摘 要：基于新工科背景下的“強(qiáng)實(shí)踐”人才需求，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)已不能滿(mǎn)足要求，該文提出突顯模擬礦井特色的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，有望成為解決實(shí)驗(yàn)實(shí)踐瓶頸的有效手段。通過(guò)基于模擬礦井特色的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建，有助于提高教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。第一，能保障學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐安全，使用模擬礦井開(kāi)展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，將學(xué)生置身于虛擬事故礦井發(fā)生地，解決實(shí)習(xí)環(huán)境危險(xiǎn)和學(xué)生難以深入現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題；第二，能高效助力實(shí)驗(yàn)實(shí)踐效果，模擬礦井主要服務(wù)于采礦工程和安全工程等專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作技能，提高教學(xué)質(zhì)量和效果；第三，由于模擬礦井具有多模塊化的特性，能豐富傳統(tǒng)的教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐工程的直觀呈現(xiàn)性；第四，能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，通過(guò)模擬礦井實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)，可將采礦工程和安全工程專(zhuān)業(yè)的課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)融合。最終，可提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的綜合能力和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞：模擬礦井；實(shí)驗(yàn)實(shí)踐；教學(xué)體系；新工科；煤礦

中圖分類(lèi)號(hào)：G641 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2024）31-0116-05

Abstract： Based on the demand for "Strong Practice" talents in the context of "New Engineering"， traditional experimental practice teaching can't longer meet the requirements. This paper proposes an experimental practice teaching system highlighted the characteristics of "simulated mine" is expected to become an effective means to solve the bottleneck of experimental practice in this paper. The construction of an experimental practice teaching system based on the characteristics of "simulated mine" helps to improve teaching effectiveness and talent cultivation quality： Firstly， it can ensure the safety of student during the experimental practice. It can place students in the birthplace of virtual accident mines， and solve the problems of dangerous internship environments and difficulty for students to go deep into the field by simulated mine. Secondly， it can efficiently assist in the effectiveness of experimental practice， simulate mine mainly serving majors such as Mining Engineering and Safety Engineering， and cultivates students' on-site production and operation skills， and improve teaching quality and effectiveness. Thirdly， due to the multi- modular nature of simulate mine， it can enrich traditional teaching methods and experimental content， and achieve intuitive presentation of practical engineering. Fourthly， it can mobilize students' learning initiative. The theoretical courses and experimental teaching of Mining Engineering and Safety Engineering can be organically integrated by "simulated mine" experimental practice teaching system. Finally， It can enhance students' comprehensive ability to apply knowledge and problem-solving abilities， stimulate their learning initiative and creativity.

Keywords： simulated mine; experimental practice; teaching system; new engineering; coal mine

新工科產(chǎn)生的背景主要源于新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)提出的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1-2]?！笆澜缧乱惠喛萍几锩彤a(chǎn)業(yè)變革同我國(guó)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的歷史性交匯”為推進(jìn)我國(guó)領(lǐng)跑型社會(huì)主義新型工業(yè)化建設(shè)提供了歷史性機(jī)遇，構(gòu)成了以新工科建設(shè)為標(biāo)志的工程教育改革創(chuàng)新的外在機(jī)遇和內(nèi)在動(dòng)力[3]。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)對(duì)新工科人才的需求將偏向于“工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才”[1-3]。新工科人才的培養(yǎng)是在總結(jié)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃、CDIO等工程教育人才培養(yǎng)模式改革經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展深化產(chǎn)教融合、校企合作的機(jī)制和人才培養(yǎng)模式的不斷改革與實(shí)踐[4-6]。這對(duì)煤炭行業(yè)的人才培養(yǎng)也提供了良好機(jī)遇和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

