采礦工程一流專業建設背景下非煤礦床開采課案例-模型教學改革與實踐

馬振乾 周浪 左少杰

摘? 要：通過對貴州省非煤礦床開采課程教學現狀的分析，總結出該課程在教學過程中存在以下幾點問題。課程內容缺乏趣味性和吸引性，教學方法手段傳統，學生主動性不夠；理論與實踐脫節，實踐教學不足；考核形式單一，學習效果有限。基于此，融合教學相長、學生為本的思想，以學生能理解、吸收、消化所學知識并能靈活應用知識為出發點，該文提出案例-模型教學方法改革思路：案例驅動式教學改革；任務驅動式教學改革；實體模型-虛擬仿真相結合的教學改革；考核方式改革。將成果推廣到教學實踐中，取得顯著的教學成效，為貴州省非煤礦床開采課程教學改革提供新的思路。

關鍵詞：非煤礦床開采；案例-模型；教學改革；應用型人才；實踐能力

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）19-0023-04

Abstract： Based on the analysis of the teaching status of the course "Non-coal Mining" in Guizhou Province， the following problems are summarized in the teaching process of the course： the course content is not interesting and attractive， the teaching methods and means are traditional， and the students' initiative is not enough. Theory is disjointed from practice and practice teaching is insufficient. Examination form is single， learning effect is limited. Based on this， combining teaching and learning， student-centered ideas， starting from students' ability to understand， absorb， digest and flexibly apply the knowledge， the reform ideas of case-model teaching method are put forward： case-driven teaching reform; task-driven teaching reform; teaching reform combining entity model and virtual simulation; reform of assessment methods. The results are extended to teaching practice， and remarkable teaching results are achieved， which provides new ideas for the teaching reform of "Non-coal mining" course in Guizhou Province.

Keywords： non-coal mining; case-model; teaching reform; applied talents; practical ability

煤炭是我國能源生產消費結構的主體，是國民經濟發展的重要支撐。長期以來，煤炭行業作為我國集采礦業、能源業、基礎原材料業特征于一體的行業，為運輸行業、發電行業等提供了強大的能源保障，同時也促進了高校采礦專業的發展。近年來，隨著國家推進多元化的能源結構，各行業的產業結構也在發生翻天覆地的變化。以高校為例，采礦學科被肢解為煤礦和非煤礦開采。在煤炭剛新興的階段，煤礦開采類的采礦工程專業得到快速發展，而非煤礦開采類的采礦工程專業受到抑制。隨著國家推進多元化的能源結構，煤炭行業內的采礦工程專業局限性逐漸顯現，不能適應新工科一流專業建設背景下采礦工程的教學要求，也不適應當今科學技術高度綜合的發展趨勢及采礦學科自身發展，對采礦工程專業中非煤礦床開采課程教學進行改革探索與實踐迫在眉睫。

目前對非煤礦床開采課程教學改革探索與實踐尚處于初步階段。張東升等[1]率先在煤炭系統采礦工程專業開設非煤礦床地下開采課程，并對授課方法、教學手段進行改革，拓展了學生的眼界，取得較佳的教學效果；王旭峰等[2]介紹了非煤礦山地下開采新技術課程的定位與目標，初步構建了礦井開拓新理念、采礦新方法、采掘新設備為主要的內容體系；成云海[3]分析了非煤礦床地下開采課程中出現的問題，提出了以實驗、實踐教學為主，理論教學為輔的教學方法；馬振乾等[4]以貴州大學非煤礦床開采課程為例，按照畢業要求制定了課程目標達成度評價標準。總結前人教學改革成果，非煤礦床開采課程教學改革探索還需進一步發展，建立一套完整的教學體系。

本文以貴州省為例，分析非煤礦床開采課程教學現狀存在的問題，融合教學相長、學生為本的思想，以學生能理解、吸收、消化所學知識并能靈活應用知識為出發點，提出了非煤礦床開采案例-模型教學方法改革思路。將成果應用到課程實踐中，提高了學生的積極性和實踐動手能力，增強了學生對空間概念及復雜工程問題的理解，取得顯著的教學成效。

