近日,由教育部高等學(xué)校礦業(yè)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、中國煤炭教育協(xié)會(huì)等主辦的2025全國高校礦業(yè)類人才培養(yǎng)教育教學(xué)論壇在東北大學(xué)舉行。專家學(xué)者就煤炭高校教學(xué)理念升級(jí)、教學(xué)模式創(chuàng)新、相關(guān)學(xué)科建設(shè)、校企聯(lián)培經(jīng)驗(yàn)以及教育教學(xué)中還存在哪些問題等方面開展了深入交流。
教學(xué)理念升級(jí):
不僅培養(yǎng)工程技術(shù)人才,更要培養(yǎng)引領(lǐng)礦業(yè)科技變革的戰(zhàn)略型人才
“煤炭行業(yè)正處于能源資源革命與‘雙碳’戰(zhàn)略交匯的關(guān)鍵時(shí)期,我們要以更高站位審視礦業(yè)人才培養(yǎng),不僅培養(yǎng)具備工程實(shí)踐素養(yǎng)的技術(shù)人才,更要培養(yǎng)能突破‘卡脖子’技術(shù)、引領(lǐng)礦業(yè)科技變革的戰(zhàn)略型人才。”中國工程院院士、教育部高等學(xué)校礦業(yè)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任委員趙躍民說。
近年來,中國礦業(yè)大學(xué)作為牽頭高校,聯(lián)合中南大學(xué)、東南大學(xué)、吉林大學(xué)和華東理工大學(xué),構(gòu)建“理工結(jié)合、工工交叉”的大能源攻關(guān)學(xué)科集群。該校建立“3+2+4(3年基礎(chǔ)教育、2年領(lǐng)域教育、4年創(chuàng)新實(shí)踐教育)”“課程+項(xiàng)目”本博貫通式拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系,以導(dǎo)師互聘、課程互選、資源共享、重大項(xiàng)目共同研發(fā)等方式,著力培養(yǎng)能源領(lǐng)域領(lǐng)軍人才。
2019年,中國礦業(yè)大學(xué)成立全國首個(gè)煤炭流態(tài)化開采前沿科學(xué)方向,研究煤基能源開發(fā)利用中的碳循環(huán)過程與減碳機(jī)制。借助五校共育培養(yǎng)模式,該校建立了新型能源學(xué)院,支撐原創(chuàng)性前沿技術(shù)創(chuàng)新。
近年來,智能采礦等復(fù)合型專業(yè)備受關(guān)注。目前,全國設(shè)有采礦工程專業(yè)的高校有57所,設(shè)有智能采礦工程專業(yè)的高校有25所。
北京科技大學(xué)資源與安全工程學(xué)院實(shí)施了人才分類分層培養(yǎng)計(jì)劃。2018年,該校成立智能采礦(創(chuàng)新班);2023年,成立智能采礦工程專業(yè)、智能采礦(卓越工程師班);2024年,成立采礦工程(國際班)。研究重點(diǎn)包括深部巖體力學(xué)、深部開采、深部礦產(chǎn)資源加工利用等,還包括大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)械工程等前沿技術(shù)。
此外,安徽理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院2021年申報(bào)獲批智能采礦工程專業(yè);西安科技大學(xué)開設(shè)綠色智能采礦創(chuàng)新特色實(shí)驗(yàn)班,迄今已開設(shè)5個(gè)班、培養(yǎng)出兩屆共61名學(xué)生;東北大學(xué)先后成立了以培養(yǎng)實(shí)踐能力和科研能力為主的采礦創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班,以培養(yǎng)科學(xué)家精神、攻堅(jiān)前沿技術(shù)難關(guān)為主的深部工程與智能技術(shù)本博貫通班等。
結(jié)合地域特色和辦學(xué)優(yōu)勢,不同地區(qū)的礦業(yè)院校積極開展了個(gè)性化探索。
山西能源學(xué)院根據(jù)多年來礦業(yè)人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn),建立了采礦工程專業(yè)思政案例庫和礦業(yè)思政教學(xué)云平臺(tái),成立大思政課實(shí)踐教學(xué)基地;組織學(xué)生赴能源企業(yè)調(diào)研實(shí)踐,與企業(yè)共建校外實(shí)踐基地;組織學(xué)生積極參加“互聯(lián)網(wǎng)+”、“挑戰(zhàn)杯”、專業(yè)模型設(shè)計(jì)等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng),全方位提升學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)水平。
