商德勇

中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院 北京 100083

2015年11月5日，国务院发布了《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，简称“双一流”建设。方案确定了高等教育以服务经济社会为导向的目标，提出了“双一流”建设必须面向职场的专业教育理念。这就要求高校要培养知识面广、应用能力强、就业竞争力强的专业人才[1]。中国矿业大学(北京)入选一流学科建设高校，其中矿业工程、安全科学与工程两个学科作为学校传统优势特色学科，具有成果积淀厚实、学术优势明显等特点，入围“双一流”学科建设名单。如何进一步巩固两个主体学科在国内的领先地位，努力提升学校学科的综合竞争力，使学校尽早实现建设特色鲜明、国际知名的高水平矿业大学的奋斗目标，是当前学科建设的主要任务。

学科建设规划离不开专业建设和课程建设，其中课程的建设规划和设计是高校人才培养模式的核心要素，是一所大学的核心竞争力。矿山机械课程是矿业类高校的特色专业课程之一，是机械工程、采矿工程、安全科学与工程等相关本科专业的必修课程，主要围绕贯穿整个采煤工艺流程的机械设备，讲授采掘机械、支护设备、提升运输和流体机械等通用矿山机械的用途、工作原理、主要结构性能、技术参数等，使学生了解和掌握矿山机械的基本知识和基本理论，为学生从事矿山机电设备创新设计、制造、选型、维护改造、安全管理等方面的工作打下坚实的理论基础。随着新技术、新工艺、新材料在矿山设备中的推广应用，矿山开采已从机械化向自动化、智能化发展，对矿山机电设备的安全高效管理要求越来越高。同时矿山机械是机械行业中一个类型繁多、设备结构复杂、需求量大、使用面广的机械行业，在经济建设和社会发展中占有十分重要的地位。可见矿山机械课程在相关学科建设中举足轻重，其教学效果的好坏直接影响到专业技术人才的培养质量。探索如何提高矿山机械课程教学质量，适应现代化矿山建设的需求，为煤矿及相关企业培养合格的高素质专业人才，对本课程教学改革和创新具有重要的意义。

1 矿山机械课程教学现状及存在问题

1.1 知识衔接不连贯

矿山机械设备种类繁多，学科交叉，覆盖知识面广，实用性强。对学生的知识储备体系要求较高，对于机械类专业，由于先前已学习过机械原理、机械设计、机械制图、液压传动等基础课程，已具有一定的理论基础，学生在学习过程中能较好理解设备结构图，但其缺乏采矿专业基础知识，对采矿工艺流程和地下环境不了解，缺乏煤矿现场实践经验，不能较好地理解矿山机械在整个采矿流程中的作用，不能做到和实践结合。而对于采矿专业和安全专业的学生，其机械专业基础相对薄弱，对机械设备结构图理解不深入，会迟滞教学过程。

1.2 学生对课程重视程度不够

目前学生以就业为导向，思想上不重视，缺乏对课程的兴趣。由于矿业类企业生产环境的特殊性，学生毕业后选择到矿山企业就业的越来越少，因而认为课程内容以后可能用不到，降低了学习的主动性。同时课程开设在大四第一学期，学生忙于考研与就业，干扰了正常的教学活动。

1.3 教材内容陈旧 不适应现代矿山建设要求

建设绿色、智能和可持续发展的智慧矿山已经成为矿山行业发展的新方向，目前矿山机械行业逐渐向大型化、自动化、智能化发展。现有适合本科生教学的教材不多，且普遍存在内容更新慢、教学内容和生产实际严重脱节的问题，教材上很多旧设备目前已被淘汰，教材与现实联系不够紧密，已经跟不上矿山机械科技的发展，不能满足本科教学目的的要求。

1.4 教学手段单一 不能满足“双一流”学科建设要求

根据我校制订的最新教学大纲，在课程安排上，采矿专业48学时，机械专业32学时，材料专业24学时，课程实验2学时，无课程认识实习。如何在有限学时内讲授好课程，需要精心设计教学内容和教学方式。目前，课程的教学以教师结合教材讲授PowerPoint为主，教学组织缺乏灵活性，同时课程实验学时少，考试内容单一，难以达成理想的教学效果。

2 矿山机械课程教学改革与实践

2.1 优化课程体系建设

本课程应紧随煤炭行业、产业发展形势的变化进行适时改革，才能培养出应用型高技能专业人才。课程内容和教学方式方法必须与时俱进，加强课程建设，优化课程体系。未来煤炭行业需要跨专业、跨学科的综合性专业人才，整合其他课程，打破课程界限和专业壁垒，对整个课程体系进行全方位深度改革。

2.2 创新教学方法

2.2.1 案例教学法

教学模式可根据教师教学特点和学生状态，采用案例式教学法、情境式教学法等，提高学生积极性，以达到预期教学目标要求[2]。在采矿与安全专业的教学过程中多采用案例教学法，引入真实而又典型的机电设备事故案例，着重从设备原理上分析事故产生的原因，通过教师引导和学生相互讨论的方式，找到避免事故发生的措施和生产使用中的注意事项及解决办法，使学生理论联系实际，提高分析问题和解决问题的能力。课程讲授过程中可选择直观教学法，充分利用多媒体教学把矿山机械设备的实物图片、动画演示及生产实况录像带入课堂，将复杂设备的原理用简单的、感性的方法展现出来，丰富课程内容，配合教师讲解，使复杂的机械变得生动直观和形象化，充分激起学生的学习兴趣和主动性，提高教学质量。