煤炭資源是國(guó)家能源安全的重要保障，中國(guó)工程院《中國(guó)能源中長(zhǎng)期（2030、2050）發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》中明確提出“煤炭在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，仍將是保障我國(guó)能源安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)能源”。由此可見(jiàn)，煤炭資源在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍將是我國(guó)的主要能源[7-8]，煤炭資源不僅為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了60%以上的基礎(chǔ)和支柱性能源保障，同時(shí)也是長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)家工業(yè)的支柱行業(yè)，煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)可以說(shuō)對(duì)于我國(guó)整體的產(chǎn)業(yè)升級(jí)都具有重要作用[9]。然而我國(guó)煤層賦存條件差異大[10]，且高瓦斯、煤與瓦斯突出煤層多[11]。煤炭開(kāi)采的各個(gè)環(huán)節(jié)與流程都面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。而煤炭高效開(kāi)采離不開(kāi)新工科背景下的“工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)”的復(fù)合型技術(shù)人才，也離不開(kāi)專(zhuān)業(yè)化設(shè)備與裝備的支持。隨著我國(guó)礦山企業(yè)發(fā)展壯大，對(duì)技術(shù)人員實(shí)踐實(shí)操能力需求也日益增加。

貴州煤炭資源豐富，素有“西南煤?！敝Q(chēng)[12-13]，煤炭資源的高效開(kāi)發(fā)離不開(kāi)高等院校的“工科”人才培養(yǎng)。貴州理工學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“貴州理工”）作為省內(nèi)一所工科優(yōu)勢(shì)高校，在本科人才培養(yǎng)上，具有以工科為特色，理工文復(fù)合的新型人才培養(yǎng)體系的特征，逐步形成“重工厚理、強(qiáng)管興文、交叉融合、突出特色”的學(xué)科建設(shè)思路。為適應(yīng)新時(shí)代新工科宏觀背景下的人才培養(yǎng)要求，結(jié)合貴州煤炭資源豐富的省情與貴州理工的辦學(xué)特色，貴州理工礦業(yè)工程學(xué)院以新工科建設(shè)為重要抓手，積極探索符合采礦工程和安全工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式，提出從人才培養(yǎng)理念、課程體系、實(shí)踐教學(xué)方式等多方面入手，尤其是實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的改革與探索顯得極其重要，在人才培養(yǎng)中占有舉足輕重的位置，而煤炭行業(yè)屬于高危行業(yè)，要堅(jiān)守弘揚(yáng)生命至上、安全第一的思想，為了確保煤炭領(lǐng)域的學(xué)生能高效開(kāi)展實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)，對(duì)礦業(yè)類(lèi)專(zhuān)業(yè)（采礦工程、安全工程）的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的探索迫在眉睫，具有重要的研究?jī)r(jià)值。

一 采礦工程和安全工程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

（一） 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

采礦工程和安全工程都是系統(tǒng)性、專(zhuān)業(yè)性、復(fù)雜性的學(xué)科[14]，其中采礦工程專(zhuān)業(yè)涉及煤礦開(kāi)采、巷道掘進(jìn)、巷道支護(hù)等環(huán)節(jié)，需要學(xué)習(xí)的理論課程包括煤礦開(kāi)采學(xué)、井巷工程、礦山壓力與巖層控制、煤礦地質(zhì)學(xué)等；安全工程專(zhuān)業(yè)涉及安全工程設(shè)計(jì)、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全評(píng)價(jià)、安全監(jiān)察與監(jiān)管、安全檢測(cè)與監(jiān)控、安全生產(chǎn)組織管理、安全教育與培訓(xùn)和應(yīng)急救援等方面，需要學(xué)習(xí)的理論課程有災(zāi)害學(xué)、安全系統(tǒng)工程、通風(fēng)與安全、應(yīng)急救援理論與技術(shù)等。目前實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的主要實(shí)施方式是指導(dǎo)老師先講解課程實(shí)驗(yàn)原理，然后講臺(tái)上給學(xué)生示范實(shí)驗(yàn)過(guò)程和儀器使用步驟，學(xué)生分組進(jìn)行簡(jiǎn)單操作得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告表格，因此，這種方式會(huì)導(dǎo)致學(xué)生實(shí)際動(dòng)手參與的機(jī)會(huì)偏少、互動(dòng)性較差、教學(xué)效果不佳。

