新形势下采矿工程专业本科生培养探讨

新形势下采矿工程专业本科生培养探讨摘 要：实现高等教育人才输出应与各行业人才需求的平等对接，人才培养必须围绕行业发展趋势的转变做出积极调整。 “十二五”发展阶段，国内煤炭开采发展趋势主要表现为开采深度的延深、生态环境保护的紧迫性、机械化水平的提升及对经济投资效益的重视；相应地，其对采矿工程专业本科生在深部开采理论知识的储备、知识结构的多学科交融及专业实践能力的提升方面形成新的要求；新形势下，结合采矿工程专业本科生现行培养体系的不足，应通过调整专业课程体系、强化专业综合技能训练体系和优化专业考核标准的策略，积极面对煤炭开采发展新趋势。关键词：新形势；采矿工程；本科生；培养策略Study on the Training of Undergraduates Majoring in Mining Engineering under the New Developing TrendAbstract: To make sure the talents output of higher education could coincide with the requirements of various fields, training of undergraduates must make a positive adjustment to the transitional developing trend. During the Twelfth Five-year developing period, developing trend in domestic coal mining mainly expresses itself as deepening of mining depth, urgency of ecological protection, improving of the mechanization level and emphasis on economic efficiency of investment. Correspondingly, new demands on the undergraduates majoring in mining engineering for reserving of the basic theoretical knowledge in deep-mining, blending of multi-disciplinary knowledge structure and enhancing of professional practice are raised. Under the new developing trend, considering the defect of the present training system of undergraduates majoring in mining engineering, tactics containing adjusting of professional curriculum system, strengthening of professional comprehensive skills training system and optimizing of professional appraisal standards should be put into operation to meet the new developing trend in coal mining positively.Keywords: New developing trends, mining engineering, undergraduate, training tactics对高等教育根本目的的解读因所站角度不同而异，就社会发展与进步而言，其根本在于向社会输出适应各行业发展所需的高素质人才，以实现各行业持续发展。简而言之，高等教育人才培养应以各行业对毕业生能力要求为导向 1。哈佛大学前校长德里克 博克曾提出把“为就业做准备 ”作为本科教育的重要目标，即高等教育应使毕业生具备“就业能力” ，急行业发展所需 2,3。