新工科背景下智能采矿实践教学改革与探索

2021-01-13毛金峰李金波张伟光杨长德

黑龙江科学 2021年17期

毛金峰，李金波，张伟光，杨长德

(新疆工程学院,乌鲁木齐 830000)

新工科建设不仅是深化工程教育改革的重大策略，而且是培养工程科技人才的行动指南，基于落实立德树人要求标准，新工科要求高校培养的工程科技人才具备引领未来产业发展的能力和素质，是为了应对我国新一轮科技革命和服务创新战略要求，培养多元化与创新型的卓越工程科技人才[1-8]。煤矿智能化是煤炭工业技术创新的重要方向，也是煤炭工业转型升级发展的必然要求。同时，煤矿开采智能化建设面临严峻挑战，传统采矿人才培养模式与煤矿智能化及新工科建设背景下对人才需求间的矛盾日益突出。因此，利用现有的计算机与人工智能、大数据与云计算等高新技术提升采矿工业技术创新发展，实现煤矿智能化开采，培养智能采矿高端工程技术人才，已是我国煤炭行业转型升级的需要，也是新工科建设对传统采矿专业人才培养的新要求[9-10]。

1 问题把握与目标意义

聚焦传统煤炭产业转型升级，以煤矿智能化建设人才需求目标为导向，分析煤矿智能化发展对采矿专业人才综合能力的要求，探索并改革煤矿智能开采实践教学模式，是当前新工科建设背景下智能采矿人才培养的关键环节。本着以学生为中心的人才培养观念，按照突出理论、强化应用、着力创新、服务地方的专业定位，抢抓煤矿智能化发展机遇，创新实践教学体系，以培养学生的智能采矿工程意识、学科综合应用能力和探索创新精神为目标，将人工智能、计算机、大数据、物联网、云计算、智能装备等与煤炭开采传统实践教学深度融合，将采矿专业人才实践能力的培养要求融入实践教学过程，从基础性、综合性和研究创新性等三个层次重组实践教学体系，构建科学合理的智能采矿实践教学环节与创新人才培养模式，以适应新工科建设及煤矿智能开采发展对人才的需求。通过智能采矿实践教学改革，建设一套科学的教学内容、配套完备的教学设备、安全舒适的教学环境，建设一支结构合理、理论与实践并重的高水平智能采矿实践教学团队，最终达到良好的示范作用，具备一定的社会服务功能，实现一流的智能采矿实践教学体系和运行模式。

2 智能采矿实践教学现状

2.1 阶段成果

通过推进“卓越工程师培养计划”实践教学方案，完善了采矿工程专业以应用型人才培养为中心的教学模式，按照“以应用型人才培养为中心，分层次、模块化”的原则，遵循循序渐进、逐步深化的认识规律，完善了从专业基础、专业综合到生产实践“3+1”的教学模式。近年来，持续推进基于“3+1”模式的专业教学改革，并获取阶段性成果。采矿专业教师发表采矿实践教学教改论文10余篇、获批采矿大学生创新计划训练项目10余项。

2.2 专业核心课程

采矿专业紧密结合煤炭行业发展趋势，及时完善更新人才培养方案与课程教学大纲，增加学科前沿研究领域的新方法、新技术。针对智能采矿需求，增设了数字化矿山课程，建设了煤矿开采学、井巷工程、矿山压力与岩层控制等核心课程实验项目。

2.3 实践教学平台

学校已建成现代化校内模拟矿井、矿业工程实验教学示范中心、新疆地质灾害防治重点实验室、新疆非常规能源开发协同创新中心及地热研发中心等校内实践平台。校外建有矿山实践教学示范基地和多家产教融合实习基地。

3 改革内容与措施

3.1 改革建设内容

结合采矿工程自治区级一流本科专业，建设一流的智能矿山特色实验与实践教学平台；建立和完善分阶段、分层次的实践教学模式；树立以学生为本的实验教学理念；改革和完善采矿工程综合实验课；加强信息化网络建设，充分利用先进实验教学辅助手段；加强采矿教师队伍建设。

3.2 改革思路与措施

改革传统实践教学模式，建设以工程能力训练与自主创新实验相结合的实践教学新模式。改革实践教学体系，建设形式多样、层次分明的智能采矿实践教学新体系。改善硬件设施，建设与时俱进的先进实验室硬件配套设施，打造优秀教师队伍。构建以培养学生智能采矿应用能力和实践创新能力为核心的建设改革思路。转变理论与实验相对独立的传统实践教学观念，对地质、测量、电气、机械、安全等多学科交叉融合，联合开展实践教学环节，促成智能采矿多学科交叉应用能力培养。创新实验教学体系，培养学生智能采矿意识和综合素质。针对学生的兴趣特点、水平差异，设置多元化、分层次的开放性实验，培养学生的创新精神和实践能力。借助智能矿山虚拟仿真工作过程，改革传统的实验教学方法，结合三维虚拟、VR等，有效调动学生的积极性、主动性和创造性。紧密结合煤矿智能化在地质条件、设备状态的精准感知，煤岩界面的智能识别，故障智能诊断处理等方面的前沿技术及装备，以传统采矿工程实验为基础，开发体现煤矿智能化的综合实验教学项目。建立局域网信息化的可视化计算机辅助实验教学系统，利用现代化教学手段在实验、实习等实践教学环节中增强智能采矿实践应用训练。鼓励开展大学生创新训练，引导学生积极参与国家和自治区级大学生创新创业训练计划，挖掘学生的实践能力与创新能力，为深层次开展智能采矿实践教学与创新奠定基础。