現(xiàn)場(chǎng)（礦井）實(shí)踐教學(xué)是采礦和安全工程本科教學(xué)階段的重要一環(huán)，學(xué)生需要在指導(dǎo)教師陪同下深入煤礦一線(xiàn)礦井下進(jìn)行實(shí)踐，由于較多客觀因素也會(huì)影響實(shí)踐教學(xué)效果。例如2023年3月筆者帶領(lǐng)安全工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生到黔西青龍煤礦開(kāi)展畢業(yè)實(shí)習(xí)（圖1），深深感受到目前的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)模式比較單一，主要是由于礦井一線(xiàn)井下地質(zhì)條件復(fù)雜，進(jìn)入一線(xiàn)采煤工作面后，基于安全考慮，學(xué)生在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法操作設(shè)備，僅僅是短暫的參觀，更不能實(shí)操互動(dòng)，學(xué)習(xí)效果較差。

然而，采礦和安全工程的相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的高效教學(xué)，不僅需要學(xué)生掌握理論知識(shí)，更需要培養(yǎng)綜合能力，尤其是實(shí)操和創(chuàng)新能力，但是目前的專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)單調(diào)，學(xué)生興趣普遍不高，因此，教師需要在實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)中挖掘出更加創(chuàng)新的手段和方法，充分結(jié)合貴州理工學(xué)院正在建設(shè)的“模擬礦井”綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可把采礦工程和安全工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生帶到模擬礦井中開(kāi)展學(xué)習(xí)，能讓學(xué)生互動(dòng)、實(shí)操，提高學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)水平和質(zhì)量。

（二） 存在的問(wèn)題

基于采礦工程和安全工程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析，目前的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系主要存在以下問(wèn)題。

1）教學(xué)模式單一化：實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在指導(dǎo)老師講解后按照實(shí)驗(yàn)要求開(kāi)展“流程化”實(shí)驗(yàn)，一般采礦工程和安全工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是參觀模型，大部分是教師講解、學(xué)生聽(tīng)課，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段、方法與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)單一，無(wú)法很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

2）安全風(fēng)險(xiǎn)大：校外的現(xiàn)場(chǎng)（礦山）實(shí)踐環(huán)節(jié)中，學(xué)生要深入煤礦一線(xiàn)實(shí)地學(xué)習(xí)，但目前由于礦井一線(xiàn)條件欠佳、光線(xiàn)暗及環(huán)境復(fù)雜（圖2），基于學(xué)生安全考慮，且學(xué)生未經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)，面對(duì)礦井下復(fù)雜多變的環(huán)境要素，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，因此，學(xué)生只能參觀生產(chǎn)設(shè)備，無(wú)法參與操作，更不能互動(dòng)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果差。

3）學(xué)生參與感低：長(zhǎng)期以來(lái)由于受到辦學(xué)條件和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等因素的影響，采礦工程和安全工程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程目前主要以講授為主、學(xué)生參與為輔助，教師在講臺(tái)上講課、演示，學(xué)生被動(dòng)地聽(tīng)，簡(jiǎn)單模仿，甚至到現(xiàn)場(chǎng)（礦山）實(shí)踐環(huán)節(jié)，很多礦山規(guī)定不讓女學(xué)生下井，導(dǎo)致女學(xué)生在本科學(xué)習(xí)全過(guò)程中都無(wú)法感受煤礦生產(chǎn)場(chǎng)景（圖3）?？梢?jiàn)，目前的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過(guò)程常出現(xiàn)師生交流缺乏、沒(méi)有活躍的學(xué)習(xí)討論氛圍，學(xué)生參與感較低。

4）學(xué)生心理負(fù)擔(dān)重：因?yàn)榈V井環(huán)境的復(fù)雜性和采礦施工的危險(xiǎn)性，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中不乏發(fā)生爆炸、中毒和礦井塌陷等事故，不僅事故本身給下井工作者帶來(lái)?yè)p害，也給采礦和安全工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)（礦井）實(shí)踐學(xué)習(xí)時(shí)帶來(lái)一定的心理負(fù)擔(dān)。

