新工科背景下智能采礦實(shí)踐教學(xué)改革與探索

毛金峰，李金波，張偉光，楊長(zhǎng)德

(新疆工程學(xué)院,烏魯木齊 830000)

新工科建設(shè)不僅是深化工程教育改革的重大策略，而且是培養(yǎng)工程科技人才的行動(dòng)指南，基于落實(shí)立德樹(shù)人要求標(biāo)準(zhǔn)，新工科要求高校培養(yǎng)的工程科技人才具備引領(lǐng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力和素質(zhì)，是為了應(yīng)對(duì)我國(guó)新一輪科技革命和服務(wù)創(chuàng)新戰(zhàn)略要求，培養(yǎng)多元化與創(chuàng)新型的卓越工程科技人才[1-8]。煤礦智能化是煤炭工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重要方向，也是煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的必然要求。同時(shí)，煤礦開(kāi)采智能化建設(shè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)采礦人才培養(yǎng)模式與煤礦智能化及新工科建設(shè)背景下對(duì)人才需求間的矛盾日益突出。因此，利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)與人工智能、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算等高新技術(shù)提升采礦工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤礦智能化開(kāi)采，培養(yǎng)智能采礦高端工程技術(shù)人才，已是我國(guó)煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要，也是新工科建設(shè)對(duì)傳統(tǒng)采礦專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的新要求[9-10]。

1 問(wèn)題把握與目標(biāo)意義

聚焦傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，以煤礦智能化建設(shè)人才需求目標(biāo)為導(dǎo)向，分析煤礦智能化發(fā)展對(duì)采礦專(zhuān)業(yè)人才綜合能力的要求，探索并改革煤礦智能開(kāi)采實(shí)踐教學(xué)模式，是當(dāng)前新工科建設(shè)背景下智能采礦人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本著以學(xué)生為中心的人才培養(yǎng)觀念，按照突出理論、強(qiáng)化應(yīng)用、著力創(chuàng)新、服務(wù)地方的專(zhuān)業(yè)定位，搶抓煤礦智能化發(fā)展機(jī)遇，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系，以培養(yǎng)學(xué)生的智能采礦工程意識(shí)、學(xué)科綜合應(yīng)用能力和探索創(chuàng)新精神為目標(biāo)，將人工智能、計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能裝備等與煤炭開(kāi)采傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)深度融合，將采礦專(zhuān)業(yè)人才實(shí)踐能力的培養(yǎng)要求融入實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，從基礎(chǔ)性、綜合性和研究創(chuàng)新性等三個(gè)層次重組實(shí)踐教學(xué)體系，構(gòu)建科學(xué)合理的智能采礦實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，以適應(yīng)新工科建設(shè)及煤礦智能開(kāi)采發(fā)展對(duì)人才的需求。通過(guò)智能采礦實(shí)踐教學(xué)改革，建設(shè)一套科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、配套完備的教學(xué)設(shè)備、安全舒適的教學(xué)環(huán)境，建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、理論與實(shí)踐并重的高水平智能采礦實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)，最終達(dá)到良好的示范作用，具備一定的社會(huì)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)一流的智能采礦實(shí)踐教學(xué)體系和運(yùn)行模式。

2 智能采礦實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 階段成果

通過(guò)推進(jìn)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)踐教學(xué)方案，完善了采礦工程專(zhuān)業(yè)以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為中心的教學(xué)模式，按照“以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為中心，分層次、模塊化”的原則，遵循循序漸進(jìn)、逐步深化的認(rèn)識(shí)規(guī)律，完善了從專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)綜合到生產(chǎn)實(shí)踐“3+1”的教學(xué)模式。近年來(lái)，持續(xù)推進(jìn)基于“3+1”模式的專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革，并獲取階段性成果。采礦專(zhuān)業(yè)教師發(fā)表采礦實(shí)踐教學(xué)教改論文10余篇、獲批采礦大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃訓(xùn)練項(xiàng)目10余項(xiàng)。

2.2 專(zhuān)業(yè)核心課程

采礦專(zhuān)業(yè)緊密結(jié)合煤炭行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)完善更新人才培養(yǎng)方案與課程教學(xué)大綱，增加學(xué)科前沿研究領(lǐng)域的新方法、新技術(shù)。針對(duì)智能采礦需求，增設(shè)了數(shù)字化礦山課程，建設(shè)了煤礦開(kāi)采學(xué)、井巷工程、礦山壓力與巖層控制等核心課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.3 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

學(xué)校已建成現(xiàn)代化校內(nèi)模擬礦井、礦業(yè)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、新疆地質(zhì)災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、新疆非常規(guī)能源開(kāi)發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心及地?zé)嵫邪l(fā)中心等校內(nèi)實(shí)踐平臺(tái)。校外建有礦山實(shí)踐教學(xué)示范基地和多家產(chǎn)教融合實(shí)習(xí)基地。

3 改革內(nèi)容與措施

3.1 改革建設(shè)內(nèi)容

結(jié)合采礦工程自治區(qū)級(jí)一流本科專(zhuān)業(yè)，建設(shè)一流的智能礦山特色實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)；建立和完善分階段、分層次的實(shí)踐教學(xué)模式；樹(shù)立以學(xué)生為本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念；改革和完善采礦工程綜合實(shí)驗(yàn)課；加強(qiáng)信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，充分利用先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助手段；加強(qiáng)采礦教師隊(duì)伍建設(shè)。

3.2 改革思路與措施

改革傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式，建設(shè)以工程能力訓(xùn)練與自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)新模式。改革實(shí)踐教學(xué)體系，建設(shè)形式多樣、層次分明的智能采礦實(shí)踐教學(xué)新體系。改善硬件設(shè)施，建設(shè)與時(shí)俱進(jìn)的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室硬件配套設(shè)施，打造優(yōu)秀教師隊(duì)伍。構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生智能采礦應(yīng)用能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心的建設(shè)改革思路。轉(zhuǎn)變理論與實(shí)驗(yàn)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)觀念，對(duì)地質(zhì)、測(cè)量、電氣、機(jī)械、安全等多學(xué)科交叉融合，聯(lián)合開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，促成智能采礦多學(xué)科交叉應(yīng)用能力培養(yǎng)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生智能采礦意識(shí)和綜合素質(zhì)。針對(duì)學(xué)生的興趣特點(diǎn)、水平差異，設(shè)置多元化、分層次的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。借助智能礦山虛擬仿真工作過(guò)程，改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，結(jié)合三維虛擬、VR等，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。緊密結(jié)合煤礦智能化在地質(zhì)條件、設(shè)備狀態(tài)的精準(zhǔn)感知，煤巖界面的智能識(shí)別，故障智能診斷處理等方面的前沿技術(shù)及裝備，以傳統(tǒng)采礦工程實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)體現(xiàn)煤礦智能化的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。建立局域網(wǎng)信息化的可視化計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，利用現(xiàn)代化教學(xué)手段在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中增強(qiáng)智能采礦實(shí)踐應(yīng)用訓(xùn)練。鼓勵(lì)開(kāi)展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生積極參與國(guó)家和自治區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，挖掘?qū)W生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，為深層次開(kāi)展智能采礦實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

地方高校應(yīng)走在行業(yè)發(fā)展前面，從智能采礦理論教學(xué)著眼，在智能采礦實(shí)踐教學(xué)上下功夫，為未來(lái)煤炭行業(yè)智能化開(kāi)采培養(yǎng)、輸送智能采礦專(zhuān)業(yè)科技人才發(fā)揮應(yīng)有的作用。