矿业类创新人才“三位一体”培养模式探索

董宪姝，樊玉萍，马晓敏，李建忠，赵阳升

矿业是我国社会经济发展的重要支撑，矿业类人才是矿业可持续发展的重要支撑。矿业类人才不仅要工程技术性强、知识面广、综合素质高，而且面临艰苦的工作环境［1-2］。随着新时期“双一流”“新工科”“工程教育”的持续推进，以及智能矿业、智慧矿山等新技术的发展，开展以学生为中心的创新人才培养模式改革是矿业高等教育内涵式发展的必经之路，也是矿业可持续发展的必然要求［3-5］。当前，全国矿业类高校积极探索提高人才培养质量的路径，不断推进教学改革，已取得较为显著的成果［6-9］。

太原理工大学采矿工程、矿物加工工程这两个矿业类专业均为国家级一流专业建设点和省级特色专业，并通过工程教育认证。近年来，在国务院和教育部系列政策的指导下，太原理工大学矿业类专业以国家的高等教育人才观、质量观和教学观为先导，以培养出更多满足矿业行业发展新需求的创新型人才为目标，积极探索提高人才培养质量的路径。经过充分调研、广泛论证，结合矿业行业特色和人才培养定位，太原理工大学实施了矿业类创新人才“三位一体”培养模式改革，形成了具有鲜明特色的矿业类创新人才培养体系。本文将其提炼、总结，以期为相关院校教学改革提供经验借鉴。

一、矿业类创新人才培养面临的主要问题

矿业属于传统艰苦行业，在“市场化就业”政策的导向下，学生对矿业类专业的自信心和热爱度不如其他专业高。传统矿业类人才培养主要偏重于专业知识和技能的传授，但是由于受到矿山安全生产压力、经费、地域等因素的限制，学生赴企业现场实习的时间有限，实践教学质量难以保障。当前矿业类创新人才培养存在三个较为突出的问题：（1）学生的创新意识、驱动力和条件不足，难以满足矿业行业科技革新需求；（2）学生安全素养不高，对矿业领域风险感知的敏感性不足，规避和应对风险的能力较弱；（3）学生工程精神不强，科学精神、人文精神、工程伦理素质仍需进一步加强。

二、人才培养模式的结构

针对上述问题，太原理工大学提出了“三位一体”矿业特色创新人才培养模式（如图1所示）。该培养模式针对矿业类专业的特殊性，完善了人才培养链条，重点培养学生的安全素养、创新能力和工程精神。该模式的核心特征可以概括为“三层面、四梯度、五自主”。“三层面”即创新能力、安全素养和工程精神，该模式从这三个层面搭建了创新人才培养框架；“四梯度”是指遵循教育教学循序渐进的规律，将上述层面划分为四个梯度，对应本科生大学四年培养过程；“五自主”即运用自主发现、自主选择、自主学习、自主创新和自主评价，以生为本，帮助学生形成自主式学习方法。“三层面、四梯度、五自主”贯穿在本科生四年的培养过程中，体现在培养目标、课程体系、课堂教学、实践训练等各环节中。

图1 “三位一体”矿业特色创新人才培养模式构架

1.“三层面”搭建人才培养改革框架

矿业类“三位一体”创新人才培养模式，从创新能力、安全素养和工程精神三个层面出发，强化矿业类专业内涵建设，着重进行课程及教学资源、课堂教学方法、实践教学方式等方面的改革与建设。在具体实施中，按照矿业类人才培养目标，采用“三位一体”模式，持续改进矿业类专业培养计划、优化课程体系、制定教学策略，以期培养出勇于创新、勤于实践、安全素养高、适应能力强、具有协作精神和奉献精神的矿业类高素质人才。太原理工大学矿业类专业已在西山煤电集团、晋煤集团、霍州煤电、同煤集团、太原煤气化、中国煤炭博物馆等地形成了数十个实习基地（包括智能化实习基地），通过现场参观、专业基本知识讲座、模型教学、模拟矿井参观、生产矿井考察等方式，让学生完成对专业领域的基础认识与了解。

2.“四梯度”贯穿人才培养改革过程

遵循高等教育规律，结合学生的学习心理特征和矿业类专业特点，在本科生培养过程中，按照年级高低，将三个层面分别分为四个梯度。创新能力层面分为创新活动、创新意识、创新实践和创新品质四个梯度；安全素养层面分为安全认知、安全意识、安全行为和安全品格四个梯度；工程精神层面分为学习精神、实践精神、协作精神和奉献精神四个梯度。

在教学过程中，首先根据梯度等级设置相应课程。一、二年级学生通过学习专业导论、学科前沿讲座、创新创业教育等课程，体验创新活动，树立创新意识。三、四年级学生在学习专业课程基础上，开展系列创新实践项目。例如，参与教师科研项目，参加矿业行业科技作品竞赛、“挑战杯”实践作品大赛、大学生创新创业训练项目等，通过创新实践培育创新品质。学校采用学分奖励、资金资助等方式，引导学生参加科研与创新实践。

其次，安全素质教育贯穿矿业类专业四年的课堂教学和实践教学。一年级安排“专业导论”“安全教育”“心理健康教育”等课程，让学生认真学习矿业领域的安全文化。二年级开设“地质学”“工程伦理”等专业基础课程和认识实习，使学生具有初步的安全意识。三年级开设“边坡稳定”“环保与安全”专业课程和生产实习，让学生熟知安全规范。四年级通过“矿山法规”“矿井通风与安全”等专业课程和毕业实习，让学生自觉形成安全行为，为从事煤炭生产相关工作做准备。由此，通过全过程的安全教育，让学生从安全文化、意识、规范、行为各个方面形成完整的安全素养。