进入“十二五”发展阶段，煤炭作为我国主体能源的地位仍不会改变，但后金融危机时期经济发展的不确定性，以及能源结构调整、生态保护力度加大、开采条件恶化等因素的联合作用 4，使得煤炭开采表现出新的发展趋势，必然导致其对人才能力要求的不同。为实现高等教育人才输出与行业人才需求的平等对接，在煤炭开采发展的新形势下，理应对采矿工程专业本科生的培养做出积极调整。一 煤炭开采发展新趋势的具体表现进入新世纪以来，我国煤炭开采技术水平整体大幅提升，经历了为外界所熟称的“黄金十年” 。“十二五”发展阶段，国内煤炭开采发展新趋势主要表现在以下四个方面 4-10。(一) 煤炭开采大范围进入深部开采阶段我国煤炭资源整体赋存状况直接决定了进行深部开采的必然性，在 5.57 万亿 t 煤炭资源总量中，埋深超过 1000 m 的共 2.95 万亿 t(占总量的 53%)。同时，煤炭资源的快速消耗促使开采深度以 1020 m/a 的速度下延，东部矿井下延速度更高达 1025 m/a。目前，采深超过 1000 m 的矿井已达 47 个(其中 5 个在建)，年总产量 9666 万吨，平均年产量205.66 万 t。山东省新汶矿业集团孙村煤矿立井开采深度已达 1501m；华能核桃峪矿主斜井长达5875m，垂深 975m。(二) 煤炭开采中的生态环境保护日臻紧迫煤炭开采引发的水资源破坏、瓦斯排放、煤矸石堆存、地表沉陷等问题受社会关注程度越来越高，实现煤炭开采由单一追求产量的粗放型开采向资源开发与生态环境保护相协调的集约型开采过渡，已是可持续发展大势所趋。特别是随着煤炭资源开发加速向生态环境脆弱的西部转移，如何避免“先破坏，后治理”的东部矿区发展模式已迫在眉睫。(三) 煤炭开采机械化水平的要求进一步提高我国煤炭生产技术水平虽经历了大幅提升，采煤机械化程度达 65%左右，但与先进产煤国家相比仍有较大差距。采煤技术装备自动化、信息化、可靠性程度低的现状，以及适应复杂开采条件、降低工人劳动强度、提高生产效率、增大资源回收率等客观要求，均不断向开采机械化水平提出更高要求。(四) 煤炭开采更加注重经济投资效益自 2008 年以来，受全球经济危机影响，国际煤炭需求市场疲软，煤炭价格与海运费用大幅下降，而国内煤炭需求总量因积极的危机应对政策(4 万亿投资计划)不减而增，煤炭进口总量连年保持较高增势，2012 年已达 2.89 亿 t，占当年度全国能源消耗总量(36.2 亿吨标准煤 )的 7.98%。在世界各国纷纷加强对自身能源保护的背景下，我国煤炭进、出口关税调控的倾斜将使得煤炭“出口成本升高，进口成本降低” 。如此，在国外优质、低价煤炭的冲击下，国内煤炭市场将会产生一定波动，迫使煤炭生产企业更加注重煤炭开采的经济投资效益。二 煤炭开采发展新趋势对本科生新要求煤炭开采是一项系统性工程，需要多种专业人才的相互配合，但当以采矿为中心进行人才队伍的构建。综合煤炭开采发展新趋势，分析归纳其对采矿工程专业本科生能力要求的改变主要有以下三点。(一) 深部开采理论知识的储备煤炭开采由浅部进入深部不存在骤变，但相较浅部开采，深部开采在煤层地质赋存特点、原始应力环境等方面表现出明显差异，并导致矿井在开拓布局、矿山压力显现、围岩控制技术、煤与瓦斯共采技术等均发生改变。相关工程实践亦表明，煤炭深部开采普遍表现出原岩应力大、动力灾害频发、瓦斯抽采难度大、热害严重、岩体流变性强等特点11，浅部开采所适用的采理论、技术和经验并未能较好的适用于深部开采。相应地，本科生生专业知识储备应包含浅部开采和深部开采两个方面。目前，高校对采矿工程专业本科生专业知识的教授仍局限于浅部开采，专门讲授深部开采知识的课程及教材建设已严重落后于行业发展所需。部分走在深部开采科研前列的高校凭借师资优势通过专题报告等形式可使学生对深部开采得到初步了解，如中国矿业大学采矿工程专业在学科前沿讲座中专门有一讲来介绍深部开采，但也只是杯水车薪。(二) 知识结构的多学科交融性煤炭资源的赋存特点煤、水、瓦斯三相介质共存与多物理场耦合(图 1)，直接决定了采矿工程为一门多学科交叉性学科。根据采矿工程专业现行培养方案，本科生知识结构本身具备一定的多学科性；但煤炭开采发展新趋势促使采矿工程专业在涉及学科广度和深度上均大幅增强。图 1 煤炭资源赋存特点第一，在涉及学科广度上，范围不断扩大。科学采煤理念的提出使采矿工程与原先非密切相关的机械、信电、经济等学科的交流日益频繁 12,13。首先，本科生要加强机械知识学习。