雙碳目標下地方應用型高校煤礦智能化人才培養路徑

張愛然，寧掌玄，張 磊，楊東輝

（山西大同大學煤炭工程學院，山西大同 037003）

2014 年中國在《中美氣候變化聯合聲明》中首次提出2030 年實現碳達峰計劃。2020 年9 月22 日，習總書記在第75 屆聯合國大會一般性辯論中宣布：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和[1]?！半p碳目標”推動了技術和產業變革朝著信息化、數字化、智能化方向加速演進。

煤礦智能化發展對傳統人才培養提出新的要求，同時智能化人才培養為煤礦智能化發展提供人才保障和支撐。萬志軍等根據中國礦業大學智能采礦工程專業的人才定位、能力素質與知識結構構建了以“智能感知—智能決策—智能控制”為主線的課程體系[2]；劉學生等基于OBE 理念建立了《智能采掘技術基礎》課程的混合式教學資源和評價體系[3]；張俊文從培養目標、課程體系、培養過程、評價機制方面探索了智能采礦人才培養模式[4]；劉珊珊針對煤礦高素質人才儲備難、現有人員結構與智能化需求不匹配等問題提出校企聯動、創新培訓等煤礦智能化人才隊伍建設措施[5]。這些成果極大地促進了煤礦智能化人才培養，但缺乏對煤礦智能化人才培養路徑的整體研究。為此，另辟蹊徑，擬從人才培養體系、師資隊伍建設、實踐教學、培養質量持續改進等方面進行雙碳目標下地方應用型高校煤礦智能化人才培養路徑探索與實踐。

1 煤礦智能化人才的需求及培養意義

隨著開采深度的增加，礦山環境變得越來越復雜，重大事故風險增加，導致有意愿在煤礦工作的年輕人不斷減少，采礦行業人力資源危機嚴重。從企業需求來看，現階段智能化煤礦建設仍然采用傳統的管理模式，煤礦缺少智能化專業職能部門、智能化人才培養體系不健全、智能化專業技術人才不足、缺少專業化運維團隊。煤炭企業迫切需要發展智能采礦戰略以減少井下作業人員，實現安全高效開采。由于師資力量、配套教材、實驗室建設、實踐基地不足等原因導致煤礦智能化相關人才匱乏，是制約煤礦智能化發展的痛點[6]。

近年來，教育部積極推進新工科建設，利用物聯網、大數據、人工智能、自動控制、5G、機器人等高新技術改造升級涉煤類工程專業，培養并造就大批掌握智能采礦技術的高級礦業人才，既是推動國家能源革命和區域經濟轉型發展的現實需要和必然選擇，也是新工科建設對傳統涉煤類工程專業改革的必然要求。國家發展改革委、能源局、煤監局等8 部委聯合印發的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》[7]明確指出：到2035 年，各類煤礦基本實現智能化，構建多產業鏈、多系統集成的煤礦智能化系統，建成智能感知、智能決策、自動執行的煤礦智能化體系。國家《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030 年）》[8]指出：到2050年，全面建成安全綠色、高效智能礦山技術體系，實現煤炭安全綠色、高效智能生產。2020 年5 月，山西省能源局等部門研究制定的《山西省煤礦智能化建設實施意見》[9]，規劃目標是：2022 年建成10 座智能化示范煤礦、50 個智能化示范綜采工作面；2025 年全省大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現智能化；2035 年各類煤礦基本實現智能化。截至2022 年3 月，全國煤礦數量5 300 處左右，已建成813 個智能化采掘工作面，其中采煤工作面477個，掘進工作面336 個，并且已有29 種煤礦機器人在370 余處礦井現場實現了應用。晉能控股集團煤礦智能化建設提速，挖金灣、晉華宮、麻家梁、馬脊梁、燕子山等煤礦先后完成智能化井下綜采設備的聯合試運轉工作，2021 年底已建成24 座礦井54 個智能化綜采工作面。

