新工科背景下采矿工程专业毕业实践改造升级探索

王红伟 解盘石 郎 丁 罗生虎

（[1]西安科技大学能源学院 陕西·西安 710054；[2]西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室 陕西·西安 710054；[3]西安科技大学理学院 陕西·西安 710054）

0 前言

新工科教育改革包含以下两方面，其一建设新工科专业或专业方向，其二根据新工科教育范式的框架改造现有专业。[1][2]矿业是人类社会最古老的行业之一，是当代社会的命脉，采矿工程是矿业类专业之一，主要研究具有跨学科、跨产业特征的固体矿产资源开采，包含力学数学、机械制造、地质分析、经济管理、计算机等学科技术，既要继承传统矿业方法理论，又要面临现代采矿数字化、智能化的新发展趋势，需用新理念、新技术、新思路、新模式、新质量的新型工程教育进行改造创新。

西安科技大学采矿工程专业旨在培育具有优秀思想品格、社会公德、专业职责、个人品德，培养具有身体素质和心理健康双向提升、专业知识和兴趣爱好齐头并进、理论概念和实践能力并驾齐驱，具有宏观性、国际性专业视角，细致性、微差性观察能力，掌握一定程度的力学、管理学、经济学、环境保护知识，富有较强创新能力，能够在采矿工程领域从事科学研究、教学、技术、生产和管理等工作的应用创新型高级专门人才。实践教学环节是采矿工程培养创新式人才的关键路径，基于“创新思路、学用相辅、强化能力”的实践教育理念，构建了以基础实验增强专业理论、以综合实践增强设计能力、以创新训练增强综合水平的“三层次、三提升”实践创新教学体系。毕业实践作为该体系中的综合实践模块，重点进行综合设计能力训练，提升学生分析和解决复杂采矿工程问题的能力。本文以采矿工程专业学生毕业实践现状为切入点，以新工科建设理念为指引，探索了基于新工科实践教学的采矿工程毕业实践改造升级路径与措施。

1 传统毕业实践存在的问题

实践教学是采矿工程专业教学的重要组成部分，毕业实习与设计属于“新工科”实践创新教学体系中的综合实践模块，处于“三层次、三提升”体系中综合设计能力提升层次，承接基础技能和创新能力培养层次。目前，我校对采矿工程专业毕业实习和设计大纲进行了重新修订，新大纲教学成效显著，但是与工程教育专业认证标准还存在很大差距：

（1）毕业实习流于形式、难以注重实效，导致学生毕业实习处于认识层面、不求甚解，质量无法提高。我校采矿工程专业毕业实习在第八学期前四周开展，由学生联系煤矿企业进行现场实践，要求学生深入采掘工作面一线进行锻炼，并为毕业设计开展矿井开采设计收集矿井基本地质资料。但在实际操作中，受到实习经费、实习基地、安全管理、交通食宿等多种因素限制，导致学生前往煤矿实习的各环节难以落实，无法利用四周的实习时间深入到矿井一线，无法接触最前沿的工艺和设备，更无从深入了解工程实践，在培养学生的工程意识方面存在很大不足，也削弱了学生在实习环节的新创造和新思想。

（2）毕业实习与工程实际联系不够紧密，设计形式单一，缺少创新。目前，采矿工程毕业实习主要采用煤矿实习形式，毕业设计主要采用矿井开采设计、矿井开采设计+专题两种形式，毕业实践地点、时间、内容、方式等形式较单一。通过调查问卷分析显示，毕业实习地点选择智能化矿井、特殊条件矿井、现代化矿井+煤矿机械设备制造厂的占比分别为26.6%、1%、72.4%，对井田开拓系统布置、采区巷道布置、采煤方法及工艺、矿井开采新技术等实习内容感兴趣的占比分别为53.4%、12.2%、10%、24.4%，毕业实习与设计时间安排上采用现场实习（4 周）+毕业设计（12 周）、现场实习（2 周）+毕业设计（4 周）+现场实习（2周）+毕业设计（8 周）形式分别占24.4%、75.6%，煤矿实习、煤矿实习+校内虚拟仿真实践、煤矿实习+校内虚拟仿真实践+线上专家讲座等三种形式的选择占比分别为6%、6%、88%，选择矿井实习+矿井开采设计、矿井实习+开采设计+专题、专题研究+毕业论文分别占23.3%、44.4%、32.3%。以上调查研究显示，学生对实习地点、时间、内容、组织方式等选择倾向多样性、工程性、创新性。

（3）毕业实践指导教师团队结构单一，工程实践能力欠缺。新工科教育改革中最大的薄弱环节便是教师工程实践能力，尽管高校教师专业理论知识雄厚，但缺乏煤矿企业一线工作经验，对煤矿采掘等各生产环节、智能采掘新技术及一线人才需求情况了解不透彻，教师工程实践能力欠缺导致“填鸭式”教学格局，在实践教学环节对学生的指导缺少煤炭市场需求和文化背景的综合考量，致使学生对复杂采矿工程问题的分析和解决能力提升度不够。

