存在以下問題：

(一)學生學習基礎差異性大，專業素養不高

隨著我國經濟進入新常態，“雙碳”目標的提出，經濟發展對煤炭的需求會逐漸減弱，從業人員大量分流，礦業工程專業學位研究生招生也受到嚴重影響。目前招生生源主要為二本、三本院校學生和部分調劑學生，大部分的學生并非是礦業類主體專業，招生數量減少、學科基礎差異大、專業素養不高和素質參差不齊，造成教師教學面臨重大挑戰：一是零起點教學盡管照顧了基礎差的同學，卻傷害了高起點的同學，教學也回歸于本科教學，喪失了專業學位研究生教學的本質。二是高起點教學，如直接案例教學，學生由于缺乏案例相應的基礎，參與度不高，課堂效果不佳。以往“一刀切”的教學方式難以滿足差異化需求。

(二)實踐教學方法有待于進一步加強，學習的理論與實踐結合能力有待于進一步提高

為切實提升專業學位研究生的實踐應用能力，采用案例教學，并積極發揮“全國工程專業學位研究生聯合培養示范基地”的實踐作用，一定程度上拉近了理論知識學習和實踐能力提升之間的距離，但由于學生基礎差異大、自主學習能力不強，理論知識與實踐往往成為貼合并不緊密的“兩張皮”，并不能有效提升學生的認知能力和創新能力。同時，專業學位研究生培養過程中的產教融合思維，實踐創新能力培養，課程設置與專業技術能力考核的有機銜接應貫徹整個課程教學過程，而不能僅依靠實踐環節[4-7]。

(三)專業學位研究生課程內容與學術學位研究生趨同，課程教學方式單一，教學目標缺乏相對應的課程教學載體

專業學位研究生的培養方案與學術型差別不大，僅僅是要求學分不同，很多課程與學術型研究生一起上課，專業學位和學術學位的同一名稱課程由同一教師同時講授，課程內容趨同，課程還多屬于“滿堂灌”或單一的“案例分析”，教學形式單一;專業學位研究生教學目標區分度不高且缺乏配套的課程教學載體，無法突出專業學位研究生的實踐特色。

三、基于PDCA 的礦井瓦斯抽采理論與技術課程教學設計

(一)PDCA 控制理論簡介

PDCA 控制理論又叫“質量環”，它是管理學中的一個通用模型，美國質量管理專家休哈特博士提出，戴明宣傳普及，所以又稱戴明環[11-13]。

在實際運用的時候，通常把PDCA 分成四個階段，即計劃(Plan)、執行(Do)、檢查(Check)、處理(Action)。

1.P(Plan)計劃，從擬解決問題的方針和目標，到行動計劃的制定。

2.D(Do)執行，根據已獲取信息，設計具體實施的方案和方法，之后開展具體運作，實現計劃內容。

3.C(Check)檢查，總結分析執行計劃的結果，分析對錯，明確效果，找出問題。

4.A(Action)處理，處理檢查結果，肯定成功經驗并加以標準化，總結失敗教訓，引以為戒。沒有解決的問題提交至下一個PDCA 循環中解決。

以上四個過程周而復始進行，一個循環解決一些問題，未解決的問題進入下一個循環，這樣階梯式上升，如圖1 所示。

圖1 PDCA 流程

(二)礦井瓦斯抽采理論與技術課程特點

礦井瓦斯抽采理論與技術為礦業工程專業學位研究生選修課程，通過學習，學生掌握煤層瓦斯賦存流動規律、本煤層瓦斯抽采、鄰近層瓦斯抽采、采空區瓦斯抽采及提高瓦斯抽采效率的技術途徑等相關理論、方法和技術，結合產學案例教學，培養學生分析、解決分析的思維能力和創新能力，激發學生維護礦井安全生產的責任感和使命感。課程具有以下特點。

1.實踐性強

課程主要內容包括：瓦斯抽采理論基礎、瓦斯抽采參數測試、井下瓦斯抽采方法及技術、地面瓦斯抽采方法及技術、抽采設備及施工管理。其中，瓦斯抽采理論基礎是課程的根本，實踐的理論依據，且課程內容多與現場實踐緊密結合，實踐性強。

2.交叉性強

礦井瓦斯抽采理論與技術課程涉及地質學、力學、機械、流體和安全等相關學科，課程內容豐富，學科交叉性強。由此也造成了理論與實踐的相互交叉融合，需要學生具有較為深厚的理論基礎、較為寬闊的學科背景和強烈的求知欲。

3.系統性強

礦井瓦斯抽采理論與技術的瓦斯抽采理論基礎、瓦斯抽采參數測試、井下瓦斯抽采方法及技術、地面瓦斯抽采方法及技術、抽采設備及施工管理等課程內容環環相扣，前后因果、相互驗證。因此，需要持續跟蹤學習，并要求掌握每一點基本理論知識。

