“雙碳”目標下高等學校采礦工程專業課程體系建設探索

劉學生 譚云亮 寧建國 李楊楊 蔣邦友 許珂

摘? 要：“雙碳”目標下，煤炭科學領域提出很多革命性的理論與技術成果，煤炭行業實施技術革命已成必然，對高校人才培養提出新要求新挑戰。針對這一問題，深入分析“雙碳”目標對煤炭行業人才所需能力和知識結構的需求，即多學科多領域的復合型知識結構、工程實踐和學習創新能力、國際化視野和跨文化溝通能力，以及低碳意識和可持續發展觀念?；诖耍綎|科技大學采礦工程專業整合校內外優勢資源，設置適應雙碳目標的，由通識教育、學科基礎、專業必修、專業拓展和實踐環節五大課程群構成的課程體系，為煤炭行業轉型發展輸送更匹配的高水平人才，也為同類高校采礦工程專業建設提供借鑒。

關鍵詞：采礦工程；雙碳目標；人才需求；課程體系；知識結構

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）21-0062-04

Abstract： Under the dual carbon target， many revolutionary theoretical and technological achievements have been put forward in the field of coal science. The implementation of technological revolution in the coal industry has become inevitable， and new requirements and challenges have been put forward for talent training in colleges and universities. In response to this problem， the demand of dual carbon target for the ability and knowledge structure of talents in the coal industry is analyzed in depth， namely， the compound knowledge structure of multidisciplinary and multidisciplinary， engineering practice and learning innovation ability， international vision and cross-cultural communication ability， as well as low-carbon awareness and sustainable development concept. Based on this， the mining engineering specialty of Shandong University of Science and Technology integrates the advantages of resources inside and outside the university， and sets up a curriculum system consisting of general education， discipline foundation， professional compulsory， professional development and practice links to adapt to the dual carbon target. The study provides more matching high-level talents for the transformation and development of the coal industry， and also reference for the construction of mining engineering specialty in similar universities.

Keywords： mining engineering; dual carbon target; talent requirements; curriculum system; knowledge structure

2020年，黨中央作出“2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和”的重大戰略部署，是我國實現可持續發展、高質量發展的內在要求。我國作為一個礦產資源消費大國，礦產資源特別是煤炭生產消費的碳排放是我國碳排放的重要來源，約占碳排放總量的70%～80%[1]，因此要順利實現“雙碳”目標，必須降低煤炭生產消費的碳排放。然而，我國以煤為主的能源資源稟賦和經濟社會發展所處階段，決定了未來相當長一段時間內仍離不開煤炭，這就要求我們必須科學認識我國能源結構和煤炭生產消費演變趨勢，利用技術創新降低煤炭生產消費的碳排放，推動煤炭行業高質量發展[2]。因此，“雙碳”目標的提出在給煤炭行業帶來挑戰的同時，也是煤炭高質量發展、升級高技術產業和搶占新能源主陣地的重大機遇。

近年來，煤炭行業主動適應國家經濟高質量發展趨勢，提出進行煤炭技術革命和轉型升級[3]。從理念上，推進煤炭開發利用一體化、煤基多元清潔能源協同開發和煤炭潔凈低碳高效利用；從目標和藍圖上，通過技術創新、理念創新實現零生態損害的綠色開采、零排放的低碳利用、建設多元協同的清潔能源基地，實現采掘智能化、井下“無人化”、地面“無煤化”（圖１），推進煤炭成為清潔能源。山東科技大學采礦工程專業始終堅持培養基礎理論扎實、工程實踐能力強、綜合素質高的應用創新型人才，面向國家礦產資源開發重大需求，先后開設智能開采、非煤礦山開采、新能源三個特色方向，學生培養質量不斷提高，入選國家一流本科專業建設點。

“雙碳”目標下煤炭技術革命成為必然，如何確保培養的畢業生繼續在同類高校中保持競爭優勢，急需對專業培養方案進行完善和優化。課程體系作為培養方案的核心內容，是人才培養的主要載體，應結合“雙碳”目標要求和國家一流本科專業建設契機進行建設和完善，可為專業人才培養目標實現和培養標準的落實奠定堅實基礎。

一? 人才能力和知識結構新需求

（一）? 礦產資源開發新成果及發展方向

“雙碳”目標下煤炭行業開展技術革命成為必然，為實現煤炭開采的綠色化、無人化，煤炭利用的低碳化、清潔化，實現國家能源產業升級和結構調整的戰略目標，煤炭科學領域的專家學者們提出了眾多革命性的理論與技術[3-7]。煤炭革命在技術路線上，可分為智能化無人開采、流體化開采、地下空間開發利用、清潔低碳利用四大領域，謝和平院士等[3]提出了升級與換代、拓展與變革、引領與顛覆三階段、三層次技術裝備攻關清單。

智能化無人開采技術基于物聯網、云計算、大數據、人工智能、自動控制和機器人裝備等高新技術與現代礦山開發技術相結合，形成礦山感知、互聯、分析、自學習、預測、決策和控制的完整智能系統，實現礦井開拓、采掘、運通、洗選、安全保障、生態保護和生產管理等全過程智能化運行[4]。該技術可有效提高礦山產能，減少人員需求，開采效率、安全和效益也隨之大幅提升。