在今后较长时期内，煤炭开采技术水平的提高在很大程度上都将依赖于机械化程度的提高；掌握基础理论、熟知机械设备( 特别是矿用风动、液压传动类设备) 的工作原理及性能将为本科生生所必需，甚至相关机械设备的改进和研发也将需要采矿工程专业人才的参与。其次，本科生要增强“研发矿用信息电子检测仪器设备”的意识。煤炭开采技术的自动化、信息化离不开一系列矿用检测仪器设备的研发，如何实现现场各类数据的实时采集、转换、传输、分析及对现场问题的科学判断或预测，将成为信电学科在采矿工程中的重要应用；矿用信息电子检测仪器设备的开发离不开采矿工程专业人才的参与，本科生应增强这一认识，对相关知识的学习要由掌握原理向知识运用过渡。最后，本科生要会算技术经济账。煤炭产能的快速提升、进口总量的连年攀升以及市场对资源匹配的自行调控，致使“降低开采成本”愈发重要，各类方案的技术经济效益比较已成最终方案选择的决定性因素；对本科生相关能力的要求已由过去的“了解技术经济比较的基本思想”过渡为“运用技术经济知识进行抉择” 。第二，在涉及学科的交叉深度上，与密切相关的岩石力学、流体、地质、材料等学科的交叉研究不断深化。主要表现为：对岩体变形破坏机理的研究已突破单一的“应力-应变 ”关系，引入了时间、温度、渗流等多种因素；保水开采、突水防治、煤与瓦斯共采等研究中，对开采引起的流体运移问题逐步由“定性考虑”向“定量计算”转变；充填、注浆、支护构件性能强化等新兴方法、工艺使材料科学的重要性日益凸显；高安全生产水平、高资源回收率的客观要求对地质资料详尽度提出更高要求，构造应力场对开采活动的影响程度亦日受重视。当前，采矿工程专业课程体系已体现出多学科性，但学科间的交叉、渗透则明显不足 14,15。例如，采矿工程专业开设的流体力学与机械 、 材料科学概论等课程，均注重于自身知识体系的完善，着实拓宽了学生理论基础；但未能与煤炭开采中涉及的裂隙水渗流、瓦斯运移及材料研发相融合，未能实现不同学科知识结构间的碰撞与交融。(三) 专业实践能力的提升工科专业强调学生在工程中对所学知识的运用水平，即专业实践能力，而非一味的知识积累。本科生专业实践能力培养主要依靠实践教学，与国外相比，实践教学历来就是我国本科教育中的一项短板 16-19。传统教学思想的束缚致使学生及教师对实践教学重视度不够；实践教学组织不够严谨、既定制度落实不到位、基地建设落后、教学内容层次不清晰等也导致了实践教学质量的下降。煤炭开采条件的日益复杂化及高度集中化对从业人员的实践能力提出了更高要求。采矿工程专业现行专业实践教学体系以“课程实验-课程设计- 专业实习- 毕业设计”为主线，保障各环节实施的规章制度也均已形成，体系结构已较为完善。但毕业生专业实践能力尚不能满足用人单位的需求，校内招聘会上用人单位对采矿工程本科生的评价亦多为“理论知识丰富，但到工作岗位上啥也不会” 。根本原因在于实践教学质量的缺失。三 新时期采矿工程专业本科生培养策略综合煤炭开采发展新趋势对采矿工程专业本科生提出的新要求，结合采矿工程专业本科生现行培养体系的不足，提出从专业课程体系调整、专业综合技能训练体系强化和专业考核标准优化三方面对新时期采矿工程专业本科生的培养做出积极调整，如图 2 所示。煤 炭 开 采 发 展新 趋 势 采 矿 工 程 专 业 本 科 生 应具 备 的 知 识 与 能 力 水 平 新 时 期 采 矿 工 程 专业 本 科 生 培 养进 入 深 部 开 采 阶 段生 态 环 境 保 护 日 臻 紧 迫注 重 经 济 投 资 效 益械 化 水 平 要 求 提 高 深 部 开 采 理 论 知 识 储 备知 识 结 构 多 学 科 交 融 性专 业 实 践 能 力 提 升广 度 :学 科数 量 增 多 深 度 交 叉研 究 深 化 专 业 课 程 体 系 调 整专 业 综 合 技 能 训 练体 系 强 化 “五 步 走专 业 考 核 标 准 优 化个 性 化突 出 转 变 拓 展催 化 剂共 性 要 求提 出要 求 实 现策 略图 2 新时期采矿工程专业本科生培养策略框架图(一) 专业课程体系调整：“突出-转变- 拓展”“突出”即突出深部开采的重要性。面对本科生深部开采理论知识储备的迫切需求，实现深部开采教学与传统浅部开采教学的并列、同步进行，必须首先完成深部开采教学所需的教材建设与师资配备。