新疆工程學(xué)院利用對(duì)口援疆高?!袊V業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)科資源,創(chuàng)建援疆高校西部能源發(fā)展研究院;建設(shè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和院士工作站以及新疆煤炭實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái),開展本科生導(dǎo)師制等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、“百名教授(博士)進(jìn)礦山”活動(dòng),建立優(yōu)質(zhì)實(shí)踐基地等。
針對(duì)我國礦業(yè)國際化人才培養(yǎng)模式相對(duì)傳統(tǒng)滯后、難以滿足中資頭部礦業(yè)集團(tuán)海外人才需求的現(xiàn)狀,高校也開展了積極探索。
重慶大學(xué)教授劉莉介紹,重慶大學(xué)依托中非高校合作平臺(tái)、中資頭部礦業(yè)集團(tuán)實(shí)踐基地,提出“文化·能力·實(shí)踐”創(chuàng)新培養(yǎng)理念,形成“雙向文化互融—中外多學(xué)科交叉—校企跨國協(xié)同”的人才培養(yǎng)新模式。經(jīng)過重慶大學(xué)礦業(yè)工程、安全科學(xué)與工程、資源與環(huán)境學(xué)位點(diǎn)9年實(shí)踐,該校已為中國頭部企業(yè)培養(yǎng)出一批國際化復(fù)合型人才。
教學(xué)方式多樣:
緊貼行業(yè)發(fā)展實(shí)際,將知識(shí)圖譜、數(shù)字教育等融入課堂
在教學(xué)方式、課程設(shè)計(jì)等方面,礦業(yè)類高校根據(jù)行業(yè)實(shí)際發(fā)展更新教學(xué)內(nèi)容,根據(jù)學(xué)生個(gè)性化需求進(jìn)行課程設(shè)計(jì),將知識(shí)圖譜、數(shù)字教育等融入課堂,使傳統(tǒng)的教學(xué)面貌煥然一新。
昆明理工大學(xué)自主編制了一套巖石力學(xué)課程系列資源,包括以專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)為主的《巖石力學(xué)》新型教材及其英文版、《巖石力學(xué)物理試驗(yàn)與數(shù)值試驗(yàn)》數(shù)字教材、巖石力學(xué)在線試題庫及組卷系統(tǒng)、《邊坡工程》中英文慕課等。
據(jù)了解,《巖石力學(xué)》是國內(nèi)外首部以高清視頻講解巖石力學(xué)試驗(yàn)、全面對(duì)比國內(nèi)外試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范差異的教材。它通過試驗(yàn)及案例視頻、抽象知識(shí)點(diǎn)示意動(dòng)畫、計(jì)算配套多媒體軟件、補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)媒體文件等,實(shí)現(xiàn)文圖音影等多維立體展現(xiàn)。如今,該教材已被上海交通大學(xué)、武漢大學(xué)、吉林大學(xué)、中南大學(xué)等多家院校使用。
“基于煤礦開采發(fā)展方向和教育需求,亟需探索深部能源開發(fā)數(shù)字教學(xué)新方法。但現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性高、成本昂貴、環(huán)境惡劣,開展現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)難度較大。”中國礦業(yè)大學(xué)(北京)教授左建平表示,“為此,我們開發(fā)出巷道開挖及支護(hù)工程力學(xué)分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過巷道開挖和支護(hù)工程力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn),學(xué)生可觀察不同地應(yīng)力條件下巷道變形破壞特征,抽象力學(xué)模型;針對(duì)錨桿和巖梁的拉伸、扭轉(zhuǎn)、剪切和彎曲受力特點(diǎn),學(xué)生可靈活設(shè)計(jì)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性條件并優(yōu)化支護(hù)方案?!?/span>
據(jù)了解,該平臺(tái)項(xiàng)目獲得2024年全國煤炭行業(yè)教學(xué)成果特等獎(jiǎng)。如今,平臺(tái)面向中國礦業(yè)大學(xué)(北京)采礦工程、安全工程、工程力學(xué)等24個(gè)專業(yè)開放,每年可為1800余名本科生提供學(xué)習(xí)資源。
一些專家指出,基于知識(shí)圖譜數(shù)字化技術(shù)的智慧教學(xué),是應(yīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容滯后于技術(shù)發(fā)展挑戰(zhàn)的有效方式。知識(shí)圖譜即通過關(guān)鍵詞設(shè)立點(diǎn)位,進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)和結(jié)構(gòu)邏輯搭建,形成一個(gè)電子知識(shí)庫。