2.2.2 上好课程绪论课

教师应高度重视绪论课教学，激发学生的求知欲和学习兴趣。学生在入学时已学过采煤概论，对整个采煤工艺过程有了初步了解，但由于间隔时间长，需要教师在绪论课回顾知识点。通过煤矿空间开采剖面模型，以采煤工作面三机一架为核心，介绍煤矿从井筒布置，井底车场、中央泵房、巷道掘进，工作面煤炭开采工艺、煤炭提升运输至地面及洗选等生产流程，结合教材目录，把机械设备分为采、掘、支、运等几大类，让学生全方位熟悉煤矿生产过程中需要的机械设备及其功能。同时笔者认为煤岩截割理论课程是矿山机械采掘煤和岩石的基础理论，非常有必要讲透，为后续钻孔机械、掘进机和采煤机等机械的设计奠定基础，因此通过教学实践及改进，增加了课程对学生的吸引力，收到了良好效果。

2.2.3 引进虚拟现实教学系统

由于煤矿环境和教学经费等的限制，学生不能到现场实践，学校与专业虚拟设计公司共同开发了井下采煤工作面模拟和采煤机虚拟实验系统，学生可通过虚拟VR系统快速了解逼真的煤矿井下工作面三机配套模拟环境，直观地掌握采煤机结构组成及截割部内部原理。学生身临其境地在模拟环境下进行实际操作，使教学过程具有交互性和沉浸感，更有利于激发学习兴趣，弥补了教学设备及现场教学缺乏的不足，进一步提高了教学质量。

2.2.4 加强适应新形势的教材建设

紧跟行业发展现状编制适用于本科教学的专业教材显得尤为必要和迫切。高校、研究院与生产制造企业专家学者联合编写适应新形势发展的教材，针对不同专业，教材侧重点不同。例如，采矿专业教材尽量用机械原理图或工作示意图，学生便于理解；安全专业侧重机电设备的安全管理和事故预防；机械专业侧重设备设计方法和结构原理图，强化机械专业知识，为学生奠定扎实专业知识。教材编写应适当凝练章节内容，增加直观原理图数量[3]，使学生易于掌握。同时教材应强调适用性和实用性，不能和现场应用脱节。

2.2.5 课程成绩测评

课程成绩测评采用平时作业、实验实习和期末考试成绩三位一体的模式，针对不同专业，作业和试卷考查点有所差异，附加案例分析思考题，重点考查学生的实际综合运用能力。如对机械专业学生，在平时作业时可安排对钻孔机械转钎机构进行设计创新，开拓学生思路。对采矿专业和安全专业学生，可布置结合实际应用现场的题目，如带式输送机皮带发生断裂事故的原因及预防措施，题目和答案比较灵活，改变原来对知识死记硬背的考核方式。

2.3 加强实践教学

实践教学环节在课程教学中非常重要。需要精心设计学生实践教学环节，加强实验室建设，提高学生实践能力。目前本课程已形成与课程教学相匹配的实践教学体系[4,5]，包括实验室建设、课程设计与专业综合设计、大学生科研选题训练与创新实践等教学活动。建设了“煤炭大型机械设备实验教学平台”实验室，该实验室拥有综采工作面、掘进工作面、典型液压支架、主副井提升等实验教学系统，可使学生在实验室近距离学习煤矿主要大型机械设备，并且可以在操作台上进行实践操作。矿山机械课程安排在大四第一学期，故将学生生产实习安排在大三和大四学期之间，由矿山机械课程教师带队讲解，在开课之前使学生对矿山机械设备形成全面认识，再通过课程学习有效增强学生对课程知识的掌握。同时，合理安排实习计划，督促学生带着问题去现场，加强实习成果的总结和成绩的考核，杜绝生产实习成为走马观花式的参观浏览。实习地点安排在北京煤机厂、郑州煤机厂、张家口煤机厂等大型煤机龙头制造企业，以冀中能源梧桐庄矿的井下工作面模拟培训中心和晋城凤凰山煤矿等生产型企业为生产实习基地，组织学生观摩北京煤机行业特色大型展会等，由授课教师和生产管理一线专家和技术人员向同学做集体讲解，让学生接触最新技术，这同时也锻炼培养了中青年教师的实践经验。通过实践教学方法改革，大大提高了课程教学质量。

2.4 教学团队建设

高水平的师资队伍是“双一流”学科建设的重要保障，是保证课程教学质量的根本。课程优先安排具有煤矿行业科研背景的教师，定期组织课程教师到煤矿生产企业、煤机制造企业和科研单位调研交流，了解新知识、新技术、新装备，掌握国内外矿山机械发展的现状和趋势，同时注重经验丰富的老教师对青年教师的“传帮带”作用，提高教师专业水平和教学能力。

3 结语

本课程紧随行业、产业发展形势的变化进行适时改革，以求培养出满足煤矿行业需求的应用型高技能专业人才。课程内容和教学方式方法必须与时俱进，适应“双一流”学科建设背景的教育教学要求。在今后的实践中还应不断探索和完善，为高质量的矿山机械工程技术人才的培养打下坚实的基础。