基于PDCA 的矿业工程专业学位研究生课程教学改革研究——以矿井瓦斯抽采理论与技术为例

刘 晓，杨玉中，李东印，韩 颖，陈春玲，倪小明，许小凯

(河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454003)

专业学位研究生教育是为培养具有扎实理论基础，适应特定行业或职业实际工作需要的专门人才。自1990年开始设置和试办专业学位研究生教育以来，经过30 余年的努力和建设，我国专业学位研究生教育取得了显著成绩，已累计为国家培养输送1 000 多万高层次人才[1-4]。随着新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，全球科技创新进入密集活跃期，新经济、新业态不断涌现，我国经济发展倡导绿色、低碳，提高质量和效益来推动经济持续健康发展。研究生教育要更好适应党和国家事业发展需要，就要同我国发展的现实目标和未来方向紧密联系在一起[5]。2020 年9 月25 日，国务院学位委员会、教育部印发《专业学位研究生教育发展方案(2020-2025)》面对新时代的新要求，为专业学位研究生教育指明了方向和行动纲领，提高专业学位硕士研究生的培养质量，进一步转变重学术学位、轻专业学位的观念，不断优化专业学位研究生教育的培养模式，完善专业学位研究生课程教学方法和设计，从而进一步提升专业学位研究生的质量，不仅仅是满足社会发展的需求，同时，也是对《专业学位研究生教育发展方案(2020-2025)》的积极响应。

基于此，以矿业工程专业学位研究生课程矿井瓦斯抽采理论与技术为例，借鉴质量管理中的PDCA 控制理论，对课程教学进行研究与改革，对进一步扩展夯实专业学位研究生课程教学的理论基础，满足我国采矿业对矿业工程人才的需求具有重大的现实意义。

一、矿业工程专业学位研究生培养特点

2013 年教育部、人力资源社会保障部联合发布了《关于深入推进专业学位研究生培养模式改革的意见》，提出了“以职业需求为导向，以实践能力培养为重点，以产学结合为途径，建立与经济社会发展相适应、具有中国特色的专业学位研究生培养模式”的改革目标。《专业学位研究生教育发展方案(2020-2025)》指出“对专业学位研究生教育的认识需要进一步深化，重学术学位、轻专业学位的观念仍需扭转，简单套用学术学位发展理念、思路、措施的现象仍不同程度存在”“专业学位以提高实践创新能力为目标，在适应社会分工日益精细化、专业化、对人才需求多样化方面具有独特优势，已成为高层次应用型人才培养的主阵地，需要大力发展专业学位研究生教育”。河南理工大学矿业工程专业学位研究生教育作为学校最早的专业学位研究生招生硕士点，不断凝练提升教育模式、方法和手段，取得了不错的培养效果，矿业工程专业学位研究生培养特点如下。

(一)河南理工大学矿业工程学科研究生培养具有坚实的学科基础

河南理工大学矿业工程是河南理工大学传统优势学科、省级特色重点学科和河南省唯一世界百强学科。目前拥有博士后科研流动站、本硕博三级学位授予权。自1909 年焦作路矿学堂创立之日起，始终坚持在煤炭资源安全开采理论和技术创新方面开展教学和研究工作。

学科拥有深井瓦斯抽采与围岩控制国家地方联合工程实验室、河南省矿产资源绿色高效开采与综合利用河南省重点实验室等科研平台，为采矿学科的发展提供了良好的基础条件。同时采矿学科师资力量雄厚，有高层次人才梯队，科研成果显著，科研设备齐全，为专业学位研究生的培养奠定了坚实基础。

(二)研究生培养经验丰富，培养体系较为完善，培养制度有保障

河南理工大学于1982 年开始招收采矿工程专业硕士研究生。1986 年7 月，经国家学位委员会批准，采矿工程专业取得硕士学位授予权。矿业工程专业学位研究生培养德、智、体全面发展的应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。具有严谨、求实、创新的科学作风和良好的学术道德，诚信公正，有社会责任感;掌握矿业工程领域坚实的基础理论和系统的专门知识、先进技术方法和手段，在该领域的某一方向具有独立从事技术研究、工程设计、工程实施、工程开发和工程管理等能力。学校出台了《关于专业学位研究生双导师制若干问题的规定》，明确要求专业学位研究生严格实施双导师制。

(三)建设有全国工程专业学位研究生联合培养示范基地

学校与河南能源化工集团研究总院强强联合，探索研究生培养“2+1”(研究生在学校2 年，在现场基地1 年)新模式。经严格遴选，选聘63 名教师作为校内指导教师，实践基地高级工程技术人员20 人作为企业导师。共同构筑了理论基础扎实、学术水平高、职业背景明显、实践经验丰富和解决问题能力强的双导师队伍，借鉴已有经验制定了双师制[6-10]，并配套有完善的资助体系和激励机制，充分利用培养基地的实际生产环境和资源技术优势，达到了高层次、复合型创新人才的培养目标。