5）現(xiàn)場(chǎng)（礦山）實(shí)踐時(shí)間和設(shè)備資源有限：一方面采礦工程和安全工程的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)和現(xiàn)場(chǎng)礦山實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)相對(duì)較少，不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作[15]；另一方面礦井下大多數(shù)設(shè)備價(jià)格昂貴，且一直在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致在有限的時(shí)間內(nèi)能參觀到的煤礦開(kāi)采和安全管理設(shè)備都很少。由于資源有限，學(xué)生往往只能簡(jiǎn)單觀看煤礦企業(yè)的技術(shù)員操作，這限制學(xué)生對(duì)知識(shí)的拓展，學(xué)生難以真正理解設(shè)備的工作原理和過(guò)程，那么就會(huì)影響學(xué)生專(zhuān)業(yè)抽象思維的形成和理論知識(shí)的鞏固。

綜上，采礦和安全相關(guān)專(zhuān)業(yè)在當(dāng)前煤礦實(shí)習(xí)中總會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)習(xí)成本居高不下，造成實(shí)踐實(shí)操困難，礦井實(shí)際生產(chǎn)條件復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)大，而礦井又不可能停止生產(chǎn)活動(dòng)來(lái)讓學(xué)生進(jìn)行真實(shí)實(shí)踐，導(dǎo)致實(shí)習(xí)效果差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期效果。這就迫切尋找一種既能達(dá)到教學(xué)效果，又安全可靠方便的實(shí)習(xí)模式。在面臨此種“實(shí)驗(yàn)實(shí)踐瓶頸”的情況下，模擬礦井應(yīng)運(yùn)而生了。為了提高采礦工程和安全工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)效果，增強(qiáng)人才培養(yǎng)的社會(huì)適應(yīng)性，貴州理工學(xué)院籌建了“模擬礦井”。

二 模擬礦井有望成為解決實(shí)驗(yàn)實(shí)踐瓶頸的有效教學(xué)手段

（一） 探討模擬礦井助力實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的必要性

采礦工程和安全工程均為具有復(fù)雜性、整體性、系統(tǒng)性特點(diǎn)的學(xué)科，探討如何讓學(xué)生直觀地了解和學(xué)習(xí)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐操作技能存在較大難度，仿真技術(shù)作為一種新興技術(shù)，應(yīng)用到采礦工程中，為采礦工程和安全工程專(zhuān)業(yè)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了一種新的有效方法?；诖?，“礦井進(jìn)入課堂”“將煤礦開(kāi)采搬進(jìn)校園”等新思想便應(yīng)運(yùn)而生，貴州理工在貴安校區(qū)擬定建設(shè)模擬礦井，前期的場(chǎng)地選址、現(xiàn)場(chǎng)勘察、方案論證和方案制定等工程規(guī)劃工作已全部完成（圖4），施工工作順利進(jìn)行（圖5）。這將成為貴州理工礦業(yè)學(xué)院培養(yǎng)本科生的實(shí)操技能、工程實(shí)踐教學(xué)的重要資源和手段，如何利用好這一“利器”，需要深入地開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)教學(xué)改革研究。

（二） 模擬礦井反哺高效的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)

模擬礦井是礦山采礦的直觀縮影，是在校本科生認(rèn)識(shí)煤礦生產(chǎn)工藝、流程的重要手段，同時(shí)，它能模擬礦山開(kāi)采以及為礦山安全監(jiān)測(cè)提供可靠數(shù)據(jù)[16]。模擬礦井作為一種重要的實(shí)踐教學(xué)培訓(xùn)手段，可以將抽象的理論知識(shí)與具體的實(shí)際操作相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力和創(chuàng)新動(dòng)手能力。在現(xiàn)代礦山生產(chǎn)中，安全問(wèn)題一直是亟待解決的難題。雖然礦山安全培訓(xùn)一直在不斷改進(jìn)和提高，但仍然難以完全避免意外事件的發(fā)生。為了提高礦山生產(chǎn)的安全性和效率，模擬礦井應(yīng)運(yùn)而生?？梢?jiàn)，模擬礦井對(duì)采礦工程、智能采礦和安全工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)都至關(guān)重要。傳統(tǒng)工程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生直接到礦山礦井下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)，不僅會(huì)受礦井下高危環(huán)境、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等因素制約，而且會(huì)影響礦山的生產(chǎn)進(jìn)度，已成為培養(yǎng)高質(zhì)量工科應(yīng)用型人才的瓶頸。為了突破瓶頸，本文提出了使用校內(nèi)模擬礦井解決此困難，使之與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合，彌補(bǔ)了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的不足。模擬礦井系統(tǒng)不僅降低了實(shí)踐教學(xué)成本，而且有望激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，也促進(jìn)教師與學(xué)生的有效溝通和交流，以期有效改善工程實(shí)踐教學(xué)效果，提高新工科背景下的應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

