立德树人根本任务下“智能采矿导论”课程思政建设探索与实践

郭兵兵,张 蓓,陈国祥,刘 闯,左秋玲

(1.河南工程学院资源与安全工程学院,河南郑州,451191;2.郑州城市职业学院建筑工程学院,河南郑州,452370)

一、引言

课程是高等教育过程的起点,是人才培养的主渠道和基本单元,对实现人才培养目标起着决定性作用。[1]受限于课程特点,矿业类等理工科的课程思政建设研究尚处于探索阶段。[2]金志远等人立足应用型人才培养定位,开展了“井巷工程”课程思政建设研究。[3]黄庆享等人在深入挖掘“矿山压力与岩层控制”课程思政元素的基础上,探索实践了专业教学与思想政治育人有机融合途径。[4]姜元勇等人以“矿井通风与安全”为例,从课程定位、课程理论、课程实践三个方面进行了课程思政的探索与实践。[5]本文以“智能采矿导论”课程为例,从课程思政建设目标、课程思政要素挖掘、课程思政教学设计和实施效果考核评价等方面进行了探索实践,以期为智能采矿工程的课程思政建设提供借鉴和参考。

二、课程概述

智能采矿是当今科技发展趋势下采矿工程发展的新阶段。“智能采矿导论”是智能采矿工程的基础必修课,该课程融合了采矿技术与新一代信息技术的相关内容,涉及面广,知识点多,具有一定的学习难度。同时,作为专业导论课,该课程承担着帮助学生形成系统的专业认识,坚定专业信心,提高专业兴趣,初步培养学生的创新意识和科学精神。[6]通过课程学习,使学生掌握采矿基本概念及知识,熟悉矿井生产系统,了解采矿技术的发展;使学生掌握智能矿山系统的基本概念及组成,掌握智能采掘工作面基础理论与关键技术,了解矿山物联网,了解数字孪生与虚拟现实技术,熟悉煤矿机器人,了解露天矿智能开采,为后续将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决采矿工程领域复杂问题储备基础知识。

三、课程思政建设

“智能采矿导论”课程思政建设以“初步形成系统的专业认识,建立专业意识,巩固专业思想;培养科学精神和工匠精神;塑造创新意识;树立正确的世界观、人生观和价值观”为主要目标。课程思政要素主要包括:煤炭能源与国家发展,马克思主义哲学的基本原理,科学精神和工匠精神,创新意识,世界观、人生观和价值观。教学组织形式主要有:隐性渗透、案例穿插、画龙点睛、专题嵌入和讨论辨析。[7]主要建设思路如图1所示。

(一)建设目标

《高等学校课程思政建设指导纲要》提出,理学、工学类专业课程要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来,提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力。工学类专业课程,要注重强化学生工程伦理教育,培养学生精益求精的大国工匠精神,激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。[8]高等学校需要通过不同的教育环节完成立德树人的根本任务,其中课程教学是完成立德树人任务的“主渠道”。在立德树人的根本任务下,专业知识和思政知识是课程思政的两个重要组成部分,不可偏颇。

根据课程定位,确立课程思政主要目标如下:初步形成系统的专业认识,建立专业意识,巩固专业思想;培养科学精神和工匠精神;塑造创新意识;树立正确的世界观、人生观和价值观。其中,初步形成系统的专业认识,建立专业意识,巩固专业思想为知识维度目标,使学生初步系统地了解智能矿山及智能采矿工程专业,能够从专业角度认识国家能源政策,认识煤炭能源及智能采矿专业的基础性地位。培养科学精神和工匠精神,塑造创新意识为能力维度目标,是工科专业课程担负的目标之一。树立正确的世界观、人生观和价值观为价值观维度目标,主要是牢记科技报国的家国情怀和使命担当,建立科学世界观、人生观和价值观。

(二)要素挖掘

课程教学内容包括:绪论、煤矿地质与矿井开拓、巷道掘进、采煤方法与工艺、矿井通风与安全、智能矿山系统、智能综采工作面、智能掘进工作面、矿山物联网、数字孪生与虚拟现实、煤矿机器人和露天矿智能开采等。[6]结合课程定位及教学内容,主要从“政治素养”“哲学思维”“科学精神”“世界观、人生观、价值观”等方面挖掘和提炼思政元素。

第一,煤炭能源与国家发展。煤炭是我国能源供给体系中的“顶梁柱”和“压舱石”,是国家能源安全的“兜底保障”。同时,煤炭工业关系到国家经济命脉和社会稳定发展,是国民经济的基础产业。当前,在国家“双碳”目标及产业智能化转型升级的背景下,煤炭行业可持续发展更是与国民经济稳定息息相关。煤矿地质与井田开拓、露天矿智能开采等内容涉及该思政元素。

