雙碳目標(biāo)下地方應(yīng)用型高校煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑

張愛(ài)然，寧掌玄，張 磊，楊東輝

（山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西大同 037003）

2014 年中國(guó)在《中美氣候變化聯(lián)合聲明》中首次提出2030 年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰計(jì)劃。2020 年9 月22 日，習(xí)總書記在第75 屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論中宣布：中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和[1]?！半p碳目標(biāo)”推動(dòng)了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)變革朝著信息化、數(shù)字化、智能化方向加速演進(jìn)。

煤礦智能化發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)提出新的要求，同時(shí)智能化人才培養(yǎng)為煤礦智能化發(fā)展提供人才保障和支撐。萬(wàn)志軍等根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能采礦工程專業(yè)的人才定位、能力素質(zhì)與知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建了以“智能感知—智能決策—智能控制”為主線的課程體系[2]；劉學(xué)生等基于OBE 理念建立了《智能采掘技術(shù)基礎(chǔ)》課程的混合式教學(xué)資源和評(píng)價(jià)體系[3]；張俊文從培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、培養(yǎng)過(guò)程、評(píng)價(jià)機(jī)制方面探索了智能采礦人才培養(yǎng)模式[4]；劉珊珊針對(duì)煤礦高素質(zhì)人才儲(chǔ)備難、現(xiàn)有人員結(jié)構(gòu)與智能化需求不匹配等問(wèn)題提出校企聯(lián)動(dòng)、創(chuàng)新培訓(xùn)等煤礦智能化人才隊(duì)伍建設(shè)措施[5]。這些成果極大地促進(jìn)了煤礦智能化人才培養(yǎng)，但缺乏對(duì)煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑的整體研究。為此，另辟蹊徑，擬從人才培養(yǎng)體系、師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)、培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)等方面進(jìn)行雙碳目標(biāo)下地方應(yīng)用型高校煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑探索與實(shí)踐。

1 煤礦智能化人才的需求及培養(yǎng)意義

隨著開(kāi)采深度的增加，礦山環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，重大事故風(fēng)險(xiǎn)增加，導(dǎo)致有意愿在煤礦工作的年輕人不斷減少，采礦行業(yè)人力資源危機(jī)嚴(yán)重。從企業(yè)需求來(lái)看，現(xiàn)階段智能化煤礦建設(shè)仍然采用傳統(tǒng)的管理模式，煤礦缺少智能化專業(yè)職能部門、智能化人才培養(yǎng)體系不健全、智能化專業(yè)技術(shù)人才不足、缺少專業(yè)化運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。煤炭企業(yè)迫切需要發(fā)展智能采礦戰(zhàn)略以減少井下作業(yè)人員，實(shí)現(xiàn)安全高效開(kāi)采。由于師資力量、配套教材、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)踐基地不足等原因?qū)е旅旱V智能化相關(guān)人才匱乏，是制約煤礦智能化發(fā)展的痛點(diǎn)[6]。

近年來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動(dòng)控制、5G、機(jī)器人等高新技術(shù)改造升級(jí)涉煤類工程專業(yè)，培養(yǎng)并造就大批掌握智能采礦技術(shù)的高級(jí)礦業(yè)人才，既是推動(dòng)國(guó)家能源革命和區(qū)域經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要和必然選擇，也是新工科建設(shè)對(duì)傳統(tǒng)涉煤類工程專業(yè)改革的必然要求。國(guó)家發(fā)展改革委、能源局、煤監(jiān)局等8 部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》[7]明確指出：到2035 年，各類煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動(dòng)執(zhí)行的煤礦智能化體系。國(guó)家《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016—2030 年）》[8]指出：到2050年，全面建成安全綠色、高效智能礦山技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)煤炭安全綠色、高效智能生產(chǎn)。2020 年5 月，山西省能源局等部門研究制定的《山西省煤礦智能化建設(shè)實(shí)施意見(jiàn)》[9]，規(guī)劃目標(biāo)是：2022 年建成10 座智能化示范煤礦、50 個(gè)智能化示范綜采工作面；2025 年全省大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化；2035 年各類煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化。截至2022 年3 月，全國(guó)煤礦數(shù)量5 300 處左右，已建成813 個(gè)智能化采掘工作面，其中采煤工作面477個(gè)，掘進(jìn)工作面336 個(gè)，并且已有29 種煤礦機(jī)器人在370 余處礦井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。晉能控股集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)提速，挖金灣、晉華宮、麻家梁、馬脊梁、燕子山等煤礦先后完成智能化井下綜采設(shè)備的聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)工作，2021 年底已建成24 座礦井54 個(gè)智能化綜采工作面。