（三） 模擬礦井具備多模塊化的綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)實(shí)操平臺(tái)

模擬礦井為解決采礦工程和安全工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)而建設(shè)，仿真綜放、綜采、掘進(jìn)工作面集采、掘、機(jī)、運(yùn)、通于一體，較全面詳細(xì)地展示回采工作面和掘進(jìn)工作面的采掘工藝、采掘設(shè)備、井下支護(hù)、通風(fēng)系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)等，可以直觀地了解和學(xué)習(xí)仿真工作面各種設(shè)備性能及其布置情況、采煤和掘進(jìn)生產(chǎn)工藝等，也可作為智能化礦井平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)。

模擬礦井采用設(shè)計(jì)制作一體化，在指定位置現(xiàn)場(chǎng)制作完成。模擬礦井主要包括四大部分：模擬巷道、主要設(shè)備、其他設(shè)施及控制系統(tǒng)（圖6），可以讓學(xué)生不出校門(mén)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井的認(rèn)識(shí)，既可理論教學(xué)，又可實(shí)踐教學(xué)，還可自主參觀學(xué)習(xí)，也可作為智能化礦井平臺(tái)進(jìn)行無(wú)人工作面的探索性研究，實(shí)現(xiàn)了“教、學(xué)、做”一體化。讓學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)課程變得直觀和可視，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、抽象問(wèn)題直觀化、隱蔽問(wèn)題可視化。因此，模擬礦井的“直觀性”和“多模塊”解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)遇到的“教學(xué)模式單一化”問(wèn)題。

三 構(gòu)建突顯模擬礦井特色的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系

隨著新工科背景下提出的工科人才培養(yǎng)的新要求不斷的提高，培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)的技術(shù)人才已成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合新工科教育教學(xué)改革和專(zhuān)業(yè)發(fā)展日益更新的要求，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，著力促進(jìn)知識(shí)傳授與生產(chǎn)實(shí)踐的緊密銜接已成為教學(xué)改革的重要任務(wù)。以貴州理工正在建設(shè)的模擬礦井為突破口，以其為載體有望提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)效果和質(zhì)量，基于此，本文提出了突顯模擬礦井特色的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建方法與路徑。

（一） 構(gòu)建新工科背景下基于模擬礦井的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)宏觀新思維

根據(jù)新工科提出的新要求“工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才”，立足模擬礦井的思維，不斷探索出一套適合貴州理工學(xué)院礦業(yè)類(lèi)本科生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，有望培養(yǎng)出具備專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，融合智能控制、信息等多學(xué)科知識(shí)，且在煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)能掌握自動(dòng)化、智能化、無(wú)人化等新型智能化采礦知識(shí)和能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

（二） 組建模擬礦井實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)特色師資團(tuán)隊(duì)的方法和實(shí)現(xiàn)路徑

基于模擬礦井團(tuán)隊(duì)人員的專(zhuān)業(yè)方向涵蓋了采礦、安全、地礦等領(lǐng)域，根據(jù)模擬礦井的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的要求，吸納智能采礦、人工智能等方面的高層次人才和具有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的工程師，促使組建的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐特色教師團(tuán)隊(duì)既能滿(mǎn)足教學(xué)要求，又能緊跟科技前沿和工程實(shí)際。培育高水平的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍，需要制定出模擬礦井教師的崗位職責(zé)制度，又要制定合理有效的考核監(jiān)督和激勵(lì)機(jī)制，提高教師的積極性。鼓勵(lì)高水平教師積極加入模擬礦井的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐一線(xiàn)教學(xué)工作中，制定科學(xué)合理的師資建設(shè)規(guī)劃，鼓勵(lì)和支持專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室教師參加相關(guān)技能培訓(xùn)，提高教師的知識(shí)儲(chǔ)備和教學(xué)能力，最終才能組成一支專(zhuān)業(yè)的模擬礦井實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍。