（4）实践环节考评机制不健全，学生对毕业实践重要性认识不足。实习指导教师难以精准掌握学生的实习过程，只能根据实习报告内容和格式规范成绩、平时表现的主观印象等给出成绩，一般都能通过，导致学生对实习环节重视度不高、实习过程草草了事，达不到环节实习要求，实习报告内容局限于对矿井地质概况、开拓系统及采煤方法等内容的简单描述，缺乏深入思考，对工程问题分析、创新技术认识不足。

2 毕业实践改造升级路径

我国高校“新工科”教育改革长期存在的一个难点是需求的行业人员素质与培养的人才专业性有落差。因此，基于成果导向理念在工程教育中的应用，采用“反向设计、正向实施”思维，根据新经济煤炭行业发展的需求，优化了培养采矿工程人才方案，构建了以基础实验增强专业理论、以综合实践增强设计能力、以创新训练增强综合水平的“三层次、三提升”实践创新教学体系（图1）。毕业实践处于该体系综合层，主要提升学生综合设计能力，据此，分别确定了毕业实习和设计的目标及其对毕业要求的支撑关系，毕业实践重点支撑培养采矿工程专业学生分析与解决复杂采矿工程问题的综合应用能力，涉及采矿行业职业道德与规范遵守、法律意识建立、管理与经济决策技术与方法应用、设计与研究目标、内容和技术方案制定、通过撰写任务计划书等方法同专业人士和社会人员进行交流沟通来确定毕业实践内容，并以上述要求为主，从毕业实践教学模式、新型教师队伍培养、智能实验设备建立、考核监管管理模式等方面进行优化。

图1 “三层次、三提升”实践创新教学体系

3 毕业实践改造升级措施

（1）以主动学习为根本，以目标为导向，以工程问题为基础，探索多元化毕业实践教学模式。采矿工程毕业实践是综合应用所学专业理论知识解决复杂采矿工程问题的一次大练兵。因此，根据毕业实践模式单一问题，提出了毕业实习地点聚集-分散模式、毕业设计全过程周期模式、实习-设计“间隔式”毕业实践教学模式，即“现场实习（2 周）+毕业设计（4 周）+现场实习（2 周）+毕业设计（8 周）”。基于“工程项目为导向、未来岗位需求为驱动”的理念，推出多种毕业实习与设计的组织方式，包括：煤矿企业实习+煤矿开采设计、煤矿企业实习+煤矿开采设计+实验室研究+专题论文、实验室研究+专题论文。通过专题设计形式给学生提供多种选择，提高学生对专业知识的综合运用能力，并能通过工程实践进行创新改造。

（2）基于理论与实践互补、资源协同，形成了虚实互补、线上线下混合式毕业实践教学方法。虚是指借助云计算等大数据方法，采用网络化技术手段进仿真化教学，实即在煤矿、煤机制造厂、煤矿研究院、设计院等单位完成毕业实习内容。线上主要由煤矿工程技术人员、科研院所研究人员通过腾讯会议等新媒体进行专家讲座，线下主要由专业指导教师在设计室、实验室进行毕业设计、专题研究的指导。

（3）建立校企融合与协同创新实习基地，培养“双师制与双师型”师资队伍，通过校企合作的深入开展，促进工程应用型人才培养机制的建立。结合地方经济和科学技术的发展情况，面向工程实际，进一步开展校内智能开采实验平台建设和校外实践基地建设。依托采矿工程国家级教学示范中心和煤矿主体实验大楼模拟矿井，通过自主研发、采购等多种手段，围绕智能开采建设资源与开采环境虚拟仿真实验平台；涉及采矿、掘进、运输、支护、采空区处理等工序智能化实验平台、生产过程控制可视化实验平台、信息传输网络化实验平台和涉及生产管理与决策科学化的决策系统平台等方面的建设。加大与陕西煤业化工集团、山东矿机集团等智能开采矿山开采及装备制造企业的联系，加快校外实践基地建设。聘请煤矿企业骨干进行专业性案例分析讲解，高校教师进行毕业设计指导，形成“双师制”教师队伍培养机制，同时，通过煤矿企业挂职锻炼、应用性科学研究等形式提高高校教师的工程经验，提高“双师型”资质的教师比例。在“双师制、双师型”教师队伍指导下，使学生高质量完成毕业实习与设计的目标。

（4）设置“开题、中期、查重、评阅、答辩”多维度全过程监管，细化管理模式。为了提高毕业设计成效，学院派遣专人对毕业设计具体流程和毕业设计全过程实施监管。毕业设计题目“量身定做、单人单题”，设计指导过程全记录，对中期阶段性成果展示不合格者，设置中期退出机制，毕业设计检测的文字复制比在30%以内者，进入评审阶段，由指导教师评审和专家评审合格者，进入毕业答辩环节。答辩评出毕业设计优秀与不合格者，分别从答辩成绩前后10%择选，并落实毕业设计淘汰机制，淘汰率不低于5%。

4 结语

结合教育部新工科建设和工程教育专业认证的要求，针对采矿工程专业毕业实践环节存在的问题，进行了毕业实践升级改造探索，并提出了具体升级改造路径与措施，有效地提高了毕业实践质量，丰富了新工科“三层次、三提升”创新实践教学体系，对提升全国矿业类高校及采矿工程专业的毕业实践内容和其教学质量提供了具有参考意义的新方法和新途径。