太原理工大學(xué)基于AI+知識(shí)譜圖,建設(shè)系列專業(yè)化知識(shí)圖譜,包括巖體力學(xué)與工程、礦山環(huán)保與安全、礦山壓力與巖層控制、采礦、采礦學(xué)、露天開采與邊坡穩(wěn)定、巖層控制模擬技術(shù)等。教師將教材、動(dòng)畫、視頻、慕課、題庫、案例、文獻(xiàn)等專業(yè)學(xué)習(xí)資源與知識(shí)圖譜相融合,展開知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)鏈、知識(shí)面、知識(shí)空間的個(gè)性化教學(xué)。同時(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤和分析評(píng)價(jià),反饋教學(xué)效果。
西安科技大學(xué)建成采礦工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、綠色開采虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等14個(gè)虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)平臺(tái),1∶1還原采礦真實(shí)場景。借助開采損害預(yù)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)、西部煤炭綠色開采虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)虛擬平臺(tái)和國家級(jí)采礦工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、相似材料模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、覆巖導(dǎo)水裂縫帶觀測儀實(shí)體平臺(tái),該校重構(gòu)了教學(xué)內(nèi)容。
以移動(dòng)角確定與應(yīng)用這項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)為例,西安科技大學(xué)將其拆解為臨界變形值確定、采動(dòng)地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì)、地表移動(dòng)變形觀測方法、保護(hù)煤柱確定、礦區(qū)土地資源保護(hù)等章節(jié),開展基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)、技術(shù)方案設(shè)計(jì)和問題解決模擬。學(xué)生們使用虛實(shí)結(jié)合的課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在探討交流中確定出移動(dòng)角及應(yīng)用方案。
2023年,該項(xiàng)課程被評(píng)為國家級(jí)線下一流課程。
此外,傳統(tǒng)采礦教學(xué)還存在很多實(shí)際困難,如實(shí)驗(yàn)課教師在“三機(jī)”前講解熱情、情緒高漲,但學(xué)生動(dòng)手操作難、理解工序難等。
安徽理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院將笨重“三機(jī)”搬到室外,換上智能采礦測試與控制“三機(jī)”,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程一鍵啟停;針對(duì)器材現(xiàn)場堵管實(shí)際問題,改變靜態(tài)材料配比,進(jìn)行環(huán)管充填實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證,保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性;模仿井下巷道,改造建設(shè)文化走廊,進(jìn)行環(huán)境熏陶等。
探索學(xué)以致用:
校企合作助推產(chǎn)教研融合,探索空間依然很大
近年來,山東理工大學(xué)通過高校教師掛職企業(yè)科技副總、定期為企業(yè)舉辦培訓(xùn)班、企業(yè)技術(shù)骨干入校攻讀碩士研究生、企業(yè)設(shè)立獎(jiǎng)助學(xué)金吸引畢業(yè)生前往工作等方式,使校企合作更緊密。
2021年12月,山東理工大學(xué)與山東金谷控股集團(tuán)有限公司簽訂協(xié)議,共同組建金谷精英班,定向培養(yǎng)具備礦產(chǎn)資源開發(fā)利用、礦山企業(yè)運(yùn)營管理以及先進(jìn)理論方法、技術(shù)手段應(yīng)用等能力的復(fù)合型人才。