（三） 建立科學(xué)合理的模擬礦井綜合實(shí)驗(yàn)室管理體系

科學(xué)合理的管理體系是促進(jìn)模擬礦井綜合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展的重要保障，需結(jié)合學(xué)校和專(zhuān)業(yè)特色等實(shí)情綜合考慮建立合理的管理體系。在實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人的帶領(lǐng)下，教師團(tuán)隊(duì)的積極配合下，逐步建設(shè)完善合理的模擬礦井實(shí)驗(yàn)實(shí)踐管理體系。建立相應(yīng)的監(jiān)督體制，對(duì)正在籌建的模擬礦井綜合實(shí)驗(yàn)室定期進(jìn)行考核監(jiān)督，使其發(fā)揮出高質(zhì)量的教學(xué)效果。

（四） 融入“教-學(xué)-做”一體化的實(shí)踐教學(xué)思想

基于模擬礦井實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，堅(jiān)持貫徹總體設(shè)計(jì)、分階段實(shí)施的思想，以貴州理工學(xué)院正在建設(shè)的模擬礦井為載體，結(jié)合新工科背景下的實(shí)踐教學(xué)要求，探索基于仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的思維，完成“教-學(xué)-做”一體化教學(xué)方式的構(gòu)建，結(jié)合目前礦山企業(yè)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)需求，將實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建連續(xù)化、體系化。為更好地培養(yǎng)“道德素質(zhì)強(qiáng)、職業(yè)技能強(qiáng)、吃苦精神強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)”的高素質(zhì)技術(shù)技能人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（五） 構(gòu)建模擬礦井實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的新模式

綜合考慮采礦和安全工程的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和實(shí)際情況，將專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)與模擬礦井充分結(jié)合，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，利用模擬礦井中的智能化模塊，將教學(xué)過(guò)程中存在的重難點(diǎn)內(nèi)容直觀再現(xiàn)，使學(xué)生對(duì)課程的理解和掌握更加深刻。針對(duì)礦山的建設(shè)和開(kāi)采，將巷道、采煤方法、井田開(kāi)拓方式、礦井通風(fēng)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)展現(xiàn)給學(xué)生，使礦山系統(tǒng)立體化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的感知水平，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐，凝練出一種實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)新模式。

四 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前煤炭采掘深度大，煤炭專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)成本居高不下，同時(shí)煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)較大，貴州理工學(xué)院本著“將煤礦開(kāi)采搬進(jìn)校園”的思想，籌建模擬礦井。結(jié)合煤炭行業(yè)特點(diǎn)，通過(guò)教學(xué)模擬礦井多模塊化技術(shù)，把“礦井”搬到了課堂，學(xué)校專(zhuān)業(yè)教學(xué)就能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，教學(xué)活動(dòng)的實(shí)踐性、針對(duì)性和實(shí)效性大大增強(qiáng)，學(xué)校教學(xué)改革的方向逐漸明晰。煤炭特殊行業(yè)的專(zhuān)業(yè)教學(xué)要適應(yīng)新工科發(fā)展的要求“工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)”，就必須充分利用現(xiàn)代技術(shù)，開(kāi)發(fā)新的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的根本轉(zhuǎn)變?；诖耍疚囊哉诮ㄔO(shè)的模擬礦井為契機(jī)，探索提出了一條與新工科要求相符的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式。該模式具有兩大主要優(yōu)勢(shì)。

1）采礦工程和安全工程均為實(shí)踐性極強(qiáng)的工科專(zhuān)業(yè)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中占據(jù)重要的作用，通過(guò)模擬礦井實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)，將專(zhuān)業(yè)理論、大型采礦和安全設(shè)備操作集成于模擬礦井系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)理論、實(shí)踐和創(chuàng)新緊密結(jié)合，可使采礦工程、安全工程等復(fù)雜、系統(tǒng)學(xué)科能直觀、立體展現(xiàn)在學(xué)生眼前，有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的綜合能力和分析及解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性，才能提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出高素質(zhì)的技能型人才。

2）結(jié)合新工科背景下的實(shí)踐教學(xué)要求，探索基于仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的思維，完成“教-學(xué)-做”一體化教學(xué)方式的構(gòu)建，結(jié)合目前礦山企業(yè)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)需求，將實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建連續(xù)化、體系化，最終探索性提出模擬礦井實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，可為未來(lái)專(zhuān)業(yè)建設(shè)發(fā)展和教學(xué)改革提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林健.面向未來(lái)的中國(guó)“新工科”建設(shè)[J].清華大學(xué)教育研究，2017，38（2）：26-35.