煤礦智能化是以綠色開(kāi)采、安全開(kāi)采、科學(xué)開(kāi)采、精準(zhǔn)開(kāi)采為基礎(chǔ)，以機(jī)械化、數(shù)字化、自動(dòng)化、無(wú)人化為目標(biāo)，融合機(jī)器人、人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的綜合智能系統(tǒng)，系統(tǒng)中的煤礦開(kāi)拓、采掘、運(yùn)輸、通風(fēng)、洗選、安全保障、經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程均可智能化運(yùn)行。在此背景下，高校涉煤類專業(yè)的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式已略顯不足，“智能化元素”融入課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)等教學(xué)過(guò)程勢(shì)在必行。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）、安徽理工大學(xué)于2021 年獲批首批智能采礦工程專業(yè)；部分高校（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、西安科技大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)、山西大同大學(xué)等）涉煤專業(yè)已增設(shè)智能化相關(guān)課程，如《煤礦智能開(kāi)采》《智慧礦山與智能采礦技術(shù)》等，課程涉及煤炭行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)、礦山無(wú)人智能采掘技術(shù)、礦山壓力及巖體智能監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理技術(shù)等前沿領(lǐng)域。

2 煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑探索與實(shí)踐

煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑如圖1。第一做好頂層設(shè)計(jì)：在充分考慮社會(huì)需求和學(xué)校定位后，應(yīng)用OBE 理念制定煤礦智能化人才培養(yǎng)方案（主要包括培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系）和課程教學(xué)大綱；第二通過(guò)課程和實(shí)踐教學(xué)開(kāi)展育人活動(dòng)；第三高水平師資隊(duì)伍建設(shè)，進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)活動(dòng)都離不開(kāi)高水平教師隊(duì)伍的保障；第四持續(xù)改進(jìn)培養(yǎng)過(guò)程，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

圖1 雙碳目標(biāo)下高校煤礦智能化人才路徑圖

2.1 構(gòu)建地方性應(yīng)用型煤礦智能化人才培養(yǎng)體系

（1）人才培養(yǎng)方案。方案制定貫徹OBE 教育理念，采用學(xué)?！叭脚_(tái)+集中實(shí)踐+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”教育模式，通識(shí)教育促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展，重視多學(xué)科的交叉融合、多專業(yè)的相互滲透，同時(shí)將工程實(shí)踐能力培養(yǎng)與技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)和工程實(shí)踐應(yīng)用能力的高水平應(yīng)用型人才。課程體系如圖2。

圖2 雙碳目標(biāo)下高校煤礦智能化人才培養(yǎng)課程體系

（2）課程教學(xué)大綱。根據(jù)畢業(yè)要求和課程支撐矩陣，跨學(xué)科組織骨干教師精心選擇教學(xué)內(nèi)容并編寫教學(xué)大綱，同時(shí)凝練知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，挖掘思政元素寫入大綱。

（3）優(yōu)選或編著適合應(yīng)用型高校的煤礦智能化教材。教材是教師教和學(xué)生學(xué)的主要工具，是學(xué)生獲得知識(shí)、發(fā)展智力的。主講教師積極參與主編中國(guó)煤炭教育協(xié)會(huì)組織的教材《智慧礦山與智能采礦技術(shù)》《應(yīng)急監(jiān)測(cè)與預(yù)警》等。

（4）深化教學(xué)改革。在學(xué)校1310戰(zhàn)略指引下，緊抓新工科和高水平應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)機(jī)遇，在現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上，全面深化應(yīng)用型教學(xué)模式改革，實(shí)行課程思政全覆蓋，營(yíng)造三全育人氛圍，發(fā)揮立德樹(shù)人效能。構(gòu)建以學(xué)生發(fā)展為中心、融合價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳承的人才培養(yǎng)體系，充分挖掘課程特色和優(yōu)勢(shì)，結(jié)合產(chǎn)教融合實(shí)踐基地進(jìn)行課程改革和實(shí)踐實(shí)訓(xùn)等。重構(gòu)課堂教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)大情景式工程案例教學(xué)，改革教學(xué)評(píng)價(jià)體系，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，切實(shí)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2.2 高水平教師隊(duì)伍建設(shè)

對(duì)于應(yīng)用型人才培養(yǎng)，必須重視師資力量，配備一支師德師風(fēng)高尚、教學(xué)能力過(guò)硬、教研水平較高的教師隊(duì)伍。教師是教育工作的重要引領(lǐng)者，對(duì)教育工作的成敗具有關(guān)鍵性的引導(dǎo)與指示作用。因此，在當(dāng)今的教育發(fā)展形勢(shì)下，不斷發(fā)揮教研組的團(tuán)隊(duì)力量，促進(jìn)每一位教師的專業(yè)成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)其對(duì)教師專業(yè)發(fā)展規(guī)劃的建設(shè)性和引導(dǎo)性作用顯得十分重要[10]。圍繞這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)學(xué)校自身實(shí)際情況，采取以下3 種措施進(jìn)行高水平教師隊(duì)伍建設(shè)。

（1）師德師風(fēng)建設(shè)。為涵養(yǎng)教師高尚師德，定期開(kāi)展師資定向培訓(xùn)和師德師風(fēng)警示教育，引導(dǎo)教師做好時(shí)代的“大先生”。

