采矿学课程教学改革与实践

时间:2017-02-12 12:55:11 来源:论文投稿

一“、宽采矿”《采矿学》课程的性质与特点

《采矿学》是高等学校采矿工程专业的“标志”与“招牌”课程,是培养目标中“具有专业素质与技能、理论知识、实践能力与创新意识”的核心专业课程,也是采矿本科生就业的“看家本领”课程。通过“宽采矿”课程的学习,使学生具备固体矿床(煤矿、金属矿)开采(露天、井工)的基本知识、原理和掌握基本技能,了解学科的现状及发展趋势,具备根据矿床地质条件选择及设计合理的开拓方法、开采方法和开采工艺的能力,为从事矿业工作打下坚实基础。《采矿学》是一门较为抽象又具体的、课程内容多又偏重实践的课程。“宽采矿”课程的明显特点为:(1)课程领域覆盖面广,其涵盖矿床开采、爆破工程、井巷工程等多课程知识。(2)专业性强,可能一个概念、工艺、方法,需要历经很长时间讲授、学习,且初学者不易入门和接受。(3)学科知识交叉性、综合性强,需应用多学科知识综合分析、解决采矿问题。(4)实践性强,采矿理论依托采矿工程实践。(5)时空关系强,在时间上,采掘工序相互依存,周而复始;在空间上,工作场所不断移动,以致形成错综复杂的生产系统。(6)学科发展变化快,设备、技术、采矿方法、工艺和理论不断更新。授课内容多而课时有限,因此,《采矿学》课程特点决定讲授及学习具有相当难度性。

二“、宽采矿”采矿学课程体系面临的挑战

基于新疆矿产资源优势、发展需求以及高等工科教育发展要求,培养高起点、高素质且具有创新能力的采矿专业人才,课程体系建设主要面临四大挑战。1.面向“宽采矿”教材建设的挑战。目前采矿教材内容已落后于新技术的发展,而有关新疆采矿的教材很少,更没有体现出新疆采矿技术的特质内容,如巨厚煤层高效开采(世界上最大的整装煤田———准东煤田单层厚度可达80m,平均厚度为43m)、急倾斜厚煤层安全开采(小红沟煤矿煤层平均65m,倾角83°~87°);生态环境保护性开采(新疆煤田,金属矿全部处于干旱半干旱地区);高海拔、严寒地区和严重干旱条件下开采等。2“.宽采矿”课程教学衔接的挑战。我校《采矿学》课程是将资源开采(煤、金属)及开采方式(地下、露天)融合在一起教学,因此面临课程内容“宽”、“精”,教学内容衔接紧密,课程体系系统、科学,并满足宽口径专业人才的学习需求的挑战。3.面向“宽采矿”教学方法的挑战。学生对矿山工程了解甚少,主观的感性认识缺乏而实际工程较为复杂,传统的单向灌输“填鸭式”的教学方法叙述性枯燥,易使学生失去学习兴趣,导致教学效果差。因此,为提高学生学习兴趣,需对教学方法进行革新的挑战。4.先进开采技术与面向“大学生实践创新能力”培养的挑战。近年来,神华、博地和紫金等60多家国内外大型企业集团来疆开发矿产资源,带来了先进的开采技术与装备,技术的消化吸收,以及集成应用与再创新,对大学生的实践与创新能力培养带来了挑战。

三、面向“宽采矿”采矿学课程教学改革与实践

根据自治区对采矿专业人才的需求和学校新的目标定位,以“基础扎实、知识面宽、素质高、能力强”为原则,着力培养专业人才,初步构建了具有新疆特色的“宽采矿”《采矿学》课程体系(见图1),以促进学生知识、能力和素质全面发展。

(一)引入模块化教学,联合备课,强化教学衔接,初步构建“宽采矿”人才培养的课程体系

1.根据教学教改实践,以“宽采矿”为目标,以“宽”“、精”为核心,调整采矿学课程教学内容。将目前矿业类高校多选用杜计平主编的《采矿学》、解世俊主编的《金属矿床地下开采》和高永涛主编的露天采矿学内容综合,保留教材主干部分,避免各章节内容前后之间重复,对教材中专业术语进行取舍、统一,对教材的科学性、衔接性和逻辑性进行调整;及时补充新型采矿技术和方法,如矿床连续开采、阶段充填采矿法等。教学内容进行拓宽、充实和精练,落后和现场应用较少的陈旧知识进行删减和精练,并精简《井巷工程》、《凿岩爆破》、《采掘机械》和《矿井提升与运输》等相应课程的内容。为此,不仅需要补充或更新教材内容,往往还要打乱教材现有结构,梳理讲授内容,重新形成条理清楚、逻辑性强的系统化知识并传授给学生。2.合理分配课时,建立模块化教学方法。原培养计划将《采矿学》分为金属地下开采、煤矿井工开采结合露天开采三门课程讲授,学时分别为84学时、84学时、42学时;新版计划将课程调整为一门课,84学时讲授,为了更好地讲授将课程分为三大模块:煤矿井工开采模块,金属矿床地下开采模块,露天(煤、非煤)矿床开采模块。知识模块顺序及对应的学时。3.联合备课,加强课程衔接。备课是教学的首要环节,对教学质量有很大影响。目前课程教师是从原各类采矿工程方向专业毕业的,本身的知识面能胜任专业模块教育,但相关模块教学能力有一定的局限性,为了适应课程知识面拓宽的需要,按模块联合备课很好地弥补了该方面的不足,拓宽课程教师的知识面。备课的重点是将知识交叉部分综合讲授,减少重复讲授,加强衔接。综合讲授内容主要包括:开拓、回采巷道布置、矿床划分、井底车场及硐室等。根据授课总学时数、教料,将内容重新组合,分模块讲授,从而突出了教学的重点、难点、热点,教学实践表明,取得了很好的教学效果。