一? 非煤礦床開采課教學現狀及存在問題

采礦工程專業開設非煤礦床開采課程，目的是讓學生了解和掌握非煤礦床地下開采理論和技術，為解決煤礦開采相關問題奠定基礎，同時也可以拓寬學生知識結構和就業渠道。貴州省礦產資源豐富，除煤炭外，探明儲量居全國前5位的有27種，其中磷、鋁、黃金、汞、錳和重晶石等礦產資源優勢明顯，為開展非煤礦床開采課程奠定了堅實的基礎，也為學生提供了廣闊的就業市場。

（一）? 非煤礦床開采課程在貴州省的教學現狀

1? 采礦領域創新能力先天不足

貴州省地處我國西南地區，屬經濟欠發達地區。據統計，2007—2016年以來，以貴州省211高校貴州大學為第一單位在《煤炭學報》發表的論文量僅11篇，其中機械類、煤化工類、地質類論文占一半以上，與采礦工程密切相關的論文相對較少，這從側面反映了貴州地區在采礦工程領域的創新能力不足。在師資隊伍中，碩士及以下學歷人員占一定比例，也造成貴州地區采礦領域創新性研究先天不足。因此，目前貴州省在采礦工程專業人才培養過程中，主要以東部經驗為主，而缺乏原創性研究，區域特色并不凸顯。

2? 教材內容與貴州省情匹配度不高

目前非煤礦床開采所用教材為2010年東北大學王青教授主編的《采礦學》第二版，教材中涉及大量的理論知識，而缺少相應的案例，僅有的部分案例以湖南、甘肅等地的礦山地質條件為基礎，而缺少富有貴州特色的典型案例，造成這門課在貴州省教學時偏重于理論教學，學生對課程的興趣偏低。

3? 教材內容與培養應用型人才的目標不符合

貴州大學生源以省內生源為主，由于貴州省教育水平落后，省內生源的文化課基礎弱于東部地區的生源，英語四六級通過率及考研率整體要低于東部同類院校。與東部著力于培養研究型、管理型、創新型和國際型人才相比，經濟不發達地區的高校主要為本省培養應用型人才，服務于區域經濟社會發展。貴州省高校的采礦類人才主要服務于本省礦山企事業單位，就要求在教學過程中結合本省省情展開教學內容，因教材的編寫需要時間和積累，教學實踐又不能因缺乏針對性強的教材而停止，故而當前教學環節中應結合貴州省情選取典型案例，結合教學模型將教材知識與省情案例相結合，通過案例驅動式教學來實現應用型人才培養的目標。

（二）? 非煤礦床開采課程在教學工程中存在的問題

1? 課程內容缺乏趣味性和吸引性，教學方法手段傳統，學生主動性不夠

非煤礦床開采課程涵蓋的內容非常廣，但當前的傳統教學模式以理論講授為主，多采用PPT+黑板的模式講授，對于采礦方法空間巷道布置等三維抽象內容，學生反映較難理解，如教材第五章中的分段礦房法巷道布置圖，僅靠平面布置圖很難講解空間位置關系，而該課程涉及十幾種采礦方法，課程內容缺乏趣味性和吸引性。如何提高學生對該課程的興趣，激發其學習積極性，也是本門課程在教學過程中遇到的問題。

2? 理論與實踐脫節，實踐教學不足

非煤礦床開采實踐性較強，在目前教與學的過程中，大多僅僅停留在課本知識上。近幾年的畢業生反映到礦山工作時，涉及礦山安全、生產等問題，學校所學的與現場相差較遠，這是由礦山條件的復雜性所決定的，但也與課程教學過程中的理論教學與實踐環節脫節有一定的相關性。

3? 考核形式單一，學習效果有限

目前非煤礦床開采課程采用閉卷考試，總成績80%為期末試卷卷面成績，20%為平時考勤成績，且考試試卷多為名詞解釋、問答等常規題型。當前的考核形式下考題單一、知識點相對松散，只是考察了學生短時備考能力，不能有效考查學生對非煤礦山綜合知識的掌握和運用，是一門輕松易過的課程。