二、矿业工程专业学位研究生课程教学中存在的问题

河南理工大学矿业工程全日制专业硕士学位研究生自2009 年开始招生，目前招生规模计划为学术型研究生的3 倍。矿业工程专业学位研究生培养已经具有优势，但由于认识与理解不到位，培养目标过于宽泛，缺乏显著特色，优势并未发挥得淋漓尽致，课程建设是其中需要改进完善的重要一环。目前矿业工程专业学位研究生课程教学中主要存在以下问题：

(一)学生学习基础差异性大，专业素养不高

随着我国经济进入新常态，“双碳”目标的提出，经济发展对煤炭的需求会逐渐减弱，从业人员大量分流，矿业工程专业学位研究生招生也受到严重影响。目前招生生源主要为二本、三本院校学生和部分调剂学生，大部分的学生并非是矿业类主体专业，招生数量减少、学科基础差异大、专业素养不高和素质参差不齐，造成教师教学面临重大挑战：一是零起点教学尽管照顾了基础差的同学，却伤害了高起点的同学，教学也回归于本科教学，丧失了专业学位研究生教学的本质。二是高起点教学，如直接案例教学，学生由于缺乏案例相应的基础，参与度不高，课堂效果不佳。以往“一刀切”的教学方式难以满足差异化需求。

(二)实践教学方法有待于进一步加强，学习的理论与实践结合能力有待于进一步提高

为切实提升专业学位研究生的实践应用能力，采用案例教学，并积极发挥“全国工程专业学位研究生联合培养示范基地”的实践作用，一定程度上拉近了理论知识学习和实践能力提升之间的距离，但由于学生基础差异大、自主学习能力不强，理论知识与实践往往成为贴合并不紧密的“两张皮”，并不能有效提升学生的认知能力和创新能力。同时，专业学位研究生培养过程中的产教融合思维，实践创新能力培养，课程设置与专业技术能力考核的有机衔接应贯彻整个课程教学过程，而不能仅依靠实践环节[4-7]。

(三)专业学位研究生课程内容与学术学位研究生趋同，课程教学方式单一，教学目标缺乏相对应的课程教学载体

专业学位研究生的培养方案与学术型差别不大，仅仅是要求学分不同，很多课程与学术型研究生一起上课，专业学位和学术学位的同一名称课程由同一教师同时讲授，课程内容趋同，课程还多属于“满堂灌”或单一的“案例分析”，教学形式单一;专业学位研究生教学目标区分度不高且缺乏配套的课程教学载体，无法突出专业学位研究生的实践特色。

三、基于PDCA 的矿井瓦斯抽采理论与技术课程教学设计

(一)PDCA 控制理论简介

PDCA 控制理论又叫“质量环”，它是管理学中的一个通用模型，美国质量管理专家休哈特博士提出，戴明宣传普及，所以又称戴明环[11-13]。

在实际运用的时候，通常把PDCA 分成四个阶段，即计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)、处理(Action)。

1.P(Plan)计划，从拟解决问题的方针和目标，到行动计划的制定。

2.D(Do)执行，根据已获取信息，设计具体实施的方案和方法，之后开展具体运作，实现计划内容。

3.C(Check)检查，总结分析执行计划的结果，分析对错，明确效果，找出问题。

4.A(Action)处理，处理检查结果，肯定成功经验并加以标准化，总结失败教训，引以为戒。没有解决的问题提交至下一个PDCA 循环中解决。

以上四个过程周而复始进行，一个循环解决一些问题，未解决的问题进入下一个循环，这样阶梯式上升，如图1 所示。

图1 PDCA 流程

(二)矿井瓦斯抽采理论与技术课程特点

矿井瓦斯抽采理论与技术为矿业工程专业学位研究生选修课程，通过学习，学生掌握煤层瓦斯赋存流动规律、本煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采及提高瓦斯抽采效率的技术途径等相关理论、方法和技术，结合产学案例教学，培养学生分析、解决分析的思维能力和创新能力，激发学生维护矿井安全生产的责任感和使命感。课程具有以下特点。

1.实践性强

课程主要内容包括：瓦斯抽采理论基础、瓦斯抽采参数测试、井下瓦斯抽采方法及技术、地面瓦斯抽采方法及技术、抽采设备及施工管理。其中，瓦斯抽采理论基础是课程的根本，实践的理论依据，且课程内容多与现场实践紧密结合，实践性强。

2.交叉性强

矿井瓦斯抽采理论与技术课程涉及地质学、力学、机械、流体和安全等相关学科，课程内容丰富，学科交叉性强。由此也造成了理论与实践的相互交叉融合，需要学生具有较为深厚的理论基础、较为宽阔的学科背景和强烈的求知欲。

3.系统性强

矿井瓦斯抽采理论与技术的瓦斯抽采理论基础、瓦斯抽采参数测试、井下瓦斯抽采方法及技术、地面瓦斯抽采方法及技术、抽采设备及施工管理等课程内容环环相扣，前后因果、相互验证。因此，需要持续跟踪学习，并要求掌握每一点基本理论知识。

