基于“宽采矿”的《采矿学》课程教学改革与实践

陈辉 张东升 张志强 吕金星 李虎威

摘要：基于我国采矿工程专业培养现状和新疆矿产资源特征，在分析《采矿学》课程的性质、特点和面临诸多挑战的基础上，建立以培养“宽采矿专业人才”为目标、“优化课程内容”为基础、“采用多种教学方法”为手段的特色课程体系。具体措施为：教学内容模块化，突出新疆矿山特色，达到精而全；在教学方法上，采用互动式、案例式和启发式等教学手段，调动学生学习的积极性和创新能力，取得了很好的教学效果。

关键词：宽采矿专业人才；课程体系；模块化教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）36-0147-03

目前我国采矿工程专业的培养模式仍沿用上世纪50年代前苏联培养模式，将采矿工程专业分为煤矿开采（露采、地采）、金属矿床开采（露采、地采）、非金属矿床开采专业，以学生毕业后能胜任某一采矿专业方向的工程技术管理为目的，专业知识面相对狭窄；美国、加拿大等国采用重基础、宽口径的采矿人才培养模式，培养方式灵活、教学内容综合和学科交叉，使学生成为一专多能的复合型人才。在现行的就业、用人制度下，培养专业知识面窄的学生已难以适应科学技术发展和矿山企业“多元化”经营的需要。

新疆发现矿产有138种，占全国探明矿种的82%，其中煤炭资源预测储量（2.19万亿吨）居于全国之首，金、铜、铁等10种金属矿床储量居全国前列，已成为我国十分重要的资源基地接替区和战略资源储备区，随着矿业开发现代化、数字化水平的不断提高，急需高素质复合型采矿专业人才。因此，新疆大学采矿工程专业在以金属矿开采方向为主的2008版培养方案基础上，制订了以培养“宽采矿”专业人才为目标的2012版培养方案，培养具有露天开采、煤炭地下开采、金属矿地下开采和矿山安全四个方面的专业能力，主要培养基础宽、能力强、素质高，具有创新意识和初步创新能力，能在固体矿床开采和矿山安全领域从事生产、管理、设计等方面工作的高级工程技术人才。“宽采矿”人才培養核心主要体现在《采矿学》课程体系的建立和实践上。随着教学改革和《采矿学》精品课程建设深入开展，如何保证“宽采矿”课程教学质量、培养实践创新人才，科学、系统地建立课程体系是亟待解决的问题。

一、“宽采矿”《采矿学》课程的性质与特点

《采矿学》是高等学校采矿工程专业的“标志”与“招牌”课程，是培养目标中“具有专业素质与技能、理论知识、实践能力与创新意识”的核心专业课程，也是采矿本科生就业的“看家本领”课程。通过“宽采矿”课程的学习，使学生具备固体矿床（煤矿、金属矿）开采（露天、井工）的基本知识、原理和掌握基本技能，了解学科的现状及发展趋势，具备根据矿床地质条件选择及设计合理的开拓方法、开采方法和开采工艺的能力，为从事矿业工作打下坚实基础。

《采矿学》是一门较为抽象又具体的、课程内容多又偏重实践的课程。“宽采矿”课程的明显特点为：（1）课程领域覆盖面广，其涵盖矿床开采、爆破工程、井巷工程等多课程知识。（2）专业性强，可能一个概念、工艺、方法，需要历经很长时间讲授、学习，且初学者不易入门和接受。（3）学科知识交叉性、综合性强，需应用多学科知识综合分析、解决采矿问题。（4）实践性强，采矿理论依托采矿工程实践。（5）时空关系强，在时间上，采掘工序相互依存，周而复始；在空间上，工作场所不断移动，以致形成错综复杂的生产系统。（6）学科发展变化快，设备、技术、采矿方法、工艺和理论不断更新。授课内容多而课时有限，因此，《采矿学》课程特点决定讲授及学习具有相当难度性。

二、“宽采矿”采矿学课程体系面临的挑战

基于新疆矿产资源优势、发展需求以及高等工科教育发展要求，培养高起点、高素质且具有创新能力的采矿专业人才，课程体系建设主要面临四大挑战。

1.面向“宽采矿”教材建设的挑战。目前采矿教材内容已落后于新技术的发展，而有关新疆采矿的教材很少，更没有体现出新疆采矿技术的特质内容，如巨厚煤层高效开采（世界上最大的整装煤田——准东煤田单层厚度可达80m，平均厚度为43m）、急倾斜厚煤层安全开采（小红沟煤矿煤层平均65m，倾角83°～87°）；生态环境保护性开采（新疆煤田，金属矿全部处于干旱半干旱地区）；高海拔、严寒地区和严重干旱条件下开采等。