二? 非煤礦床開采課教學方法改革探索

（一）? 非煤礦床開采案例驅動式教學改革

結合科研項目、現場調研等方式收集貴州省優勢礦產資源開采案例，并根據現有教材的內容體系，將最新內容與現有教材進行有機匹配，為課堂開展教學實踐奠定基礎。案例的選取需遵循本土化、多樣化、典型性和鮮活性的原則，盡可能選取與教學內容相關的貴州省內案例。

在申請教改項目的基礎上，進一步借助科研項目、實習、查閱文獻資料等途徑收集了開磷磷礦、錦豐金礦、萬山汞礦和松桃錳礦等典型礦井資料，結合非煤礦床開采里的三大類采礦方法制作相應的課件，使難以理解的抽象的采礦方法具體化，由于貼近實際、貼近生活，這樣也可以激發起學生學習的興趣。如可以利用錦豐金礦的案例講解分層充填采礦法，學生更容易理解和接受；利用馬路坪礦的案例講解空場嗣后充填，結合學生的認識實習的親身經歷，增強學生的求知欲，激發其學習的積極性。

（二）? 非煤礦床開采任務驅動式教學改革

根據以往的教學中存在的課程難度低、學生參與度低等問題，采用任務驅動式教學，將當前礦山行業發展的熱點問題為引例，在備課時提前準備一些行業前沿經典問題，開設對應的專題探討，將專題探討和授課內容緊密結合，以礦山實踐問題為著眼點，學生通過查閱文獻、制作專題匯報進行課堂匯報。

布置專題匯報任務，根據學生人數一般分6～8組，每組2～3人。布置專題匯報內容——貴州省優勢礦產資源，介紹磷、鋁、金、汞、重晶石和錳等礦種，由學生任選，分組情況如圖1所示。匯報分兩次，第一次簡單介紹小組選定礦種的概況、資源分布、用途及其在貴州省的儲量等情況，PPT展示控制在5～6分鐘；第二次匯報介紹該類礦產的開采方法，在課程進展到相應章節后根據小組情況自行決定講解順序，要求針對某一個典型礦井的案例詳細介紹，內容不要大而全，案例要求“小而精”，PPT展示控制在6～8分鐘。專題匯報100分，以20%計入總成績。

這種方式改變傳統的“滿堂灌”后突擊性備考的模式，有效激發了學生的能動性，培養學生主動發現問題、解決問題的能力。

（三）? 實體模型-網格視頻相結合的教學改革探索

非煤礦床開采課程具有一定的空間想象能力和嚴謹的邏輯思維能力，對重要概念的理解和應用一直是教學的重點和難點。采用網絡視頻（圖2）、實體模型相結合，對于難以理解的空間概念及復雜工程問題，采用多媒體等多種方式穿插教學，使得課堂內容更加形象、直觀。同時，在課堂講授后可到實驗室參觀，將抽象理論與實驗室立體空間模型相結合，有效促進學生對知識的消化和理解。

借助采礦工程一流專業資助，2018年11月購置了包括全面采礦法、房柱采礦法在內的15個教學模型。借助實體模型和網絡視頻使得難以理解的空間概念及復雜工程問題更加形象、直觀，有助于培養工程技術與管理人才。需要說明的是，對于極難講解的5～6種采礦方法的網絡視頻可以借助采礦工程一流專業資助購買，其他的由教師自行制作或鼓勵學生在創新實踐這門課程中制作，如圖3所示。

（四）? 微型礦井-真實礦井相結合的教學改革

傳統教學工作的教學手段相對單一，學生很難想象真實的作業環境與場景，因此學習效率相對較低。借助“河北省礦山智能化開采技術重點實驗室”設備可以使教學“現場化”，使理論知識與現場應用進一步融合，使學生實時了解當今煤炭行業智能化先進技術、一線知識和發展水平，同時也可以使學生明白礦山開采人才在行業發展中的作用，明確責任擔當與發展方向，為將來快速成為礦山開采的高級技術人員奠定重要基礎。