煤礦智能化是以綠色開采、安全開采、科學開采、精準開采為基礎，以機械化、數字化、自動化、無人化為目標，融合機器人、人工智能、大數據、工業互聯網等技術的綜合智能系統，系統中的煤礦開拓、采掘、運輸、通風、洗選、安全保障、經營管理等過程均可智能化運行。在此背景下，高校涉煤類專業的傳統培養模式已略顯不足，“智能化元素”融入課堂教學、實驗教學、實訓實習等教學過程勢在必行。中國礦業大學（北京）、安徽理工大學于2021 年獲批首批智能采礦工程專業；部分高校（中國礦業大學、西安科技大學、遼寧工程技術大學、山西大同大學等）涉煤專業已增設智能化相關課程，如《煤礦智能開采》《智慧礦山與智能采礦技術》等，課程涉及煤炭行業發展現狀及趨勢、礦山無人智能采掘技術、礦山壓力及巖體智能監測、生態環境保護與治理技術等前沿領域。

2 煤礦智能化人才培養路徑探索與實踐

煤礦智能化人才培養路徑如圖1。第一做好頂層設計：在充分考慮社會需求和學校定位后，應用OBE 理念制定煤礦智能化人才培養方案（主要包括培養目標、畢業要求、課程體系）和課程教學大綱；第二通過課程和實踐教學開展育人活動；第三高水平師資隊伍建設，進行頂層設計和實施教學活動都離不開高水平教師隊伍的保障；第四持續改進培養過程，提升人才培養質量。

圖1 雙碳目標下高校煤礦智能化人才路徑圖

2.1 構建地方性應用型煤礦智能化人才培養體系

（1）人才培養方案。方案制定貫徹OBE 教育理念，采用學?！叭脚_+集中實踐+創新創業”教育模式，通識教育促進學生德智體美勞全面發展，重視多學科的交叉融合、多專業的相互滲透，同時將工程實踐能力培養與技術創新創業有機結合，培養具備扎實的專業基礎理論知識和工程實踐應用能力的高水平應用型人才。課程體系如圖2。

圖2 雙碳目標下高校煤礦智能化人才培養課程體系

（2）課程教學大綱。根據畢業要求和課程支撐矩陣，跨學科組織骨干教師精心選擇教學內容并編寫教學大綱，同時凝練知識目標、能力目標和素質目標，挖掘思政元素寫入大綱。

（3）優選或編著適合應用型高校的煤礦智能化教材。教材是教師教和學生學的主要工具，是學生獲得知識、發展智力的。主講教師積極參與主編中國煤炭教育協會組織的教材《智慧礦山與智能采礦技術》《應急監測與預警》等。

（4）深化教學改革。在學校1310戰略指引下，緊抓新工科和高水平應用型大學建設機遇，在現有資源基礎上，全面深化應用型教學模式改革，實行課程思政全覆蓋，營造三全育人氛圍，發揮立德樹人效能。構建以學生發展為中心、融合價值塑造、能力培養、知識傳承的人才培養體系，充分挖掘課程特色和優勢，結合產教融合實踐基地進行課程改革和實踐實訓等。重構課堂教學內容，擴大情景式工程案例教學，改革教學評價體系，充分激發學生學習興趣，切實提高人才培養質量。

2.2 高水平教師隊伍建設

對于應用型人才培養，必須重視師資力量，配備一支師德師風高尚、教學能力過硬、教研水平較高的教師隊伍。教師是教育工作的重要引領者，對教育工作的成敗具有關鍵性的引導與指示作用。因此，在當今的教育發展形勢下，不斷發揮教研組的團隊力量，促進每一位教師的專業成長，實現其對教師專業發展規劃的建設性和引導性作用顯得十分重要[10]。圍繞這一目標的實現，根據學校自身實際情況，采取以下3 種措施進行高水平教師隊伍建設。

