面向卓越工程师培养的采掘机械课程教学探讨

2016-03-20刘伟万林林邓朝晖

当代教育理论与实践 2016年7期

关键词：卓越机械教材

刘伟，万林林，邓朝晖

(湖南科技大学 a.难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室；b.机电工程学院，湖南湘潭 411201)

面向卓越工程师培养的采掘机械课程教学探讨

刘伟a,b，万林林a,b，邓朝晖a,b

(湖南科技大学 a.难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室；b.机电工程学院，湖南湘潭 411201)

参照卓越工程师培养的基本要求，分析当前采掘机械课程教学在教材、教学模式、教师经验等方面的现状。通过广泛调研，提出从教材、教学内容、教学方法、教学团队等方面进行改革，以期提高课程教学效果，实现新时代形势下大学生工程实践能力和创新能力的综合培养。

采掘机械；卓越工程师教育培养计划；教学改革

为全面贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010～2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010～2020年)》，教育部于2010年6月启动“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)，用以促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国[1-2]。湖南科技大学申报并获批成为我国第二批“卓越计划”高校，其中机械设计制造及其自动化专业(以下简称机设专业)是我校2012年首批实施“卓越计划”的三个试点专业之一。

采掘机械是机设专业本科生的一门综合应用型必修课程，主要介绍煤岩的物理机械性质和掘进机械、采煤机械、支护设备的结构组成与工作原理，从而实现机械原理、机械设计、材料力学、液压传动与控制等课程知识的综合应用，为毕业后从事采掘机械设计、制造、使用与维护方面的相关工作打下坚实的理论基础。课程涉及的知识面广，对学生的知识综合运用能力要求较高，实践性和应用性较强，对于完善学生的知识体系结构，提高学生分析和解决具体实际工程问题的能力具有重要作用。

然而当前采掘机械课程可选教材少，内容陈旧、过时，教学体系古板、单一，教师专业实践经验不足，无法满足“卓越计划” 强调的对学生实践应用能力、思维开创性以及创新性的培养要求[1]。随着科技不断发展，采掘机械发展迅速，新产品不断涌出。采掘机械产品的不断创新与滞后的教学课程之间的矛盾、采掘机械产品独立讲解与采煤整体工艺脱节之间的矛盾越来越突出。在“卓越计划”的实际培养模式下，如何在采掘机械课程的课堂教学中弥补课本的不足是目前教学中存在的一个重要问题。基于“卓越计划”的基本要求，以综合培养学生工程实践能力和创新能力为目标，探讨采掘机械课程教学改革，加大教材建设、更新教学内容、改革教学方法、组建教学团队。

1　采掘机械课程教学现状

采掘机械是一门实践性和实用性很强的专业课程，涉及知识面广，包括机械、液压、采煤等，着重培养学生分析解决实际工程问题的能力，教、学难度大，影响学生学习的积极性，难以达到预期教学效果。目前，在采掘机械课程的具体教学过程中存在的问题主要如下。

第一，教材内容不能紧跟科技进步发展。采掘机械作为机设专业的一门综合应用课程，涉及内容十分广泛，是随着新技术的应用不断地充实、更新和发展的。但是在实际的教学过程中，可用于选择的教材却较少，而且教材更新较慢，无法紧跟科技发展，使得课程教学不能满足科技进步发展的需求。现有教材都是2011年以前出版发行的，教材中多数内容陈旧、过时，难以体现采掘机械的最新发展，且不能很好地与实际相结合。比如，教材中系统介绍了在综合机械化采煤工作面应用最多的滚筒式采煤机中的液压牵引采煤机，然而当前该类型采煤机已趋于淘汰，在大型煤矿中基本选用电牵引采煤机，两者从类型到结构到回采能力等都有很大不同；另外在掘进机选用方面多数采用横轴式掘进机，并配合激光定向仪进行使用，但是在教材中没有激光定向仪的介绍。

第二，传统教学模式难以达成教学效果。采掘机械是一门专业性很强的课程，其教学目标是让学生了解和掌握采掘机械的基本结构特点、工作原理与用途，进而完善学生的知识体系结构，提高学生综合分析和解决具体实际工程问题的能力。然而，该课程当前的教学模式还是以教师讲授为主，教育介质主要是教材和一些配套的结构简图，使得原本枯燥的理论结构知识变得更加乏味[3]。即使经验丰富的教师，面对无法口头表达清楚、难以画出示意图、缺少动画视频的内容，如何传授也是很大的难题。另外，具体的采掘机械装备难以用结构简图描述清楚，无法给学生展现一个结构复杂的机械，使得学生在学习过程中往往比较迷惑。目前并未建立与采掘机械实践教学相匹配的教学环境，难让学生更深刻地掌握课程的内容，难以提高学生在采掘机械方面的实践能力。基于以上问题，教师讲授抽象，学生学习乏味，使得学生的感性认识不强，很多知识无法吸引学生的注意力，进而使得教师和学生之间缺少有效互动，严重挫伤学生的学习积极性，甚至导致部分学生出现厌学情绪，难以达成理想的教学效果。