(三)基于PDCA 的礦井瓦斯抽采理論與技術教學設計

基于PDCA 控制理論，通過教學設計，實現橫向和縱向的計劃(Plan)—執行(Do)—檢查(Check)—處理(Action)循環。不斷優化礦井瓦斯抽采理論與技術課的教學設計和課程內容，使教學更加契合培養目標，通過課程學習積累，不斷提升研究生的認知能力、創新精神和實踐能力，將社會責任感、合作競爭意識、科學精神和人文素養融入至課堂中[14-16]，實現對礦業工程專業學位研究生的顯性和隱性教育。礦井瓦斯抽采理論與技術課程教學設計如圖2 所示。

圖2 礦井瓦斯抽采理論與技術課程教學設計

1.課程教學計劃P(Plan)

課堂任務設計必須實現學習目標，能夠讓學生展示目標中界定的要求，排除干擾性無關目標，否則就不能真實反映學生水平。礦井瓦斯抽采理論與技術教學設計體現三個特點：一是理論與實踐的絞合螺旋上升，學理論引實踐，實踐升華理論;二是借助技術，賦能教學，重視用現場視頻、自制動畫、仿真實操等信息化技術呈現教學內容;三是創新教學方法，改變傳統教學的“滿堂灌”“一刀切”，采用“理論知識在線自學+難點重點分組討論+案例分析膠合理論+實踐驗證升華反思+效果評價反饋改進”的模式進行學習，滿足不同學生需求，激發了學生思維，發揮了學生個性;四是培養評價貫穿課程始終，注重學生的過程評價和能力評價[17-18]。

2.課程教學執行D(Do)

教育信息化是創新教育手段、提升教育體驗、夯實教學效果的重要途徑，信息化和教學理念的深度融合有利于驅動課程創新，有利于踐行應用驅動和機制創新的基本方針，更有利于構建網絡化、數字化、智能化、個性化和終身化的教育體系，能夠使課程教育立體、生動、“活”起來[19]。

礦井瓦斯抽采理論與技術的課程教學也是基于此來進行的，通過學生對基本知識和理論的“沉浸式面對面”在線視頻學習，緩解了教學效果差異問題;課內課外相結合解決了教學時空限制問題;課程分組討論難點重點，提高了學生的合作意識和能力，實現了生生互動、師生互動;通過案例分析，加深了對理論知識的理解，加強了學生的批判性思維;翻轉課堂增強了學生對理論知識的渴望，為學生獲取、建構新知識提供了有效學習機會，學生的策略思維與知能得到了提升。

3.課程教學檢查C(Check)

礦井瓦斯抽采理論與技術課程教學檢查主要包括以下幾個方面：

(1)考察課程視頻學習時插入問題回答情況。

(2)考察視頻知識點留設問題作答情況和討論情況。

通過以上兩點的考察，使學生不限時間、不限空間、不限次數的學習，掌握了課程的理論知識，滿足了不同學生學習需求和個性化發展。

(3)課堂翻轉表現考察。結合課程的難點和重點，采用案例分析的形式，布置表現性任務，提出完成任務過程與結果約定，采用自主分組結合，一般3～4 人一組，每組主講一名，其余同學均需參與其他組同學的提問。通過課堂翻轉，實現了對理論知識的深入理解，鍛煉了學生的實踐能力，培養了學生合作競爭意識和科學精神。

(4)實踐驗證考察，通過學生在“全國工程專業學位研究生聯合培養示范基地”的實踐學習，或者參與導師的相關項目，在實踐中驗證、升華理論知識，以學生實踐匯報的形式進行考察，培養了學生的創新能力。

4.課程教學的反饋處理A(Action)

通過對學生理論知識及實踐的考察，對照教學模塊目標，分析學生存在的共性薄弱點，反饋至教學計劃中，對課程進行進一步的細化和優化。

礦井瓦斯抽采理論與技術通過以上橫向和縱向的計劃(Plan)—執行(Do)—檢查(Check)—處理(Action)循環，教學資源日益豐富，教學方法不斷創新，教學體系漸趨完善。學生學習獲得感、參與感和責任感明顯增強，也激發了教師參與教學的主觀能動性，主講教師多次教學評價“優秀”。

四、結束語

卡爾·雅斯貝爾斯認為：教育是“人與人精神相契合，文化得以傳遞的活動”，是使受教育者“頓悟的藝術”，是促進受教育者“自覺生成”的一種方式[20]。課程不僅僅是“頓悟的藝術”和“自覺生成”的載體，同時也是知識內容的傳授、生命內涵的領悟、意志行為的規范的導體。只有將課程建設好，才能實現“人與人精神相契合，文化得以傳遞”。

礦業工程專業學位研究生培養具有小眾、艱苦和差異大等特點，針對這些特點，需要進一步將人才理念、學生發展理念、交往理念、教學理念和評價理念等融入至課程之中，注重學生內在精神系統的有機構成及內在德行的培養。同時，要實現課程和課程之間的協同育人，建立培養過程的科學評價標準和培養質量評價模型，通過PDCA 控制思想不斷改進完善，使學生學有所獲、學有所愛，最終實現使受教育者“頓悟的藝術”。