（1）師德師風建設。為涵養教師高尚師德，定期開展師資定向培訓和師德師風警示教育，引導教師做好時代的“大先生”。

（2）“雙師雙能”型教師培養。鼓勵教師進行掛職鍛煉、國內外高訪、學術交流等，通過協助企業開展工作，提升人才培養水平和教學科研能力。在教學過程中培養教師，再借以教師帶動學生的培養工作。院校與合作企業溝通，派在崗教師進行現場實踐學習，增加教師的實踐工作經驗，摒棄教學過程的空泛講授。

（3）引進“行業導師”“銀齡專家”“周末教授”。與合作企業協商，聘用具有豐富工作經驗和成熟技術的企業人員，為學生講解最貼近實際生產需要的知識。

2.3 探索貫通式產教融合專業實踐新范式

（1）加強實驗室建設和開放。為進一步完善和提高實踐教學水平和實踐創新能力，學院新建煤礦綜采智能化模擬訓練實驗室，用于智能化開采實訓實操教學，從演示實踐教學、操作技能實訓教學和工況綜合實訓教學三個層面，為煤礦智能化開采課程的實驗、實踐教學提供堅實保障。該系統根據當前主流智能化綜采工藝的應用實況，數字搭建井下智能化綜采工作面場景模型，通過操作1∶1比例制作的模擬集控中心和地面控制中心操作面板，完成對高度還原的工作面場景中生產設備的智能控制。系統可實現綜采自動化遠程集中控制、采煤機全工作面記憶截割、液壓支架全工作面跟機自動化與遠程人工干預、乳化液保障系統、工作面視頻監控功能、設備運行狀態監控功能等模擬仿真。

（2）共建實踐基地。目前學院與晉能控股、山西神華集團等建立校外實踐基地36 個，得到了多家企業的資金和設備贊助，進一步構建高水平產學研用相融的技術創新平臺，搭建煤炭智能采掘裝備產學研一體化服務平臺，加大校企教學科研資源共享力度，充分利用社會需求優勢、高校教育資源優勢、企業技術研發和產品生產市場化優勢等，形成不同主體育人資源的有序有效嵌入，實現院校和企業無縫對接。

（3）加強產教融合暨大學生創新創業訓練基地建設。學院建設了煤礦開采與安全虛擬現實創新實訓中心，錨桿支護施工工藝虛擬仿真實驗（2019 年認定為省級虛擬仿真實驗項目）、基于北斗系統的礦山地質災害防治與生態修復虛擬仿真實驗（2021 年獲批山西省虛擬仿真實驗教學一流建設課程），促進涉煤類專業實習實訓改革，強化實踐類金課建設，創新應用型人才培養的實踐模式，打造“引領學科、特色鮮明”的未來教育和科技創新的新范式。

2.4 全方位持續提高人才培養質量

學院高度重視人才培養質量標準建設，在學校各主要教學環節質量標準的基礎上，學院成立院長直接領導的人才培養質量監控與保障機構（圖3），建立了《煤炭工程學院教學指導委員會工作制度》《煤炭工程學院教學工作檢查實施細則》《煤炭工程學院教師課堂教學規范》《煤炭工程學院學術委員會工作制度》等多項規范人才培養的制度。學院將繼續以工程教育專業認證為導向，不斷深化教育教學改革，推動學習考核評價機制改革，持續優化人才培養過程，提高人才培養質量。

圖3 人才培養質量保障機構

3 結語

（1）“雙碳目標”推動了技術和產業變革朝著信息化、數字化、智能化方向加速演進。煤礦智能化發展對傳統人才培養提出新的要求，同時智能化人才培養為煤礦智能化發展提供人才保障和支撐。

（2）構建了包含人才培養體系、師資隊伍體系、實踐教學體系和質量保障體系的雙碳目標下地方應用型高校煤礦智能化人才培養路徑，以滿足煤炭行業智能化發展的人才需求。