（2）“雙師雙能”型教師培養(yǎng)。鼓勵(lì)教師進(jìn)行掛職鍛煉、國(guó)內(nèi)外高訪、學(xué)術(shù)交流等，通過(guò)協(xié)助企業(yè)開(kāi)展工作，提升人才培養(yǎng)水平和教學(xué)科研能力。在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)教師，再借以教師帶動(dòng)學(xué)生的培養(yǎng)工作。院校與合作企業(yè)溝通，派在崗教師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐學(xué)習(xí)，增加教師的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，摒棄教學(xué)過(guò)程的空泛講授。

（3）引進(jìn)“行業(yè)導(dǎo)師”“銀齡專家”“周末教授”。與合作企業(yè)協(xié)商，聘用具有豐富工作經(jīng)驗(yàn)和成熟技術(shù)的企業(yè)人員，為學(xué)生講解最貼近實(shí)際生產(chǎn)需要的知識(shí)。

2.3 探索貫通式產(chǎn)教融合專業(yè)實(shí)踐新范式

（1）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和開(kāi)放。為進(jìn)一步完善和提高實(shí)踐教學(xué)水平和實(shí)踐創(chuàng)新能力，學(xué)院新建煤礦綜采智能化模擬訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室，用于智能化開(kāi)采實(shí)訓(xùn)實(shí)操教學(xué)，從演示實(shí)踐教學(xué)、操作技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)和工況綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)三個(gè)層面，為煤礦智能化開(kāi)采課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)提供堅(jiān)實(shí)保障。該系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前主流智能化綜采工藝的應(yīng)用實(shí)況，數(shù)字搭建井下智能化綜采工作面場(chǎng)景模型，通過(guò)操作1∶1比例制作的模擬集控中心和地面控制中心操作面板，完成對(duì)高度還原的工作面場(chǎng)景中生產(chǎn)設(shè)備的智能控制。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)綜采自動(dòng)化遠(yuǎn)程集中控制、采煤機(jī)全工作面記憶截割、液壓支架全工作面跟機(jī)自動(dòng)化與遠(yuǎn)程人工干預(yù)、乳化液保障系統(tǒng)、工作面視頻監(jiān)控功能、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控功能等模擬仿真。

（2）共建實(shí)踐基地。目前學(xué)院與晉能控股、山西神華集團(tuán)等建立校外實(shí)踐基地36 個(gè)，得到了多家企業(yè)的資金和設(shè)備贊助，進(jìn)一步構(gòu)建高水平產(chǎn)學(xué)研用相融的技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，搭建煤炭智能采掘裝備產(chǎn)學(xué)研一體化服務(wù)平臺(tái)，加大校企教學(xué)科研資源共享力度，充分利用社會(huì)需求優(yōu)勢(shì)、高校教育資源優(yōu)勢(shì)、企業(yè)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)市場(chǎng)化優(yōu)勢(shì)等，形成不同主體育人資源的有序有效嵌入，實(shí)現(xiàn)院校和企業(yè)無(wú)縫對(duì)接。

（3）加強(qiáng)產(chǎn)教融合暨大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練基地建設(shè)。學(xué)院建設(shè)了煤礦開(kāi)采與安全虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)中心，錨桿支護(hù)施工工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)（2019 年認(rèn)定為省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目）、基于北斗系統(tǒng)的礦山地質(zhì)災(zāi)害防治與生態(tài)修復(fù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)（2021 年獲批山西省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流建設(shè)課程），促進(jìn)涉煤類專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)改革，強(qiáng)化實(shí)踐類金課建設(shè)，創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐模式，打造“引領(lǐng)學(xué)科、特色鮮明”的未來(lái)教育和科技創(chuàng)新的新范式。

2.4 全方位持續(xù)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量

學(xué)院高度重視人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，在學(xué)校各主要教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，學(xué)院成立院長(zhǎng)直接領(lǐng)導(dǎo)的人才培養(yǎng)質(zhì)量監(jiān)控與保障機(jī)構(gòu)（圖3），建立了《煤炭工程學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)工作制度》《煤炭工程學(xué)院教學(xué)工作檢查實(shí)施細(xì)則》《煤炭工程學(xué)院教師課堂教學(xué)規(guī)范》《煤炭工程學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)工作制度》等多項(xiàng)規(guī)范人才培養(yǎng)的制度。學(xué)院將繼續(xù)以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，不斷深化教育教學(xué)改革，推動(dòng)學(xué)習(xí)考核評(píng)價(jià)機(jī)制改革，持續(xù)優(yōu)化人才培養(yǎng)過(guò)程，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

圖3 人才培養(yǎng)質(zhì)量保障機(jī)構(gòu)

3 結(jié)語(yǔ)

（1）“雙碳目標(biāo)”推動(dòng)了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)變革朝著信息化、數(shù)字化、智能化方向加速演進(jìn)。煤礦智能化發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)提出新的要求，同時(shí)智能化人才培養(yǎng)為煤礦智能化發(fā)展提供人才保障和支撐。

（2）構(gòu)建了包含人才培養(yǎng)體系、師資隊(duì)伍體系、實(shí)踐教學(xué)體系和質(zhì)量保障體系的雙碳目標(biāo)下地方應(yīng)用型高校煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑，以滿足煤炭行業(yè)智能化發(fā)展的人才需求。