第二,马克思主义哲学基本原理。基于马克思主义哲学的基本原理去分析煤炭的形成、岩石、地质作用、岩层移动和矿井动力灾害等,深化有关规律的认识。涉及的哲学原理包括世界的物质性、物质和运动的辩证关系、事物的变化发展原理、内因和外因相互作用、量变与质变、认识与实践、现象与本质相互关系等。

第三,科学精神和工匠精神。科学精神是指在科学活动中的基本精神状态和思维方式。其主要包括实事求是、理性批判、探索实践和开拓创新等内容。[9]工匠精神是一种职业精神,是职业道德、职业能力和职业品质的综合体现。其内涵包括:严谨、卓越、专注、精益和敬业等。采矿工程属于传统的艰苦专业,采矿生产过程中极其需要精益和敬业的职业精神,同时智能矿山的建设过程实际上就是新一代信息技术在采掘工作中的探索实践和开拓创新。

第四,创新意识。创新是人们在遵循客观事物发展的本质规律的前提下,结合现实社会的需要和个体生活发展的需要创造出新的事物、新的价值的活动过程。[10]意识是人脑的机能和属性,是客观世界的主观映像。创新意识是人们在遵循客观事物发展的本质规律的前提下,结合现实社会和个体生活发展的需要,引起创造新事物、新价值的活动过程或理念的动机,并在创造活动过程中表现出的规范化的认识、意念、动机、愿望、心理取向或精神状态,其内涵包括创新认识、创新兴趣、创新情感、创新意志和创新动机等。[10]矿山物联网、数字孪生与虚拟现实、煤矿机器人等内容需要学生具备一定的创新意识。

第五,世界观、人生观和价值观。世界观是人们对整个世界(自然界、社会和人的思维)总的根本看法。人生观是人们对人生问题(人生目的、人生价值、做人标准等)比较稳定的观点和态度。价值观是人们对价值问题的根本看法,是使人们据此采取行动的一些基本原则、基本信念、理想、标准或生活态度。[11]世界观、人生观和价值观是一个人对人生、世界的认识,形成了他为人处世的基本观念、基本信念和行为准则。现阶段,要以习近平新时代中国特色社会主义思想、党中央治国理政新思想新战略、科技报国的家国情怀和使命担当为指导,帮助智能采矿专业学生树立科学三观,启发他们爱岗敬业,努力实现人生价值。

(三)教学实践

课程思政教学以主辅结合、水乳交融、喜闻乐见、润物无声为基本原则。课程思政元素要与专业知识紧密融合,专业知识内容是主,思政内容是辅。思政元素的呈现与专业知识不是简单叠加、生硬拼接,而是水乳交融、相得益彰,且不影响课程原有的知识结构体系。课程思政教学设计以学生喜闻乐见的方式出现,并充分考虑学生学习动力及学习心理。课程思政教学以“润物无声,如盐入水”的实施效果为最高努力方向,以不着痕迹、潜移默化的方式,培养道德品质,引领专业思想,熏陶科学精神和树立正确三观。

根据以上的教学基本原则,课程思政教学可采用的形式有:隐性渗透、案例穿插、画龙点睛、专题嵌入和讨论辨析。

1.隐性渗透

教学过程中寻求专业知识课程思政教育的隐性结合。教学中,教师以介绍专业知识为主,语言中不涉及思政词汇,但学生能接受到思政教育。

以综采放顶煤开采技术(简称综放技术)知识点为例,隐性渗透式教学组织如下。

(1)导入知识点,讲解综采放顶煤技术原理

(2)介绍综采放顶煤技术国外的发展

20世纪40～50年代,法国、苏联等国家开始应用放顶煤采煤法,但没有取得良好的技术经济指标。

(3)介绍综采放顶煤技术的引进

1984年,我国引进了综采放顶煤技术。1987年,平顶山矿务局一矿综放开采试验取得了良好效果。之后阳泉、潞安矿务局都取得成功,我国开始大量推广应用综放开采,此时是综放开采技术的“跟跑”阶段。

(4)综采放顶煤技术的突破创新

经过20多年的发展,我国综放技术已经走在世界前列。2004年,我国综放开采技术和装备输出至澳大利亚,建成了澳大利亚第一个综放工作面。之后,土耳其、俄罗斯等国也开始关注和引进我国的综放技术,我国综放技术进入“领跑”阶段。

(5)教师总结

通过我国综放开采技术的“跟跑”到“领跑”的发展历程,启发学生思考,引出我国综采技术的成功经验:放顶煤技术的先进性,我国完备的产业体系及工业制造水平,煤炭从业者长期的奋斗及创新精神。

同时,教学过程中教师言传身教、以身作则、严谨认真、精益专注、敬业爱生也是隐性渗透的重要组成。课堂教学时,教师的守时守约、教学准备和精神风貌、严谨仔细对待公式推导和板书表述(课件展示)等细节都无声影响着学生。

2.案例穿插

精选跟课程内容相关的、生动鲜活的案例和著名人物,引发学生思考,激发学生的共鸣感和代入感。例如,在讲解矿山压力理论时,穿插钱鸣高院士与“砌体梁”理论的案例,激发学生共鸣。

