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以学为中心构建采矿工程专业课堂教学,有效提高教学质量,着重培养学习者创新能力与知识运用能力。以学为中心的教学观念以构建主义学习理论为基础,通过分析教学内容设置问题,以大问题作为内容整体框架,通过子问题不断引导学习者对专业知识探索,激发学习主观能动性,在解决问题的过程中完成知识的构建。以课堂教学为例,将问题设置融入,以学为中心。
关键词:
学为中心;构建主义学习理论;采矿工程
根据国家教育部制定的采矿工程专业培养目标“采矿工程专业人才应具备固体(煤、金属及非金属)矿床开采的基本理论和方法,具备采矿工程师的基本能力,能在采矿领域等方面从事矿区开发规划、矿山(露天、井下)设计、矿山安全技术及工程设计、监察、生产技术管理科学研究的高等工程技术人才”,经过长期的探索与发展,采矿工程已经建立一套科学性专业性课程体系。但由于专业知识内容的杂散性、学科之间的交叉性和专业技能掌握的多样性使学生在对课堂教学知识点的掌握上不尽如人意。一方面,面对如此多和复杂的专业知识,学生无法找到切入点,从而降低对专业课的兴趣,在以后的专业学习中缺乏积极主动性,缺少对知识的自我构建以及研究。另一方面大部分专业教师的课堂教学仍以教为中心,在课堂将大量的专业知识灌输给学生,使学生被动接受知识,缺乏关注学生对知识的自我构建。学生构建知识的逻辑关系与教科书中知识点的逻辑关系不一致,因此,在课堂教学过程中,教师应将书本的知识点逻辑关系转为学生便于接受的逻辑关系,也就是所谓的以教为中心转变为以学为中心。传统的以教为中心,限制学生探索与研究的能力,与我国现有培养大量创新型人才目标产生冲突,因此,急需将传统的课堂教学模式转变为新型的“以学为中心”的课堂教学模式,使学生更适应社会的发展,为国家培养出更多的创新型人才。
一、学为中心
对有关学为中心理论中“学”的定义,学者们持有不同的观点。第一种观点认为,学即是学生。该理论的最大缺点太过笼统,究竟是以学生哪个方面作为中心为课堂教学提供指导,没有进行精准的定义。第二种观点认为,目前有关学习的理论研究,从微观和宏观两个方面都对学习规律作出解释。但由于学生个体的差异性和个体学习过程的隐蔽性,使教师将这些规律应用到课堂教学实践中困难重重。第三种观点认为,学即是构建主义学习理论,所谓构建主义学习理论:知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情景即社会文化背景下,借助他人的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。在课堂教学中,以学生的知识构建为主要方向,通过不断启发、探索和研究,使学生的知识结构发生变化,最终对新知识掌握,不仅培养研究能力,也激发学生发现问题、思考问题、解决问题的能力。第三种观点更容易被大多数人接受。构建主义理论的发展主要经历两个阶段,第一阶段:上个世纪80年代是构建主义理论的萌芽时期,杜威•皮亚斯和维果斯基等研究成果,为理论的发展夯实基础,但由于这个时期,传统的课堂教学模式仍以教为中心,其地位难以撼动,所以将构建主义理论应用受到一定阻碍。直到上个世纪末最后十年,构建主义进入快速发展时期。不同的学者从不同的角度将构建主义理论应用到教学系统当中,构建主义理论成为教学系统中的基础理论。课堂教学也从以前的以教为中心,逐渐过渡到以学为中心,这种理论的主要代表人物有普金斯和乔纳森。
二、问题构建学为中心
根据张建伟等编著的《构建性学习》可知,知识应用过程是一个构建过程,当个体需要解决问题时会将原有知识经验进行调整适合问题解决,在调整的过程中会对原有的知识结构进行修改与补充,个体原有知识结构就会发生改变,完成一次知识构建。换句话说问题是影响知识构建最主要的因素,当个体解决一个问题后,就会完成一次知识构建。问题的解决方式不同对知识构建的影响不同,主要有三种类型:(1)巩固熟练,问题解决需要原有的知识,那么每次应用原有知识解决问题时,就会对原有的知识进行巩固。(2)深化整合,解决复杂的问题需要综合多方面知识进行分析与推理,在寻找解决方案的过程中,就会对原有的知识进行深化整合。(3)新知识的构建,如果面对的问题无法通过上述两种方案解决,个体就需要以原有知识结构为基础建立新的知识结构,通过个体对问题分析、判断、思考、推论以及借助外部因素寻找解决问题的方案。通过这个过程完成对新知识构建。由此,问题的设置有助于知识的构建,在课堂教学中将问题引入,可以实现以学为中心的课堂构建。如何在课堂教学中进行问题设置?专业课知识比较繁琐,然而所有知识都有内在逻辑关系,这些知识围绕一个核心展开对其逻辑关系的阐述。以核心为问题设置基础,通过一个问题可以搭建课堂知识结构。问题的解决方法不依靠单一理论或者概念。在问题形式上常常是结构不良的、开放性的问题,而不是有标准答案和解法的定义完好的问题,这样的问题定义为大问题。大问题下还需设置多个子问题,通过多个子问题的设置将解决大问题的知识点进行整合,形成系统。在课堂教学中,以大问题作为主要知识构建目标,不断以小的问题引导推理,最终实现以学为中心的课堂教学。大问题设置数量不宜过多,尽量以一个问题对课堂教学进行设计,但有些章节知识涉及多个方面,逻辑关系不紧密,可以考虑设置多个大问题进行课堂教学,以数量最少为佳。
