面向卓越工程師培養(yǎng)的采掘機械課程教學探討

劉偉，萬林林，鄧朝暉

(湖南科技大學 a.難加工材料高效精密加工湖南省重點實驗室；b.機電工程學院，湖南 湘潭 411201)

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面向卓越工程師培養(yǎng)的采掘機械課程教學探討

劉偉a,b，萬林林a,b，鄧朝暉a,b

(湖南科技大學 a.難加工材料高效精密加工湖南省重點實驗室；b.機電工程學院，湖南 湘潭 411201)

參照卓越工程師培養(yǎng)的基本要求，分析當前采掘機械課程教學在教材、教學模式、教師經驗等方面的現(xiàn)狀。通過廣泛調研，提出從教材、教學內容、教學方法、教學團隊等方面進行改革，以期提高課程教學效果，實現(xiàn)新時代形勢下大學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的綜合培養(yǎng)。

采掘機械；卓越工程師教育培養(yǎng)計劃；教學改革

為全面貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010～2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010～2020年)》，教育部于2010年6月啟動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”)，用以促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國[1-2]。湖南科技大學申報并獲批成為我國第二批“卓越計劃”高校，其中機械設計制造及其自動化專業(yè)(以下簡稱機設專業(yè))是我校2012年首批實施“卓越計劃”的三個試點專業(yè)之一。

采掘機械是機設專業(yè)本科生的一門綜合應用型必修課程，主要介紹煤巖的物理機械性質和掘進機械、采煤機械、支護設備的結構組成與工作原理，從而實現(xiàn)機械原理、機械設計、材料力學、液壓傳動與控制等課程知識的綜合應用，為畢業(yè)后從事采掘機械設計、制造、使用與維護方面的相關工作打下堅實的理論基礎。課程涉及的知識面廣，對學生的知識綜合運用能力要求較高，實踐性和應用性較強，對于完善學生的知識體系結構，提高學生分析和解決具體實際工程問題的能力具有重要作用。

然而當前采掘機械課程可選教材少，內容陳舊、過時，教學體系古板、單一，教師專業(yè)實踐經驗不足，無法滿足“卓越計劃” 強調的對學生實踐應用能力、思維開創(chuàng)性以及創(chuàng)新性的培養(yǎng)要求[1]。隨著科技不斷發(fā)展，采掘機械發(fā)展迅速，新產品不斷涌出。采掘機械產品的不斷創(chuàng)新與滯后的教學課程之間的矛盾、采掘機械產品獨立講解與采煤整體工藝脫節(jié)之間的矛盾越來越突出。在“卓越計劃”的實際培養(yǎng)模式下，如何在采掘機械課程的課堂教學中彌補課本的不足是目前教學中存在的一個重要問題?；凇白吭接媱潯钡幕疽?，以綜合培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力為目標，探討采掘機械課程教學改革，加大教材建設、更新教學內容、改革教學方法、組建教學團隊。

1　采掘機械課程教學現(xiàn)狀

采掘機械是一門實踐性和實用性很強的專業(yè)課程，涉及知識面廣，包括機械、液壓、采煤等，著重培養(yǎng)學生分析解決實際工程問題的能力，教、學難度大，影響學生學習的積極性，難以達到預期教學效果。目前，在采掘機械課程的具體教學過程中存在的問題主要如下。

第一，教材內容不能緊跟科技進步發(fā)展。采掘機械作為機設專業(yè)的一門綜合應用課程，涉及內容十分廣泛，是隨著新技術的應用不斷地充實、更新和發(fā)展的。但是在實際的教學過程中，可用于選擇的教材卻較少，而且教材更新較慢，無法緊跟科技發(fā)展，使得課程教學不能滿足科技進步發(fā)展的需求。現(xiàn)有教材都是2011年以前出版發(fā)行的，教材中多數(shù)內容陳舊、過時，難以體現(xiàn)采掘機械的最新發(fā)展，且不能很好地與實際相結合。比如，教材中系統(tǒng)介紹了在綜合機械化采煤工作面應用最多的滾筒式采煤機中的液壓牽引采煤機，然而當前該類型采煤機已趨于淘汰，在大型煤礦中基本選用電牽引采煤機，兩者從類型到結構到回采能力等都有很大不同；另外在掘進機選用方面多數(shù)采用橫軸式掘進機，并配合激光定向儀進行使用，但是在教材中沒有激光定向儀的介紹。