[2] 張穎慧，劉洋，那順烏力吉，等.“新工科”背景下人工智能專(zhuān)業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革探索[J].工業(yè)和信息化教育，2021（8）：27-31.

[3] 奚文靜，李強(qiáng)，夏立.“新工科”背景下人才培養(yǎng)模式改革的探索研究——以南京理工大學(xué)為例[J].工業(yè)和信息化教育，2023（3）：1-10.

[4] 王永華.新工科人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的三個(gè)維度[J].中國(guó)高等教育，2021（19）：50-52.

[5] 謝幸福.新工科建設(shè)中的人才培養(yǎng)機(jī)制研究[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2022.

[6] 張茜茜，王立巖，張慧川，等.新工科人才核心素養(yǎng)的價(jià)值體系探討——基于“培養(yǎng)什么樣的工程人才”的調(diào)研分析[J].中國(guó)高?？萍迹?022（8）：17-21.

[7] 任朝江.煤炭資源安全風(fēng)險(xiǎn)分析[D].太原：太原理工大學(xué)，2004.

[8] 李文華.新時(shí)期國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略問(wèn)題研究[D].天津：南開(kāi)大學(xué)，2013.

[9] 孫喜民，曹驚.新形勢(shì)下煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的實(shí)踐與探索[J].煤炭經(jīng)濟(jì)研究，2014，34（10）：27-43.

[10] 蘇曉云.我國(guó)主要礦區(qū)典型煤層槽波賦存發(fā)育特征研究[J].煤炭工程，2020，52（10）：137-142.

[11] 陳廣健.復(fù)雜煤層賦存條件下瓦斯壓力直接測(cè)定技術(shù)研究[D].廊坊：華北科技學(xué)院，2020.

[12] 戴林，原曉珠，夏志剛.貴州煤層氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研究[J].西部探礦工程，2015，27（3）：142-144.

[13] 貴州省地質(zhì)調(diào)查院.中國(guó)區(qū)域地質(zhì)志·貴州志[M].北京：地質(zhì)出版社，2017.

[14] 李少波，朱傳奇，王磊，等.采礦工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2021（20）：109-113.

[15] 薛黎明，劉哲.采礦工程專(zhuān)業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室教學(xué)體系建設(shè)[J].煤礦現(xiàn)代化，2021，30（2）：101-103.

[16] 馬占武，宮雨生.虛擬仿真平臺(tái)在地下導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量實(shí)驗(yàn)教改中的探討[J].教育現(xiàn)代化，2022，9（24）：126-131.

基金項(xiàng)目：貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目“‘新工科’背景下突顯‘仿真模擬礦井’特色的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系改革與實(shí)踐”（2023222）；貴州理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“新形勢(shì)下‘一課多師’模塊化教學(xué)模式在‘災(zāi)害學(xué)’課程中的構(gòu)建與應(yīng)用”（2022JXGG11）；貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目“新工科背景下《消防工程學(xué)》‘生命至上、融合創(chuàng)新’課程思政教學(xué)改革與探索”（2023220）；貴州理工學(xué)院高層次人才科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“黔西北古風(fēng)化-沉積型鈮-稀土多金屬礦床超常富集機(jī)制及成礦模式研究”（2023GCC048）

第一作者簡(jiǎn)介：杜勝江（1986-），男，布依族，貴州平塘人，博士，副教授，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)榘踩こ虒?zhuān)業(yè)的教學(xué)與科研。

*通信作者：徐佑林（1982-），男，漢族，貴州貴陽(yáng)人，博士，教授。研究方向?yàn)槊旱V巷道支護(hù)技術(shù)。