(二)引入案例式教学,培养学生自主学习能力、综合运用知识能力和工程意识

课程涉及的内容繁杂、枯燥,易使学生感觉知识空洞,较难深入理解,不易与实际融会贯通,与工程实践脱节等突出问题,将典型工程案例应用到教学中,结合课堂传授与自学指导,能实现课程的理论与实践相结合,培养综合运用知识能力和工程意识。1.课堂上将重难点的内容引入国内外典型开采案例教学。针对本课程强实践特点及课堂教学进展状况,选择有代表性的矿山案例,如赞比亚谦比希铜矿、国内神东大柳塔煤矿、神新五彩湾露天矿、喀拉通克铜镍矿等多个案例为典型教学案例应用到教学中,适时邀请企业矿业工程师对工程案例进行详细讲解。案例教学重点讲授各类开拓方法、金属矿山多种采矿方法综合应用、露天开采转地下开采、急倾斜厚煤层开采等。将课堂教学与实际工程案例紧密结合,增强课程学习的针对性,提高学生分析和解决实际工程问题的能力。2.以疆内典型矿床案例为作业,引导学生提高自主学习能力、综合运用知识能力。作业案例教学在组织和实施过程,首先精心准备新疆典型的煤矿地采矿山(小红沟煤矿)、金属矿山(阿舍勒铜矿)、露天开采矿山(五彩湾露天煤矿区)等多个案例,使学生充分了解案例的内容和要求,分组交流、讨论、启发,调动学习主动性提出完善的开采方案,推荐2名同学参加集体讨论;课堂集体讨论分析中,老师对小组间差异的地方要深入讨论和讲解;老师以总结的形式对小组设计方案进行分析评价,以提升案例式教学效果。两种案例式教学法的应用,突出了学生的主体地位,引导学生主动参与教学活动,是提高学习效率、培养学生工程素养和实践能力的良好途径。3.采用互动教学方法,激发学习兴趣,有助于提高学生的认知能力。互动教学法指在教学过程中充分发挥学生和教师双方的主观能动性,从而形成师生之间相互对话、交流并促进的一种教学方法。在教学实践中,课程采用两种互动式教学模式:(1)以开拓方式为例,学习基本的概念及方法,采用“个人自学—教师讲授—问题驱动—讨论学习”模式。课前,教师针对教学任务、目标,精心备课、准备讲义,讲义分发给学生,让学生有充足时间自学、小组讨论学习内容,教师进行讲授,双方以问题驱动的方式学习、交流,进而深层次把握课程内容的关键所在。(2)学习类似开拓方式时,采用“个人自学—小组讨论—学生主讲—教师点评”模式。老师将开拓方式分成若干知识点,学生分成若干学习小组。老师将有关专题资料发给各个小组,要求各小组利用各种途径查阅相关资料,制作课件,课堂上各小组讲述各自开拓专题,教师根据讲述内容进行补充、点评,进一步完善学生知识体系。依据课程特点采用两种相结合的互动教学方法,有效解决了互动模式单一、互动深度不够的问题。教师由单边互动向多边互动转变,构建多样化的互动形式,并积极引导学生由教材向学科拓展,形成开阔的互动内容;突出了学生的主体地位。4.通过实验课程学习,加深对知识实践性的训练及理解。采矿学是一门实践性很强的课程,为增强学生对知识的理解和掌握,实验课教学是必不可少的环节。我院的实验平台有自治区级“地质与矿业工程实验教学示范中心”、采矿工程模型实验室、多功能数字矿山实验室和采矿工艺实验室,应用虚拟操作软件、多样化的实验方法与手段,使实验教学向“以学生为主体、教师为主导”的教学模式转变。为了切实提高实验教学水平,将教师的科研经验应用到实验教学上,丰富实验内容,活跃实验气氛,提高学生做实验的积极性,锻炼学生科学的思维方式,加强了对知识实践性的训练。5.以“宽采矿”为基础,结合启发式教学,将科技竞赛、创新训练计划项目等作为课程延伸,建立大学生创新精神培养途径。以启发式教学结合老师自身风采来感染、激发学生的创新思维,消化吸收国内外矿业企业先进的开采技术与装备,使“宽采矿”授课极具创新优势,如三大类开采结合创新,可将煤矿的连续开采工艺应用到金属矿开采;露天开采工艺应用到地下采场;充填工艺应用到煤矿的绿色开采中;煤矿的巷道支护技术应用到金属矿山;液压支架应用到金属矿山开采和充填法法应用到煤矿的开采中等。通过课程的学习,以科技竞赛、创新训练计划项目等作为课程延伸,在提升学生的创新能力方面已取得了一些成果,获得与课程直接相关的国家级、校级“大学生创新训练计划项目”1项和4项,及各类学术竞赛获奖18项等。

四、结语

为全面适应新疆矿山企业“多元化”经营的用人需求,培养具有新疆矿业特色的新型人才,形成了以“宽采矿”为培养目标,以教学内容改革与特色教学方法为手段,建立了《采矿学》课程体系,为我校采矿学生的厚基础、高水平、宽技能和强实践的综合素质提供强有力的支持,是采矿专业学生专业知识、就业竞争力增强的有效保障。

作者:陈辉 张东升 张志强 吕金星 李虎威 单位:新疆大学地质与矿业工程学院 中国矿业大学矿业工程学院


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