2.“宽采矿”课程教学衔接的挑战。我校《采矿学》课程是将资源开采（煤、金属）及开采方式（地下、露天）融合在一起教学，因此面临课程内容“宽”、“精”，教学内容衔接紧密，课程体系系统、科学，并满足宽口径专业人才的学习需求的挑战。

3.面向“宽采矿”教学方法的挑战。学生对矿山工程了解甚少，主观的感性认识缺乏而实际工程较为复杂，传统的单向灌输“填鸭式”的教学方法叙述性枯燥，易使学生失去学习兴趣，导致教学效果差。因此，为提高学生学习兴趣，需对教学方法进行革新的挑战。

4.先进开采技术与面向“大学生实践创新能力”培养的挑战。近年来，神华、博地和紫金等60多家国内外大型企业集团来疆开发矿产资源，带来了先进的开采技术与装备，技术的消化吸收，以及集成应用与再创新，对大学生的实践与创新能力培养带来了挑战。

三、面向“宽采矿”采矿学课程教学改革与实践

根据自治区对采矿专业人才的需求和学校新的目标定位，以“基础扎实、知识面宽、素质高、能力强”为原则，着力培养专业人才，初步构建了具有新疆特色的“宽采矿”《采矿学》课程体系（见图1），以促进学生知识、能力和素质全面发展。

（一）引入模块化教学，联合备课，强化教学衔接，初步构建“宽采矿”人才培养的课程体系

1.根据教学教改实践，以“宽采矿”为目标，以“宽”、“精”为核心，调整采矿学课程教学内容。将目前矿业类高校多选用杜计平主编的《采矿学》、解世俊主编的《金属矿床地下开采》和高永涛主编的露天采矿学内容综合，保留教材主干部分，避免各章节内容前后之间重复，对教材中专业术语进行取舍、统一，对教材的科学性、衔接性和逻辑性进行调整；及时补充新型采矿技术和方法，如矿床连续开采、阶段充填采矿法等。教学内容进行拓宽、充实和精练，落后和现场应用较少的陈旧知识进行删减和精练，并精简《井巷工程》、《凿岩爆破》、《采掘机械》和《矿井提升与运输》等相应课程的内容。为此，不仅需要补充或更新教材内容，往往还要打乱教材现有结构，梳理讲授内容，重新形成条理清楚、逻辑性强的系统化知识并传授给学生。

2.合理分配课时，建立模块化教学方法。原培养计划将《采矿学》分为金属地下开采、煤矿井工开采结合露天开采三门课程讲授，学时分别为84学时、84学时、42学时；新版计划将课程调整为一门课，84学时讲授，为了更好地讲授将课程分为三大模块：煤矿井工开采模块，金属矿床地下开采模块，露天（煤、非煤）矿床开采模块。知识模块顺序及对应的学时。

3.联合备课，加强课程衔接。备课是教学的首要环节，对教学质量有很大影响。目前课程教师是从原各类采矿工程方向专业毕业的，本身的知识面能胜任专业模块教育，但相关模块教学能力有一定的局限性，为了适应课程知识面拓宽的需要，按模块联合备课很好地弥补了该方面的不足，拓宽课程教师的知识面。备课的重点是将知识交叉部分综合讲授，减少重复讲授，加强衔接。综合讲授内容主要包括：开拓、回采巷道布置、矿床划分、井底车场及硐室等。

根据授课总学时数、教料，将内容重新组合，分模块讲授，从而突出了教学的重点、难点、热点，教学实践表明，取得了很好的教学效果。

（二）引入案例式教学，培养学生自主学习能力、综合运用知识能力和工程意识

课程涉及的内容繁杂、枯燥，易使学生感觉知识空洞，较难深入理解，不易与实际融会贯通，与工程实践脱节等突出问题，将典型工程案例应用到教学中，结合课堂传授与自学指导，能实现课程的理论与实践相结合，培养综合运用知识能力和工程意识。

1.课堂上将重难点的内容引入国内外典型开采案例教学。针对本课程强实践特点及课堂教学进展状况，选择有代表性的矿山案例，如赞比亚谦比希铜矿、国内神东大柳塔煤矿、神新五彩湾露天矿、喀拉通克铜镍矿等多个案例为典型教学案例应用到教学中，适时邀请企业矿业工程师对工程案例进行详细讲解。案例教学重点讲授各类开拓方法、金属矿山多种采矿方法综合应用、露天开采转地下开采、急倾斜厚煤层开采等。将课堂教学与实际工程案例紧密结合，增强课程学习的针对性，提高学生分析和解决实际工程问题的能力。