深部开采教材内容的编排，应着重体现深部开采与浅部开采的不同之处，内容应涵盖深部开采中面临的矿山压力、开拓布局、采煤方法、瓦斯抽采、围岩控制、地热开发与治理、动力灾害预防与治理等方面；师资配备应首选具有从事深部开采科研经历、全面了解深部开采特点的教授。课程开设采取单独开设的方式，就深部开采进行集中讲解。“转变”即实现专业课程教学内容的“两元化”(既包含基础理论知识又囊括理论知识在煤炭开采中的应用) 转变。 “两元化”是本科生多学科交融性知识结构构建的客观要求，其根本目的在于帮助学生完成“理论学习”到“知识自主运用”过渡，具体实施形式不受课程开设门数、方式等限制，重点在于教学内容的完善。既要保留相关学科基础理论知识的教授；又要实现学科间的交叉、渗透，以煤炭开采为背景促进相关学科知识应用教学。例如，中国矿业大学采矿工程专业课程体系中，与基础理论课程电工技术与电子技术中“电工技术”相对应的知识应用课程有矿山电工学 ，但缺少与“电子技术”相对应的知识应用课程，加之“电子技术”理论性强，本科生在各类创新型大赛中难以实现对电子元件、芯片等的较好运用，在相关矿用仪器设备的开发中也缺乏基础。“拓展”即拓展本科生学术研究接触渠道。采矿工程与相关学科交叉研究的深入主要体现在学术研究中；但随着煤炭开采行业科技水平及人才培养层次的提升，将科研动态渗入本科教学已为本科生培养所需，对于未来走向学术研究领域的本科生则更为重要。作为本科生接触学术研究的主要渠道，学科前沿讲座的开设规模应有所拓展：将原先以年级为单位的报告规模缩减为 30 人左右的学术沙龙活动，增多学生与老师的交流机会；将讲座主题确定方式由“学院统一安排”改变为“学院提供选项- 学生自主选择” ；增多学生可选讲座的主题数量；课程考核采取读书报告、实验报告、学术论文等多种形式；将本科生在本课程的表现作为推荐免试硕士研究生的考核参考因素。对于采矿工程领域更高层次多学科复合型人才的培养，相较于国内高校普遍采用的“双学位”培养模式，英国高等教育中联合专业(分双科专业、三科专业和主副修专业)的设置更具借鉴性 20，学生既享有对各学科的独立学习，又兼有学科间的交叉和向学科重叠领域的统一回归，辅以高水平师资(具有多学科知识背景)，使学生具备跨学科、多视角的思考能力。(二) 专业综合技能训练体系强化：“五步走”对本科生专业综合技能的培养，既要正视用人单位的需求，又要严格区别本科教育与职业教育，要理论学习与实践增能并重，以实践促进理论学习。第一步，虚拟矿井漫游与专业认知实习。利用三维建模软件和虚拟现实软件开发专门面向煤炭开采教学的虚拟矿井漫游系统，实现矿井交互漫游、自动漫游、设备展示、工艺演示、过程操作、事故模拟及视频播放等功能 21，使学生在入井实习前对煤矿井下各巷道硐室的布置、生产设备的运转、生产工艺的组成及各生产子系统的衔接等形成感性认识，特别是入井前安全教育；在此基础上，深入煤矿生产一线，感知真实矿井，为专业课程学习做铺垫。第二步，课程实验。加强课程实验配套教材的建设，确保每一项课程实验均有资可参，注重课程实验的前期准备，提升课程实验完成质量；充分发挥国家级、教育部重点实验室及国家级教学示范中心的资源优势，转变岩层控制的实验方法与实测技术 、 采矿地球物理概论等实验性课程授课方式为“教师示范+ 学生操作” ；对本科生在校期间所须自主完成的实验量进行定量考核，突出自主设计性实验的重要性。第三步，课程设计。简化工程实际条件，降低课程设计难度，突出课程设计与毕业设计相应部分在难度上的递进关系；注重学生对课程设计内容和流程的熟悉；着重审核课程设计学生自主完成程度，并将其作为成绩考评重点；在原先设有的采矿学课程设计和矿井通风与安全课程设计的基础上，增设井巷工程课程设计 、 矿山技术经济学课程设计 ，分别与毕业设计中巷道设计和矿井开拓方案经济比较相对应。第四步，专业实习实训。专业实习实训目的在于使本科生能够参与到矿井实际生产中，在实践中加深对理论知识的理解与应用，但受“生产-实习”矛盾及安全等因素影响，实习内容与认知实习相差无几，实训更是无法开展。运城职业技术学院教学矿井、晋煤集团凤凰山煤矿采矿工程实践教学中心等基地的建设 22，为专业实习实训提供了新的途径，可在确保安全的前提下满足学生动手操作的实训要求，使学生以参与者的身份实现对设备操作和生产工艺的学习。第五步，毕业实习与设计。