第二，傳統(tǒng)教學模式難以達成教學效果。采掘機械是一門專業(yè)性很強的課程，其教學目標是讓學生了解和掌握采掘機械的基本結構特點、工作原理與用途，進而完善學生的知識體系結構，提高學生綜合分析和解決具體實際工程問題的能力。然而，該課程當前的教學模式還是以教師講授為主，教育介質主要是教材和一些配套的結構簡圖，使得原本枯燥的理論結構知識變得更加乏味[3]。即使經驗豐富的教師，面對無法口頭表達清楚、難以畫出示意圖、缺少動畫視頻的內容，如何傳授也是很大的難題。另外，具體的采掘機械裝備難以用結構簡圖描述清楚，無法給學生展現(xiàn)一個結構復雜的機械，使得學生在學習過程中往往比較迷惑。目前并未建立與采掘機械實踐教學相匹配的教學環(huán)境，難讓學生更深刻地掌握課程的內容，難以提高學生在采掘機械方面的實踐能力?；谝陨蠁栴}，教師講授抽象，學生學習乏味，使得學生的感性認識不強，很多知識無法吸引學生的注意力，進而使得教師和學生之間缺少有效互動，嚴重挫傷學生的學習積極性，甚至導致部分學生出現(xiàn)厭學情緒，難以達成理想的教學效果。

第三，教師缺乏專業(yè)實踐經驗。采掘機械是針對煤炭開采的一門生產實際課程，要求授課教師具有較強的專業(yè)基礎，并具備一定的生產實際經驗。然而講授這門課程的教師基本上都是高校畢業(yè)后的新進教師，工作經驗比較少，生產實際經驗嚴重缺乏，盡管他們的理論知識掌握很扎實，但實際應用和操作的能力卻比較差，因此在教學過程中，他們只能花好幾倍的氣力通過PPT、實物圖片、動畫視頻去講授教材內容，無法結合采掘機械領域的實際情況，在教學中介紹一些相關技術的最新發(fā)展狀況，這樣就使得課堂教學與實際應用脫節(jié)。盡管部分教師的教學水平高、生產實際經驗豐富，但是采掘機械課程的理論與技術是不斷發(fā)展的，這就很難結合理論與實踐來教授學生。這些最終都會影響采掘機械課程教學的實際效果。

2　采掘機械課程教學改革的探索

通過廣泛調研，結合采掘機械課程教學過程中的特點與現(xiàn)狀，可以從教材、教學內容、教學方法、教學團隊等方面進行改革，實現(xiàn)“卓越計劃”培養(yǎng)模式下學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的綜合培養(yǎng)。

第一，加大教材建設。編制適應采掘機械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的教材。在編寫教材的前期，應該廣泛調研國內外采掘機械行業(yè)所使用的設備，適當引入應用在生產一線的新設備、新技術。教材內容需要涉及掘進機械、采煤機械、支護設備的基本構造、工作原理、技術性能、選用原則及其配套使用情況，并增加相關設備與技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，幫助學生建立采掘機械整體的概念。當前使用的采掘機械課程教材大都是數(shù)年前的教材，其多數(shù)內容難以滿足教學需求。由于教材編定需要一定周期，在新的教材出版之前還會存在上述問題。為有效改變該狀況，可以采取自編講義的方法，對國內外采掘機械行業(yè)應用的新設備、新技術進行補充介紹，適當增加具體的實例，如正在使用各種類型綜采設備，生動體現(xiàn)采掘機械課程的教學內容在實踐中的應用，從而增強學生感性認識，促進學生積極學習。