3.“五自主”体现人才培养实现途径

在培养过程中，太原理工大学的矿业类专业注重激发学生的求知欲望，注重引导学生将被动学习转为主动学习，探索出探究式学习、互助式学习、混合式学习、翻转课堂等新型课堂教学模式，在教学过程中实现了“五自主”（自主发现、自主选择、自主学习、自主创新和自主评价）。与学生学习方式的改变相对应，课堂教学也实现了五个转变：从灌输课堂向对话课堂转变，从封闭课堂向开放课堂转变，从知识课堂向能力课堂转变，从重学轻思向学思结合转变，从重教轻学向教主于学转变。

太原理工大学的采矿工程专业“采矿学”课程，改变传统课堂教学模式，采用DIY 模型教学模式，增加课堂虚拟仿真和模型实践环节，让学生分组课外自己动手制作矿山模型，并在课堂上展示评比。这种教学模式，丰富了教学手段，活跃了课堂教学气氛，激发了学生的学习兴趣，便于学生深刻理解矿井空间结构，提升了学生的动手能力和创新能力，培养了学生的创新意识和团队意识。太原理工大学矿物加工工程专业的“矿物加工管理”课程，增加了慕课导学、案例实战、翻转课堂等环节，增强了学习时间和空间的弹性，促进了学生的自主思考；将工程案例引入课堂，提升了学生沉浸式学习体验，取得了良好的教学效果，受到学生的普遍欢迎。“矿物加工管理”课程因此被认定为省级混合式精品共享课程。

三、人才培养模式的创新目标

太原理工大学的矿业类人才培养模式改革坚持以教育理念创新为先导、培养模式改革为基础、实践协同创新为保障，实现了以下三方面的创新：

1.自主式学习理念创新

结合人本主义学习理论，“三位一体”创新人才培养模式提出“以生为本、教主于学”的教学理念。具体来说，它是以学生为中心，结合人本主义学习理论，强调“教主于学”，强调学生在教学中的主体地位，激发学生的学习兴趣和探索心理，让学生自动自发地参与到教学中。在自主式学习理念的指导下，学生在培养过程中实现了“五自主”，课堂教学相应地实现了“五转变”，工程案例教学、DIY 模型等为代表的课堂教学模式也由此探索生成。

2.多维度融合创新

为了让学生具有在新时期从事艰苦行业工作的能力与素养，矿业类创新人才培养不应局限于一般的专业知识教育，同时还要开展心理教育、情感教育、素养教育、意志与精神教育等。本培养模式针对矿业领域工作环境的特殊性和复杂性以及矿业科技的新发展，以学生为本，将矿业安全心理教育融入学生培养全过程，将人才培养分为创新能力、安全素养和工程精神三个层面，每个层面又分为四个梯度。最终，从“三层面，四梯度”加强矿业类学生的能力与素养训练，实现多维度融合创新。

3.递进式协同创新

本培养模式依托重点实验室、实验教学示范中心和实践教育基地开展实践教学，构建了校内外协同合作的开放性、多层次、阶梯式的实践教学体系（见图2）。本培养模式突出实践育人，强化课堂、实验平台、企业三个层次的实践训练，构建了开放性、多层次、阶梯式的实践教学体系，实施了“全过程、递进式”实践教学模式。本培养模式通过加强校企创新实习基地建设，多层次创新实验项目，多元化创新实验方式，多形式创新设计环节，最终实现了实验、实习、实践教学一体化。同时，太原理工大学拓宽了教师引进渠道，聘请企业高级人才作兼职教师，丰富了工程实践教学形式，加强了对学生创新研究的指导力度。另外，太原理工大学通过学分奖励、资金资助等方式来拓展实践教学途径，鼓励和引导学生积极参加科研与创新实践。

图2 递进式协同培养创新结构

四、总结与思考

矿业类创新人才“三位一体”培养模式，从创新能力、安全素养和工程精神三个层面出发，强化了矿业类专业内涵建设，着重进行课程及教学资源、课堂教学方法、实践教学方式等方面的改革与建设。经过探索与实践，学生的学习兴趣和积极性明显提高，学生的安全素养、工程实践和科技创新能力显著提升。学生积极参加科研项目、大学生创新创业训练项目，以及各类学科竞赛，取得了优异的成绩。太原理工大学采矿工程专业学生自2012年连续参加六届“全国高校采矿工程专业学生实践作品大赛”，从最初的第二届仅获奖1 项到第七届获奖20 项，取得了明显进步。同时，教学改革显著提升了学校矿业类专业的本科教学水平，改革成果得到同行的认可和媒体的关注。2018年以来，太原理工大学矿业类专业获得山西省教学成果特等奖3 项、全国煤炭行业教学成果特等奖1 项，获批国家级实验教学示范中心1 个、国家级大学生创新创业训练项目12 项，本科生参加全国矿业类实践作品大赛、数学建模大赛、机器人大赛等赛事获得奖项100 余项。相信，该模式对我国矿业类专业的教学改革、创新性人才培养将起到推动与示范作用，对其他工科专业的人才培养也有一定的借鉴价值。