第三，教师缺乏专业实践经验。采掘机械是针对煤炭开采的一门生产实际课程，要求授课教师具有较强的专业基础，并具备一定的生产实际经验。然而讲授这门课程的教师基本上都是高校毕业后的新进教师，工作经验比较少，生产实际经验严重缺乏，尽管他们的理论知识掌握很扎实，但实际应用和操作的能力却比较差，因此在教学过程中，他们只能花好几倍的气力通过PPT、实物图片、动画视频去讲授教材内容，无法结合采掘机械领域的实际情况，在教学中介绍一些相关技术的最新发展状况，这样就使得课堂教学与实际应用脱节。尽管部分教师的教学水平高、生产实际经验丰富，但是采掘机械课程的理论与技术是不断发展的，这就很难结合理论与实践来教授学生。这些最终都会影响采掘机械课程教学的实际效果。

2　采掘机械课程教学改革的探索

通过广泛调研，结合采掘机械课程教学过程中的特点与现状，可以从教材、教学内容、教学方法、教学团队等方面进行改革，实现“卓越计划”培养模式下学生工程实践能力和创新能力的综合培养。

第一，加大教材建设。编制适应采掘机械行业发展现状的教材。在编写教材的前期，应该广泛调研国内外采掘机械行业所使用的设备，适当引入应用在生产一线的新设备、新技术。教材内容需要涉及掘进机械、采煤机械、支护设备的基本构造、工作原理、技术性能、选用原则及其配套使用情况，并增加相关设备与技术的现状与发展趋势，帮助学生建立采掘机械整体的概念。当前使用的采掘机械课程教材大都是数年前的教材，其多数内容难以满足教学需求。由于教材编定需要一定周期，在新的教材出版之前还会存在上述问题。为有效改变该状况，可以采取自编讲义的方法，对国内外采掘机械行业应用的新设备、新技术进行补充介绍，适当增加具体的实例，如正在使用各种类型综采设备，生动体现采掘机械课程的教学内容在实践中的应用，从而增强学生感性认识，促进学生积极学习。

第二，丰富教学内容。绪论是每门课程教学的第一课，对于接触新课程的学生来说，绪论课的教学基本决定了学生后期的求知欲望与兴趣[4]。考虑到采掘机械课程的教材中绪论内容比较简单，仅包括煤岩物理机械性质，缺乏与生产实际的具体联系。教师讲授时，可以对教材内容进行丰富。1)补充介绍采煤工序，简单介绍掘进机、采煤机、液压支架以及不属于本课程的刮板输送机，并补充“三机”关系的讲解，使学生对采煤工序有一个完整清楚的认识。2)针对采煤工艺提出问题，创设问题情境，激发学生学习兴趣，如不同深度或厚度的煤层应采用哪种设备进行开采，从而引出本课程的具体教学内容。3)开发一系列多媒体课件，插入相关采掘机械及其零部件的三维彩图、实物图，以及其工作的动画视频、现场视频，克服传统结构简图的局限，化抽象为具体，化静态为动态，提高学生的学习积极性。在讲授掘进机、采煤机的结构和工作原理时，可结合机械原理、机械设计等相关课程知识，充实教学内容。对于液压支架的防倒防滑问题，教材中并没有详细介绍，这就需要教师充分发挥其自身的主观能动性，通过多种渠道对该问题进行补充完善。机设专业学生通过采掘机械课程学习掌握了掘进机、采煤机、液压支架等机械产品的结构和工作原理，但是由于没有开设采矿学课程，并不知道采掘机械在煤矿井下的具体运行状况，基于此，可以补充井下采煤工艺、采煤视频以及新产品等内容，对于后续的固定机械与运输设备课程教学起到辅助作用。安全生产是煤矿“天”字号的大事，在教学过程中，教师需要反复强化安全生产教育，让学生知道哪些是安全的、哪些是不安全的。

第三，改革教学方法。教师作为教学过程中教学方法的设计者和实施者，要针对不同的教学对象与内容采用不同的教学方法，有效引导学生理解教材、掌握教材并能够灵活运用。1)理论教学可以采用案例式、启发式、讨论式、师生互动式和辩论式等方法。在采掘机械的理论教学过程中，要选择恰当合理的知识切入点，激发学生积极主动地思考问题。通过教师提问，让学生运用学过的知识分析思考、解答，最后教师归纳总结；或者教师讲授采掘机械的结构、工作原理的一部分，让学生讲解另一部分，同时要求其他学生给予评价与补充等。采用这些教学方法，改变课堂上教师一人独鸣的状况，提高学生听课的注意力，调动其学习主动性和积极性，活跃课堂气氛。2)实践教学是巩固学生理论知识、提高学生综合素质、锻炼学生动手能力、培养学生创新意识的重要环节[5]。在实践教学过程中，应注重理论与实践、实践与社会发展需求的结合。当学校的实践教学条件不足时，可以组织学生到就近的采掘机械生产企业、煤矿企业或科研院所实验室去进行现场参观，使学生能够得到更好的感性认识。

第四，组建师资队伍。师资队伍的组织建设要适应人才培养模式的不断进步，培养更多更优秀的人才来做学科和专业的带头人，起到模范典型的作用。根据本校机设专业建设及其实际发展状况，通过相关课程的网络与现场培训不断提升在职教师的教学能力，通过采掘机械相关企事业单位的实践不断提高在职教师的实践应用能力，从而使教师具备更高水平的专业素质。同时可以聘请更多在采掘机械相关企业工作的技术人员与工作过的教师加入师资队伍，提升整体实践教学能力。