第二，豐富教學內容。緒論是每門課程教學的第一課，對于接觸新課程的學生來說，緒論課的教學基本決定了學生后期的求知欲望與興趣[4]?？紤]到采掘機械課程的教材中緒論內容比較簡單，僅包括煤巖物理機械性質，缺乏與生產實際的具體聯(lián)系。教師講授時，可以對教材內容進行豐富。1)補充介紹采煤工序，簡單介紹掘進機、采煤機、液壓支架以及不屬于本課程的刮板輸送機，并補充“三機”關系的講解，使學生對采煤工序有一個完整清楚的認識。2)針對采煤工藝提出問題，創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生學習興趣，如不同深度或厚度的煤層應采用哪種設備進行開采，從而引出本課程的具體教學內容。3)開發(fā)一系列多媒體課件，插入相關采掘機械及其零部件的三維彩圖、實物圖，以及其工作的動畫視頻、現(xiàn)場視頻，克服傳統(tǒng)結構簡圖的局限，化抽象為具體，化靜態(tài)為動態(tài)，提高學生的學習積極性。在講授掘進機、采煤機的結構和工作原理時，可結合機械原理、機械設計等相關課程知識，充實教學內容。對于液壓支架的防倒防滑問題，教材中并沒有詳細介紹，這就需要教師充分發(fā)揮其自身的主觀能動性，通過多種渠道對該問題進行補充完善。機設專業(yè)學生通過采掘機械課程學習掌握了掘進機、采煤機、液壓支架等機械產品的結構和工作原理，但是由于沒有開設采礦學課程，并不知道采掘機械在煤礦井下的具體運行狀況，基于此，可以補充井下采煤工藝、采煤視頻以及新產品等內容，對于后續(xù)的固定機械與運輸設備課程教學起到輔助作用。安全生產是煤礦“天”字號的大事，在教學過程中，教師需要反復強化安全生產教育，讓學生知道哪些是安全的、哪些是不安全的。

第三，改革教學方法。教師作為教學過程中教學方法的設計者和實施者，要針對不同的教學對象與內容采用不同的教學方法，有效引導學生理解教材、掌握教材并能夠靈活運用。1)理論教學可以采用案例式、啟發(fā)式、討論式、師生互動式和辯論式等方法。在采掘機械的理論教學過程中，要選擇恰當合理的知識切入點，激發(fā)學生積極主動地思考問題。通過教師提問，讓學生運用學過的知識分析思考、解答，最后教師歸納總結；或者教師講授采掘機械的結構、工作原理的一部分，讓學生講解另一部分，同時要求其他學生給予評價與補充等。采用這些教學方法，改變課堂上教師一人獨鳴的狀況，提高學生聽課的注意力，調動其學習主動性和積極性，活躍課堂氣氛。2)實踐教學是鞏固學生理論知識、提高學生綜合素質、鍛煉學生動手能力、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的重要環(huán)節(jié)[5]。在實踐教學過程中，應注重理論與實踐、實踐與社會發(fā)展需求的結合。當學校的實踐教學條件不足時，可以組織學生到就近的采掘機械生產企業(yè)、煤礦企業(yè)或科研院所實驗室去進行現(xiàn)場參觀，使學生能夠得到更好的感性認識。

第四，組建師資隊伍。師資隊伍的組織建設要適應人才培養(yǎng)模式的不斷進步，培養(yǎng)更多更優(yōu)秀的人才來做學科和專業(yè)的帶頭人，起到模范典型的作用。根據(jù)本校機設專業(yè)建設及其實際發(fā)展狀況，通過相關課程的網絡與現(xiàn)場培訓不斷提升在職教師的教學能力，通過采掘機械相關企事業(yè)單位的實踐不斷提高在職教師的實踐應用能力，從而使教師具備更高水平的專業(yè)素質。同時可以聘請更多在采掘機械相關企業(yè)工作的技術人員與工作過的教師加入師資隊伍，提升整體實踐教學能力。

3　結語

根據(jù)目前我國采掘機械課程的本科教學中存在的問題以及教育部提出的“卓越計劃”的基本要求，本文從教材、教學內容、教學方法、教學團隊等方面提出了一系列改革措施與方法，以期提高課程教學效果，實現(xiàn)新時代形勢下大學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的綜合培養(yǎng)。

[1] 洪曉波.卓越工程師工程能力的構成及培養(yǎng)路徑[J].當代教育理論與實踐,2013(4):43-46.

[2] 王雷,凌雪.機械專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)實施的思考[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012(1):50-52.

[3] 李啟月,王衛(wèi)華.試論研究性教學在《采掘機械》課程中的應用[J].高等教育研究學報,2010(3):81-83.

[4] 王勝.探討《綜合機械化采掘機械》課程的教學方法[J].現(xiàn)代企業(yè)教育,2014(14):366.

[5] 戴年紅,鄒連方,王克喜,等.高校實踐教學質量提升路徑探析[J].當代教育理論與實踐,2014(5):29-30.

(責任校對朱正余)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.07.015

20160306

湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目(143053)

劉偉(1986-)，男，湖南湘陰人，講師，博士，主要從事高效精密智能制造研究。

G642.0

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1674-5884(2016)07-0045-03