華北理工大學(xué)邀請企業(yè)深度參與人才培養(yǎng),通過校企共建培養(yǎng)方案、課程資源、實(shí)習(xí)體系等,解決學(xué)生對(duì)抽象采礦工藝生產(chǎn)場景感知力不足、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)培養(yǎng)質(zhì)量保障度低等難題。該校與司家營鐵礦等合編《礦山生態(tài)修復(fù)》5部教材;校企合建工程教學(xué)案例84項(xiàng)、視頻案例80項(xiàng)、思政案例35項(xiàng),核心課案例使用率達(dá)100%。
新疆工程學(xué)院與國家能源集團(tuán)、中國中煤集團(tuán)等單位聯(lián)合建立了150余家產(chǎn)教融合基地。該校每屆連續(xù)6個(gè)月開展現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué),85%以上教學(xué)內(nèi)容來自現(xiàn)場一線,累計(jì)培養(yǎng)11萬余名畢業(yè)生,就業(yè)率穩(wěn)定在95%以上。
經(jīng)過18年合作辦學(xué),福州大學(xué)與紫金礦業(yè)集團(tuán)共建的紫金礦業(yè)學(xué)院已培養(yǎng)出一批懂技術(shù)、懂管理的專業(yè)對(duì)口人才。紫金礦業(yè)集團(tuán)前后共投資2.5億元支持辦學(xué),其中1.5億元用于上杭教學(xué)基地建設(shè)。學(xué)院實(shí)施雙導(dǎo)師制,聘任88名企業(yè)專業(yè)人才為學(xué)院工程型教師。引進(jìn)1名院士和2名國家級(jí)人才,逐步構(gòu)建起地質(zhì)、采礦等特色教研團(tuán)隊(duì)。企業(yè)還為學(xué)生實(shí)習(xí)提供充分支持,提供免費(fèi)食宿及大巴車全程接送。
“當(dāng)前智能化人才培養(yǎng)模式尚未成形,缺口依然很大?!敝袊こ淘涸菏俊⒅袊禾靠乒ぜ瘓F(tuán)首席科學(xué)家王國法表示,“智能化煤礦需要運(yùn)行、維護(hù)、研發(fā)、管理和培訓(xùn)等方面的專業(yè)人才。比如數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面,需要首席數(shù)字官、業(yè)務(wù)域域長、場景數(shù)字官等;需要負(fù)責(zé)井下各類智能化開采技術(shù)裝備正常操作的運(yùn)行操作工程師、負(fù)責(zé)井下智能化技術(shù)裝備維護(hù)管理的維護(hù)工程師、負(fù)責(zé)智能化煤礦專業(yè)技術(shù)裝備研發(fā)的研發(fā)工程師等?!?/span>
同時(shí),傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教育產(chǎn)出的理論成果往往未經(jīng)真實(shí)產(chǎn)業(yè)環(huán)境檢驗(yàn),學(xué)生掌握的技能在實(shí)際工程應(yīng)用中可能出現(xiàn)“水土不服”情況。
為此,遼寧大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院提出以礦山真實(shí)場景為牽引,通過課程重構(gòu)夯實(shí)基礎(chǔ)、通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)提升能力、通過競賽賦能驗(yàn)證成果,形成“學(xué)—練—戰(zhàn)”一體化培養(yǎng)閉環(huán)。以前,計(jì)算機(jī)學(xué)院教師在教授《數(shù)據(jù)庫原理》傳統(tǒng)課程時(shí),多圍繞關(guān)系型數(shù)據(jù)庫范式、SQL語法等書本內(nèi)容展開。進(jìn)行課程重構(gòu)后,該學(xué)院將《礦山物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)》帶入場景,結(jié)合井下傳感器數(shù)據(jù)流,如溫度濕度、瓦斯?jié)舛?,設(shè)計(jì)時(shí)序數(shù)據(jù)庫,解決了高頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與實(shí)時(shí)查詢的問題。
此外,計(jì)算機(jī)學(xué)院構(gòu)建了“陽和”沖擊地壓大模型,接入人工智能模型,通過知識(shí)圖譜和本地知識(shí)庫提升模型性能。該模型包含138個(gè)煤礦構(gòu)建的1126個(gè)節(jié)點(diǎn)、3088個(gè)關(guān)系的知識(shí)圖譜,包括1135條煤礦領(lǐng)域問答數(shù)據(jù)、煤礦方面政策文件1.24萬項(xiàng)、知識(shí)手冊371本。
如何面向未來:
積極適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展需求,加速與現(xiàn)代化教育接軌
當(dāng)前,礦業(yè)類高校人才培養(yǎng)還存在很多現(xiàn)實(shí)問題。遼寧工程技術(shù)大學(xué)副校長王東指出,我國露天煤礦人才緊缺,畢業(yè)生主要源自少量院校采礦工程專業(yè)分流;核心課程數(shù)量偏少,教材內(nèi)容滯后于生產(chǎn)。而全國露天煤礦數(shù)量、產(chǎn)量不斷攀升,人才需求會(huì)越來越旺盛。