依托華北科技學院“河北省礦山智能化開采技術重點實驗室”微型礦井與真實礦井相結合的教學改革探索，微型礦井采用“模擬巷道+真實設備”的方式，系統展現礦床開采工作面相關關鍵設備，重點針對工作面采用“實際行走+網絡漫游”方式進行礦床巷道布置和智能開采生產展示，形成了基于“微型礦井-真實礦井”相結合的教學改革平臺，實現了“理論教學+實際操作+真實礦井”的現代化采礦人才教學模式變革。

（五）? 考核方式改革探索

1? 考核評價體系

課程考核改變傳統的單一閉卷式考試，對多項環節分別賦權，給出綜合評價結果。考核采用“總成績=平時成績×30%+專題匯報×20%+期末試卷×50%”的方式考查學生對課程的掌握能力。

1）平時成績：根據學生出勤、課堂問題回答的積極性等方面評定，以50%計入平時成績；每一章講完，教師根據教學內容，設計綜合性作業，學生在1周內完成，以50%計入平時成績。

2）專題匯報：根據課堂專題及小組分配情況，進行小組專題匯報，以20%計入總成績。

3）期末考試：最后，為了考查學生對知識點的掌握，還需要進行正常的期末考試，以50%計入總成績。

此外，為鼓勵學生參加模型制作及網絡視頻制作，凡是以非煤礦床為基礎制作模型及視頻成績達到優秀的，個人總成績上加2分。

2? 評分標準

1）平時成績：100分，曠課扣10分，遲到扣5分，以50%計入平時成績。課程作業：5次作業，學生在布置后1周內完成，成績分A、B兩檔，5次作業全為A則為滿分100分，成績為B扣10分。一次不交作業扣20分。作業成績以50%計入平時成績。

2）專題匯報：兩次專題匯報各100分，取平均值以20%計入總成績。

3）期末考試：最后，為了考查學生對知識點的掌握，還需要進行正常的期末考試，以50%計入總成績。

三? 結束語

針對貴州省非煤礦床開采課程教學內容與培養應用型人才的目標不符，理論與實踐脫節，實踐教學不足，考核形式單一，學生學習積極性不高等眾多影響人才培養質量提高的問題，提出了案例-模型教學方法改革思路：案例驅動式教學改革；任務驅動式教學改革；實體模型-虛擬仿真相結合的教學改革；考核方式改革。將成果推廣到教學實踐中，豐富了課堂內容，解決了傳統教學難以深入理解的空間概念及復雜工程問題，授課資料不直觀、不豐富、片面的問題，激發了學生的學習興趣以及投身科研的決心，拓展了學生思維開闊了學生的眼界，提升了學生將理論與實際相結合的能力，取得顯著的教學成效， 為貴州省非煤礦床開采課程教學改革提供新的思路。

參考文獻：

[1] 張東升，付國彬，張農.《非煤礦床地下開采》課程的改革與實踐[J].煤炭高等教育，1997（4）：67-68.

[2] 王旭鋒，張東升，萬志軍，等.煤炭類高校“非煤礦山地下開采新技術”課程內容體系構建——以采礦工程專業為例[J].課程教育研究，2015（3）：28-30.

[3] 成云海.《非煤礦床地下開采》課程教學芻議[J].中國科技信息，2012（15）：140，151.

[4] 馬振乾，吳桂義，康向濤，等.工程教育認證課程目標達成度評價標準研究——以貴州大學非煤礦床開采課程為例[J].高教學刊，2022，8（5）：71-74.

基金項目：教育部第二批新工科研究與實踐項目“新工科人才學習質量評價制度研究與實踐——以采礦工程專業為例”（E-KYDZCH20201822）；2021年貴州大學一流課程培育項目 “巖石力學與工程”（XJG2021057）

第一作者簡介：馬振乾（1987-），男，漢族，河南商丘人，博士，教授。研究方向為礦山壓力與巖層控制、巖石力學等。