毕业实习与设计是本科生在前述“四步”的基础上进行的一次系统的、独立的采矿设计技能培养与锻炼，是对本科生专业综合技能的升华，毕业设计完成质量可直接反映出本科生对专业理论知识的运用能力与水平。本科生应以实事求是的态度对实习矿井开展调研，并以此开展毕业设计；减少或完全免去对矿井地质构造的改动与简化，实现与煤矿开采实际条件的衔接；同时应不断提高本科生毕业设计质量要求，加大学术不端行为抽查力度。总之，本科生专业实践能力的提升应以提高实践教学质量为抓手，密切结合工程实际开展教学，减少或去除对工程条件所做的理想化处理，扭转“课程实验观摩化、课程设计重复化、专业实习流程化、毕业设计理想化”的教学局面。(三) 专业考核标准优化：“个性化”适应煤炭开采发展新趋势的采矿工程人才培养应以本科生为本，充分调动其主观能动性。专业考核标准以及各类评优条例犹如本科生自身努力方向的“指南针” ，具有强烈的导向作用。按照近年来采矿工程专业本科生就业岗位工作性质的不同，毕业生可被分为应用型人才(约占 75%，就业单位以煤炭生产企业为主)和研究型人才 (约占 25%，以升学为主)。对本科生不同类型人才的培养在很大程度上存在一定的共性，但也各有侧重，导向也应有所区别。第一，在考核内容上，加强对专业综合实践能力的考核力度。煤炭开采的工程实践性强，提高本科生专业综合实践能力一直为行业所呼吁，也是对研究型和应用型人才培养的共性要求，在专业综合实践能力上“工程师”与“研究员”的培养是统一的。应用型人才作为生产一线技术人员，必然要求其能够根据所学知识对现场各种问题做出准确的判断与决定；研究型人才作为先进技术的创造者，更应准确把握生产一线存在的各类问题，通过科学实验完成相关理论的研究。第二，在考核标准上，要兼顾对本科生不同类型人才的导向作用。按照现行的学士学位授予办法，本科生学业考核主要体现在课程考核上；而奖学金等各类评优均以学生课程成绩为基础，其次兼顾学生素质发展来展开；因此，总体而言现行考核标准有利于研究型人才的培养而对应用型人才的成才未能起到较好的导向作用。应用型人才培养强调解决实际问题综合能力的提升，既包括知识的积累与运用，更包括协作能力、交际能力等在内的各种技能。现行考核标准的不平衡性也与许多本科生在校表现平平，但在工作岗位却很快凸现出来的现实相印证。研究型人才培养的导向主要依靠提高推荐免试硕士研究生要求条件来进行。研究型人才培养注重基础理论知识的宽厚性，特别是专业主干课程的学习；推荐免试硕士研究生要求条件中除对本科阶段课程加权成绩以及高等数学 、 大学英语等课程成绩提出硬性要求外，对与科研工作密切相关的工程力学 、英语等级等的要求也应凸显；学生参与科研实验情况以及在各类科技创新活动中的表现也应作为考核因素。应用型人才培养的导向主要依靠本科生学年综合评优条例的优化来进行，使评优条例同时兼顾两种类型人才的培养。改变原先“加权平均成绩70%发展素质测评得分30%”的测评方法 (发展素质测评得分中仍包含课程成绩因素)；确定评优考核因子为思想道德素养、课程成绩(包括实践教学) 、学生干部工作表现、文体活动获奖和科技创新活动获奖五个方面，并对五方面进行权值分配，规定各方面得分上限，进而展开综合测评。五个考核因子即体现了两类人才培养的共性要求，也兼顾了各自的侧重点。过去二十年来，采矿工程专业经历了“高峰-低谷- 高峰 ”的发展历程，足见其受煤炭工业发展形势影响程度之大。可以预见，煤炭工业发展形势受全球经济发展不稳定性影响，必然会有所波动，但我国能源消费结构直接决定了采矿工程专业人才的培养不能断、缺，特别是适应发展新趋势的高素质采矿人才的培养。因此，各相关高校要准确把握煤炭开采发展趋势，及时调整培养方案，实现人才输出与行业人才需求的平等对接。参考文献1 古德生，吴 超. 采矿与岩土工程复合型高级人才的培养模式实践J. 现代大学教育, 2004, 3: 102-1042 德里克 博克. 回归大学之道对美国大学本科教育的反思与展望M. 侯定凯，梁 爽，译. 上海：华东师范大学出版社，2008: 1693 闫广芬，吴 俊. 大学生就业背景下的美国高等教育改革及其启示J. 中国高教研究， 2011, 5: 49-524 中华人民共和国国家发展和改革委员会. 煤炭工业发展“十二五”规划EB/OL. 中华人民共和国国家发展和改革委员会网. 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