王東建議,重新考慮露天開采專業(yè)目錄設(shè)置;積極爭取調(diào)整高校招生計(jì)劃,提高煤炭主產(chǎn)區(qū)采礦工程專業(yè)與報(bào)考大省計(jì)劃數(shù);不斷優(yōu)化課程體系,增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力;廣泛開展露天開采專業(yè)方向非學(xué)歷教育培訓(xùn),發(fā)揮煤炭主產(chǎn)地研究院的實(shí)質(zhì)作用等。
中國礦業(yè)大學(xué)(北京)教授王家臣介紹,礦業(yè)工程學(xué)科主要集中于采礦工程、礦物加工工程、巖體力學(xué)與工程、礦業(yè)安全與環(huán)境等,多為礦區(qū)全生命周期的勘探階段、采礦階段,包括礦區(qū)關(guān)閉廢棄、環(huán)境集中整治、礦區(qū)資源再利用等內(nèi)容的后采礦階段涉及較少。
如今很多礦井采閉,而了解后采礦階段的礦業(yè)人才相對(duì)較少。王家臣建議,建立后采礦人才培養(yǎng)機(jī)制,培養(yǎng)和儲(chǔ)備后采礦人才梯隊(duì),創(chuàng)新配置后采礦專業(yè)人才資源,形成后采礦人才國際化發(fā)展體系等。
安徽理工大學(xué)教授陳登紅指出,智能采礦人才培養(yǎng)面臨著報(bào)考率低、轉(zhuǎn)出率高,招生困難現(xiàn)狀;智能采礦工程專業(yè)建設(shè)及傳統(tǒng)學(xué)科專業(yè)改造仍任重道遠(yuǎn);智能采礦工程人才培養(yǎng)質(zhì)量及國際化人才培養(yǎng)質(zhì)量亟待提升。
陳登紅建議,扎實(shí)推進(jìn)教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)和博士后流動(dòng)站建設(shè),提升師資數(shù)量和質(zhì)量;構(gòu)建“學(xué)科引領(lǐng)+專業(yè)根本”協(xié)同發(fā)展體系,高質(zhì)量推進(jìn)高峰學(xué)科建設(shè)、專業(yè)建設(shè),提升學(xué)科專業(yè)軟實(shí)力和招生吸引力;構(gòu)建“學(xué)士+碩士+博士”立體化培育體系,拓展國際化人才聯(lián)合培養(yǎng)渠道;構(gòu)建“平臺(tái)+團(tuán)隊(duì)+項(xiàng)目”共建共享的文化體系,聚力煤炭智能綠色開采與高效清潔利用等方向基礎(chǔ)研究和科技攻關(guān),提升科研水平和社會(huì)服務(wù)能力。
結(jié)合煤礦智能化發(fā)展,王國法建議,構(gòu)建智能采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系,如持續(xù)更新智能化煤礦相關(guān)教材內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)器材等,充分融入智能化煤礦工程現(xiàn)場新技術(shù)、新裝備;加強(qiáng)智能采礦專業(yè)師資博士后培養(yǎng)及引進(jìn)工作,加快形成智能采礦學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì);煤炭企業(yè)創(chuàng)新“選—育—用—留”智能化人才培養(yǎng)模式等。
趙躍民指出,傳統(tǒng)采礦知識(shí)結(jié)構(gòu)難以滿足智能化建設(shè)的需求,更難以應(yīng)對(duì)深地深海深空礦產(chǎn)資源開發(fā)前沿的挑戰(zhàn)。建議共建“X+人工智能+礦業(yè)”交叉學(xué)科體系,布局符合國家發(fā)展戰(zhàn)略的智能采礦工程、探索性科學(xué)工程等新專業(yè),培養(yǎng)具備交叉學(xué)科背景的復(fù)合型人才,加快采礦工程專業(yè)向智能采礦工程專業(yè)的迭代升級(jí)。
“在價(jià)值引領(lǐng)上,礦業(yè)類高校要將‘能源飯碗端在自己手里’的思政教育融入專業(yè)教育;在課堂教學(xué)上,要建立核心技術(shù)清單動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制,建立培養(yǎng)方案共商、課程共建、師資共享的產(chǎn)教融合新范式;在學(xué)科發(fā)展上,以構(gòu)筑大平臺(tái)為基礎(chǔ)支撐、以承擔(dān)大項(xiàng)目為牽引,形成高校有組織的科研新模式等?!壁w躍民表示。
中國工程院院士潘一山指出,場景是發(fā)揮創(chuàng)新力的關(guān)鍵。“走出校園找現(xiàn)實(shí)場景,走進(jìn)社會(huì)找真實(shí)問題,走上前沿找務(wù)實(shí)創(chuàng)新?!迸艘簧浇ㄗh。
中國工程院院士吳愛祥指出,要重視基礎(chǔ)教育,用工匠精神打造一流本科教育,科學(xué)打造高水平師資隊(duì)伍,強(qiáng)化人才培養(yǎng)中心地位,構(gòu)建國際等效的課程體系等。
作者:本報(bào)記者王世雅 版面編輯:王世雅
來源:中國煤炭報(bào)
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