(三)基于PDCA 的矿井瓦斯抽采理论与技术教学设计

基于PDCA 控制理论，通过教学设计，实现横向和纵向的计划(Plan)—执行(Do)—检查(Check)—处理(Action)循环。不断优化矿井瓦斯抽采理论与技术课的教学设计和课程内容，使教学更加契合培养目标，通过课程学习积累，不断提升研究生的认知能力、创新精神和实践能力，将社会责任感、合作竞争意识、科学精神和人文素养融入至课堂中[14-16]，实现对矿业工程专业学位研究生的显性和隐性教育。矿井瓦斯抽采理论与技术课程教学设计如图2 所示。

图2 矿井瓦斯抽采理论与技术课程教学设计

1.课程教学计划P(Plan)

课堂任务设计必须实现学习目标，能够让学生展示目标中界定的要求，排除干扰性无关目标，否则就不能真实反映学生水平。矿井瓦斯抽采理论与技术教学设计体现三个特点：一是理论与实践的绞合螺旋上升，学理论引实践，实践升华理论;二是借助技术，赋能教学，重视用现场视频、自制动画、仿真实操等信息化技术呈现教学内容;三是创新教学方法，改变传统教学的“满堂灌”“一刀切”，采用“理论知识在线自学+难点重点分组讨论+案例分析胶合理论+实践验证升华反思+效果评价反馈改进”的模式进行学习，满足不同学生需求，激发了学生思维，发挥了学生个性;四是培养评价贯穿课程始终，注重学生的过程评价和能力评价[17-18]。

2.课程教学执行D(Do)

教育信息化是创新教育手段、提升教育体验、夯实教学效果的重要途径，信息化和教学理念的深度融合有利于驱动课程创新，有利于践行应用驱动和机制创新的基本方针，更有利于构建网络化、数字化、智能化、个性化和终身化的教育体系，能够使课程教育立体、生动、“活”起来[19]。

矿井瓦斯抽采理论与技术的课程教学也是基于此来进行的，通过学生对基本知识和理论的“沉浸式面对面”在线视频学习，缓解了教学效果差异问题;课内课外相结合解决了教学时空限制问题;课程分组讨论难点重点，提高了学生的合作意识和能力，实现了生生互动、师生互动;通过案例分析，加深了对理论知识的理解，加强了学生的批判性思维;翻转课堂增强了学生对理论知识的渴望，为学生获取、建构新知识提供了有效学习机会，学生的策略思维与知能得到了提升。

3.课程教学检查C(Check)

矿井瓦斯抽采理论与技术课程教学检查主要包括以下几个方面：

(1)考察课程视频学习时插入问题回答情况。

(2)考察视频知识点留设问题作答情况和讨论情况。

通过以上两点的考察，使学生不限时间、不限空间、不限次数的学习，掌握了课程的理论知识，满足了不同学生学习需求和个性化发展。

(3)课堂翻转表现考察。结合课程的难点和重点，采用案例分析的形式，布置表现性任务，提出完成任务过程与结果约定，采用自主分组结合，一般3～4 人一组，每组主讲一名，其余同学均需参与其他组同学的提问。通过课堂翻转，实现了对理论知识的深入理解，锻炼了学生的实践能力，培养了学生合作竞争意识和科学精神。

(4)实践验证考察，通过学生在“全国工程专业学位研究生联合培养示范基地”的实践学习，或者参与导师的相关项目，在实践中验证、升华理论知识，以学生实践汇报的形式进行考察，培养了学生的创新能力。

4.课程教学的反馈处理A(Action)

通过对学生理论知识及实践的考察，对照教学模块目标，分析学生存在的共性薄弱点，反馈至教学计划中，对课程进行进一步的细化和优化。

矿井瓦斯抽采理论与技术通过以上横向和纵向的计划(Plan)—执行(Do)—检查(Check)—处理(Action)循环，教学资源日益丰富，教学方法不断创新，教学体系渐趋完善。学生学习获得感、参与感和责任感明显增强，也激发了教师参与教学的主观能动性，主讲教师多次教学评价“优秀”。

四、结束语

卡尔·雅斯贝尔斯认为：教育是“人与人精神相契合，文化得以传递的活动”，是使受教育者“顿悟的艺术”，是促进受教育者“自觉生成”的一种方式[20]。课程不仅仅是“顿悟的艺术”和“自觉生成”的载体，同时也是知识内容的传授、生命内涵的领悟、意志行为的规范的导体。只有将课程建设好，才能实现“人与人精神相契合，文化得以传递”。

矿业工程专业学位研究生培养具有小众、艰苦和差异大等特点，针对这些特点，需要进一步将人才理念、学生发展理念、交往理念、教学理念和评价理念等融入至课程之中，注重学生内在精神系统的有机构成及内在德行的培养。同时，要实现课程和课程之间的协同育人，建立培养过程的科学评价标准和培养质量评价模型，通过PDCA 控制思想不断改进完善，使学生学有所获、学有所爱，最终实现使受教育者“顿悟的艺术”。