流態化開采即將深地固體礦產資源原位轉化為氣、液或氣液固混合態物質，在井下實現無人智能化的采選充、熱電氣等轉化的流態化開采技術[5]。該技術可有效提高礦業領域生產效率、安全和效益，減少開采運輸過程中生態破壞和能量損耗等，實現地下資源開采的顛覆性變革。

地下空間開發利用是指對煤炭開采產生的大量地下空間加以有效利用，利用空間分配、生態系統再造、地下通信等技術，實現存儲、旅游觀光、軍事設施、醫療、交通和廢棄物處置等用途[6]。該技術可減少煤炭開采對環境的影響，避免人力、財力及資源的浪費。

清潔低碳利用技術是指在煤炭開發和利用過程中減少溫室氣體排放、提高資源利用效率， 從而實現低能耗、高能效和低碳排放。包括開采過程中提高資源回采率和減少地表植被破壞與土壤擾動，提高風排瓦斯、煤層氣、煤矸石等伴生資源利用率，加工過程中高效分選、深度凈化、優化提質，燃燒轉化過程中提高能效、減少污染，能源利用過程中CO2分離、捕獲和封存等[7]。

目前煤炭技術革命的理念已獲得較廣泛認可，很多高校和科研單位已開始進行相關研究工作。如謝和平院士等[5]提出了深部原位流態化開采構想，系統闡述了其基礎理論和關鍵技術體系；王國法院士等[4]建立了煤礦智能化（初級階段）技術體系。總之，近年來煤炭領域產生了很多新的理論、技術和工藝等創新成果，且“雙碳”目標下預期在智能開采、綠色開采、清潔利用等方向產生更多突破革新，給從事煤炭領域科研、生產、管理等的人員提出新的要求。

（二）? 畢業生能力和知識結構框架

“雙碳”目標下，礦產資源開發領域產生了一系列新的基礎理論、核心概念、關鍵技術和創新工藝等成果，未來采礦行業將成為集成信息化、智能化、知識化、專業化、清潔化、現代化的高新技術產業，新型的采礦行業必將需求新型的采礦人才。因此，高校采礦工程專業的人才培養面臨新要求新挑戰，采礦畢業生必須具備更加多元化的能力和知識結構。

1? 多學科多領域的復合型知識結構

“雙碳”目標下，采礦工程畢業生除需具備傳統采礦學科的工學基礎外，還需具備多學科、多領域的復合型知識結構，并且做到融會貫通、學以致用。應具備的專業基礎知識主要包括：數學基礎、力學基礎、現代地質、現代采礦、智能機械、自動化、編程語言與算法、人工智能、物聯網技術、大數據技術、區塊鏈技術和生態環境保護等。

2? 工程實踐能力和學習創新能力

采礦工程畢業生不僅要掌握大量的專業理論知識，還要具備將理論應用到實踐的能力。采礦工程是一門注重工程實踐能力的學科，畢業生必須做到理論與實踐相結合，才能真正滿足行業人才需求。同時采礦行業日新月異的技術變革和產業升級，要求采礦人才具備較強的科研創新能力和終身學習能力，能夠主動學習新理論、新知識，研發新技術、新產品，才能適應和推動行業的發展進程。

3? 國際化視野和跨文化溝通能力

當前我國采礦行業新技術體系尚未成熟，需要加強國際交流，與國內外行業人才共同努力促進行業發展（圖２），有利于取長補短、深度合作。因此，“雙碳”目標下的采礦人才應當具備國際化視野和戰略眼光，熟知國際行業法規，能夠進行跨文化溝通交流，以適應采礦行業技術革新和國際化發展的需要。

4? 低碳意識和可持續發展觀念

采礦工程畢業生作為未來行業的研究者、決策者、管理者和行動者，他們的低碳意識和可持續發展觀念對未來采礦行業綠色清潔低碳化發展將產生關鍵影響。應強化學生的生態文明素質， 通過深入開展低碳教育， 著力培養學生可持續發展觀念和低碳排放、保護環境的責任感，為構建清潔低碳的采礦行業提供人才資源。

二? 采礦工程專業課程體系重構

結合“雙碳”目標要求和國家一流本科專業建設契機，以學生知識結構和能力為主線，合理設定課程體系的價值取向，完善構成要素。整合全校優質課程資源，并利用校外精品在線課程，構建內容全面、重點突出、能力培養與知識學習并重的專業課程庫，設置通識教育、學科基礎、專業必修、專業拓展和實踐環節五個課程群，建成了適應雙碳目標的課程體系。

通識教育課程群，圍繞通識教育、素質教育為教學核心構建，旨在培養畢業生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，優良的思想道德品質、社會責任感和人文社會科學素養，具備健康的身心，出色自學和外語能力。