钱鸣高,中国工程院院士,培养出了煤炭领域第一位硕士和博士。1950年,钱院士考入东北工学院机械系,后听从号召转入采矿系。对于采场上覆岩层活动规律,当时国际采矿界提出过“悬臂梁”“压力拱”“铰接岩块”等假说。尽管这些理论假说能在一定程度上解释矿压现象,但都没有完整的力学模型。1962年,钱院士通过多年煤矿现场的实测检验,证实采场上覆岩层在开采后破断形成“砌体梁”模型,把中国煤矿矿山压力研究推进到国际先进水平。

3.画龙点睛

教学中涉及课程思政的知识点或技能点,教师微言大义,精准滴灌,引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

例如,在介绍中国煤矿工业及采矿工程发展时,插入鲁迅先生的求学经历。

1898年,鲁迅考入江南水师学堂管轮班学习当水兵。后来,他认为国家当务之急是开发矿业,1898年改入矿务铁路学堂学习采矿来“实业救国”。因成绩优秀,他被公派留学到日本,准备入东京帝国大学工学部采矿冶金系。日本学习期间,鲁迅先转学医学,动机如他在《〈呐喊〉自序》中说:“我的梦很美满,预备卒业回来,救治像我父亲似的被误的病人的疾苦,战争时候便去当军医,一面又促进了国人对于维新的信仰。”学医期间,他又因看到日俄战争纪录片而弃医从文。点睛总结:鲁迅专业选择非常曲折,但出发点始终都是:专业选择始终与国家前途和命运联系在一起。现阶段,牢记科技报国的家国情怀和使命担当,努力学习智能开采理论和技术,提高矿山开采智能化水平,就是智能采矿专业学生的历史责任。

4.专题嵌入

针对不同的教学内容,挖掘相应的课程思政教育元素,设定专题,嵌入其中,培养学生积极的情感与价值观。例如,在讲解矿山灾害防治时,嵌入“电磁辐射与矿山动力灾害”专题。煤岩体在应力作用下,煤岩介质发生变形,变形过程中应变能会使得煤岩体中的电子跃迁而产生电磁辐射现象。根据电磁辐射强度可以对煤矿动力灾害危险性进行预警。“大学物理”学习,学生已经具备了电子跃迁及电磁辐射的基本知识,将电子辐射用于煤矿动力灾害预警,开阔学生眼界,培养创新意识。

5.讨论辨析

结合教学内容,设置主题讨论,针对部分学生的模糊认识、错误认识和尖锐问题,有理有据地展开辨析讨论,教师进行正确的思想引导。在介绍煤炭的形成时,设置讨论专题“双碳目标下煤炭行业的机遇与挑战”,引导学生辩证思考,理解“双碳”目标的意义,分析煤炭行业的机遇与挑战,了解煤炭行业的碳排放路径,培养思辨能力。

根据主辅结合、水乳交融、喜闻乐见、润物无声课程思政教学基本原则,围绕课程思政教学目标,并考虑融合课程教学内容,课程思政整体教学设计如表1所示。

(四)实施效果考核评价

课程思政实施效果考核评价是课程教学工作的重要环节,是检验课程思政课育人实效和教学效果的重要手段。

课程思政实施效果考核评价包括过程性评价和结果性评价(期末考核),考核内容涵盖专业知识和课程思政。其中过程性评价方式有:课堂提问与讨论、课程作业、课程实验等。结果性评价(期末考核)方式有:闭卷考试、课程论文、调研报告、开放试题和实验报告等。

课程思政实施效果考核评价坚持融于专业知识的过程性评价和行为导向的结果性评价相结合。过程性评价是依托专业知识的过程性评价,着重考察学生的学习态度、思想认识、意志品质、学习动力和创新意识等,更多是描述性的反馈评价。结果性考核对利用课程知识和技能参加相关社会实践和科技创新活动的同学设置特别加分项。如“大学生三下乡社会实践活动”“全国高等学校采矿工程专业学生实践作品大赛”“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和创业计划大赛“互联网+”大学生创新创业大赛,申报国家专利及发表学术论文等。

四、结语

通过对“智能采矿导论”课程思政建设的探索实践,确立了初步形成系统的专业认识,培养专业意识,巩固专业思想;培养科学精神和工匠精神以及创新意识;树立正确的世界观、人生观和价值观的课程思政目标。挖掘了煤炭能源与国家发展,马克思主义哲学的基本原理,科学精神和工匠精神,创新意识,世界观、人生观和价值观等思政元素。凝练了主辅结合、水乳交融、喜闻乐见、润物无声的教学基本原则,探索了隐性渗透、案例穿插、画龙点睛、专题嵌入、讨论辨析的教学组织形式。构建了融于专业知识的过程性考核和行为导向的结果性考核相结合的考核评价机制。