2.以疆内典型矿床案例为作业，引导学生提高自主学习能力、综合运用知识能力。作业案例教学在组织和实施过程，首先精心准备新疆典型的煤矿地采矿山（小红沟煤矿）、金属矿山（阿舍勒铜矿）、露天开采矿山（五彩湾露天煤矿区）等多个案例，使学生充分了解案例的内容和要求，分组交流、讨论、启发，调动学习主动性提出完善的开采方案，推荐2名同学参加集体讨论；课堂集体讨论分析中，老师对小组间差异的地方要深入讨论和讲解；老师以总结的形式对小组设计方案进行分析评价，以提升案例式教学效果。

两种案例式教学法的应用，突出了学生的主体地位，引导学生主动参与教学活动，是提高学习效率、培养学生工程素养和实践能力的良好途径。

3.采用互动教学方法，激发学习兴趣，有助于提高学生的认知能力。互动教学法指在教学过程中充分发挥学生和教师双方的主观能動性，从而形成师生之间相互对话、交流并促进的一种教学方法。

在教学实践中，课程采用两种互动式教学模式：（1）以开拓方式为例，学习基本的概念及方法，采用“个人自学—教师讲授—问题驱动—讨论学习”模式。课前，教师针对教学任务、目标，精心备课、准备讲义，讲义分发给学生，让学生有充足时间自学、小组讨论学习内容，教师进行讲授，双方以问题驱动的方式学习、交流，进而深层次把握课程内容的关键所在。（2）学习类似开拓方式时，采用“个人自学—小组讨论—学生主讲—教师点评”模式。老师将开拓方式分成若干知识点，学生分成若干学习小组。老师将有关专题资料发给各个小组，要求各小组利用各种途径查阅相关资料，制作课件，课堂上各小组讲述各自开拓专题，教师根据讲述内容进行补充、点评，进一步完善学生知识体系。

依据课程特点采用两种相结合的互动教学方法，有效解决了互动模式单一、互动深度不够的问题。教师由单边互动向多边互动转变，构建多样化的互动形式，并积极引导学生由教材向学科拓展，形成开阔的互动内容；突出了学生的主体地位。

4.通过实验课程学习，加深对知识实践性的训练及理解。采矿学是一门实践性很强的课程，为增强学生对知识的理解和掌握，实验课教学是必不可少的环节。我院的实验平台有自治区级“地质与矿业工程实验教学示范中心”、采矿工程模型实验室、多功能数字矿山实验室和采矿工艺实验室，应用虚拟操作软件、多样化的实验方法与手段，使实验教学向“以学生为主体、教师为主导”的教学模式转变。为了切实提高实验教学水平，将教师的科研经验应用到实验教学上，丰富实验内容，活跃实验气氛，提高学生做实验的积极性，锻炼学生科学的思维方式，加强了对知识实践性的训练。

5.以“宽采矿”为基础，结合启发式教学，将科技竞赛、创新训练计划项目等作为课程延伸，建立大学生创新精神培养途径。以启发式教学结合老师自身风采来感染、激发学生的创新思维，消化吸收国内外矿业企业先进的开采技术与装备，使“宽采矿”授课极具创新优势，如三大类开采结合创新，可将煤矿的连续开采工艺应用到金属矿开采；露天开采工艺应用到地下采场；充填工艺应用到煤矿的绿色开采中；煤矿的巷道支护技术应用到金属矿山；液压支架应用到金属矿山开采和充填法法应用到煤矿的开采中等。通过课程的学习，以科技竞赛、创新训练计划项目等作为课程延伸，在提升学生的创新能力方面已取得了一些成果，获得与课程直接相关的国家级、校级“大学生创新训练计划项目”1项和4项，及各类学术竞赛获奖18项等。

四、结语

为全面适应新疆矿山企业“多元化”经营的用人需求，培养具有新疆矿业特色的新型人才，形成了以“宽采矿”为培养目标，以教学内容改革与特色教学方法为手段，建立了《采矿学》课程体系，为我校采矿学生的厚基础、高水平、宽技能和强实践的综合素质提供强有力的支持，是采矿专业学生专业知识、就业竞争力增强的有效保障。

参考文献：

[1]曹树刚.论我国采矿工程本科教育及其改革[J].重庆大学学报：社会科学版，2001，7（1）：82-83.

[2]杨瑞平.互动教学法探讨[J].山西财经大学学报（高等教育版），2003，（1）：35-37.