學科基礎課程群和專業必修課程群，依據煤炭開采、非煤開采、新能源開發三大主干研究方向，立足采礦工程學科知識主線，梳理凝練各研究方向基礎主干理論構建，旨在培養畢業生具備扎實的數學、工程力學、計算機、人工智能、工程控制和工程制圖等方面的基礎知識，掌握采礦學科的專業基礎理論、基本知識及專業知識，并能用于解決復雜的采礦工程問題。

專業拓展課程群，順應國家“雙碳”目標政策導向，把握“雙碳”背景下采礦行業多學科交叉人才需求，緊跟行業科技發展前沿構建，增設大數據分析、人工智能、物聯網+智慧礦山、數字礦山技術、流態化開采技術和礦山生態修復與環境治理等課程，旨在促進畢業生涉獵多學科多領域知識，樹立低碳意識和可持續發展觀念，培養與“雙碳”目標相適應的復合型人才。

實踐環節課程群，依托山東科技大學采礦工程系已建有的綜采仿真實驗室、綜掘仿真實驗室、地質探測仿真實驗室、智能鉆測實驗平臺和國家級實驗教學示范中心，并且與神華寧夏煤業集團、山東能源臨沂礦業集團、北京天地瑪珂電液控制系統有限公司和鄭州煤礦機械集團等多家企業建立合作交流，設立多門室內實驗、虛擬仿真和行業實習課程，培養畢業生學以致用的實踐能力。學生依托學校硬件施設完成課程設計與畢業設計課程，培養畢業生獨立學習和科研創新能力。

綜上所述，“雙碳”目標下采礦工程專業課程體系如圖3所示。五大課程群包含眾多必修課程和選修課程。通識教育課程群中必修課程設置思想道德修養與法律基礎等數門學校公共課，選修課程設置跨專業公選課，按學科門類分為人文、藝術、經管和科技等模塊，要求學生每模塊選修達一定學分；學科基礎課程群設置高等數學、大學物理等工科專業必修基礎課程；專業必修課程群設置礦山地質學、工程測量等采礦專業基礎課程，巖體力學、采礦學等采礦專業核心課程，另外還根據采礦專業學生選擇的三種不同研究方向設置不同的專業核心課程；專業拓展課程群設置大數據、人工智能等數門選修課程，要求學生選修達一定學分；實踐環節課程群既設置物理實驗、計算機程序設計等校內實踐課程，還設置生產實習、畢業實習、創新創業實踐等校外實踐項目，最后完成畢業設計（論文）。

同時，還建立了與“雙碳”目標下采礦工程專業課程體系相匹配課程考核評價體系。課程的考核與評價是檢驗教學效果的重要環節，是建設高質量課程體系的關鍵。本體系按階段包括過程考核和結果考核，按方式包括線上考核和線下考核。過程考核主要在教學活動中實時監控學生的線上和線下學習過程表現，準確掌握每名學生的學習情況和效果，教師也可以由此調整自己的教學進度與方法，更有利于完成教學目標。結果考核主要包括線上章節測試、線上期末考試和線下結課考核等，充分利用考試督促作用提高學生積極性，確保學生真正掌握課程知識。在使用傳統線下考核方式的同時，依托現代信息技術的線上教學工具，為教學過程提供信息化、數據化、智能化的技術支持，使課程的考核與評價更加準確便捷。

三? 結束語

在碳達峰、碳中和的“雙碳”目標下，煤炭行業直面機遇、應對挑戰，提出了很多革命性的理論與技術，這對高校采礦工程專業的人才培養提出了更高的要求。山東科技大學采礦工程專業深刻剖析“雙碳”目標對煤炭行業人才培養要求，以學生知識結構和能力為主線，整合校內外優勢資源，構建了適應“雙碳”目標的采礦工程專業課程體系，注重培養學生具備多學科交叉融合、優秀的工程實踐和學習創新能力、國際化視野和低碳可持續發展觀念，為煤炭行業轉型發展輸送匹配性更高的技術和管理人才。

參考文獻：

[1] 謝和平，吳立新，鄭德志.2025年中國能源消費及煤炭需求預測[J].煤炭學報，2019，44（7）：1949-1960.

[2] 楊春平.建立健全綠色低碳循環發展經濟體系是建設現代化強國的必然選擇[J].中國經貿導刊，2021（5）：65-68.

[3] 謝和平，王金華，王國法，等.煤炭革命新理念與煤炭科技發展構想[J].煤炭學報，2018，43（5）：1187-1197.

[4] 王國法，王虹，任懷偉，等.智慧煤礦2025情景目標和發展路徑[J].煤炭學報，2018，43（2）：295-305.

[5] 謝和平，高峰，鞠楊，等.深地煤炭資源流態化開采理論與技術構想[J].煤炭學報，2017，42（3）：547-556.

[6] 謝和平，高明忠，張茹，等.地下生態城市與深地生態圈戰略構想及其關鍵技術展望[J].巖石力學與工程學報，2017，36（6）：1301-1313.

[7] 劉炯天.關于我國煤炭能源低碳發展的思考[J].中國礦業大學學報，2011，13（1）：5-12.