三、课堂教学实例
以专业课《井巷工程》第四章岩巷施工为例,本章内容主要有钻眼爆破、通风防尘与降温,装岩与运输,岩巷快速施工机械化作业线和巷道掘进安全工作。所有知识点的核心围绕岩巷如何掘进,但每节知识点逻辑连接不紧密,如果按照课本知识点顺序进行课堂教学,极易使学生感到困惑,降低学习兴趣,对知识掌握不扎实。将本章知识以学为中心构建课堂教学,分析教学内容,依据教学大纲,前三节要求掌握,后两节要求理解,即设置大问题要以前三节为主后两节为辅。综上所述,大问题为“如何进行岩巷施工,并且保证良好施工环境?”为解决大问题,提出以下五个子问题:1.如何将岩石破碎(钻眼爆破)?2.破碎后的岩石采用哪些设备搬运(装岩运输)?3.保证良好的施工环境怎么做(通风降尘)?4.如何提高岩巷掘进效率(岩巷快速施工机械化作业线)?5.在岩巷掘进过程中,可能面对哪些安全隐患以及如何避免(巷道掘进安全工作)?每一子问题对应各节内容,使原本逻辑性不强的知识点,通过问题的引导串联成为系统。课堂教学过程中,不断用问题促使学生思考和寻找解决问题的方法,在这一过程中不断完成知识构建,以学为中心。
四、结束语
在上个世纪社会背景下,传统以教为中心课堂教学模式可以直接高效地将知识灌输给学生,在较短的时间内培养出较多的应用型人才,但忽略了学生对知识应用能力的培养。随着社会发展,越来越多创新型人才被需要。以教为中心的观念逐渐与社会潮流冲突,无法满足当今学习者的需求,限制学习者对知识学习的自主性。以学为中心概念的提出,是社会发展的必然产物,势必替代以教为中心。构建以学为中心的课堂教学,鼓励学习者发现问题、解决问题,培养创新能力、研究能力和学习能力,提高采矿工程专业教学质量,实现专业培养目标。需要指出,构建以学为中心课堂教学,要注重以下三点:1.认真分析采矿工程专业课知识内容,根据教学大纲要求的重点,对大问题进行设置。2.大问题统领全部课堂教学内容。3.若知识逻辑联系不强,可以考虑设置多个大问题,数量不宜过多。
作者:张鹏 单位:内蒙古工业大学
参考文献:
[1]焦建利,贾义敏.学习科学研究领域及其新进展[J].开放教育研究,2011,(2).
[2]张建伟,孙燕青.建构性学习[M].上海:上海教育出版社,2005.
关键词:采矿工程专业;教学改革;教学内容;课程设置
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2012)12-0263-02
未来采矿工程学科的发展及其采矿工程技术人才的培养问题,是一项十分重大的研究课题,关系到振兴东北老工业基础煤炭工业的发展,更关系到矿业教育的百年大计。纵观全国的教育改革,各高校正朝着与社会主义市场经济体制相适应的方向转轨,并通过校内各项管理体制的调整完善,推动了教学领域的深入改革。面向21世纪,黑龙江科技学院采矿工程专业应根据其自身特点,结合振兴东北老工业基础煤炭工业的发展趋势,在学科建设、专业建设和人才培养上研究对策,以求得到长足发展。
一、采矿工程专业教学改革存在的问题
近年来,根据教育部对本科专业教学的指示精神,我校着重进行了采矿工程专业教学内容及课程设置体系改革的研究与实践。按照教育部的如下三点指示精神:(1)专业知识结构要进一步调整,拓宽专业面;(2)本科教学内容应适应21世纪采矿工程科学专业的发展要求;(3)加强工程实践教学,提高学生实际工作能力,创新能力等。要求改革本科各专业系列课程教学内容与课程设置体系。我们认为当前我校采矿工程专业的教学内容及课程设置还存在着一些差距和问题。
1.拓宽专业面尚不够,特别与机电结合不够
近几年来,我们虽逐步拓宽专业面,如非煤开采、露天开采、地下工程、计算机在采矿中应用等内容,但仍不够。特别是由于新技术、新工艺、新装备不断发展,采矿与机电结合不够,知识更新与实践环节均很弱,未形成高水平的模式与系列,不能适应现场生产发展的急需。很多高度机械化、自动化的矿山单位均指出:“若采矿专业再不实现与机电密切结合,采矿工程专业的学生就不受欢迎”。随着安全高效矿井的一矿一井一面或一矿一井二面生产的发展,矿井巷道布置、采掘衔接日趋简化,而重在矿山机械的使用效率,所以矿山机电知识日趋重要。不提高采矿工程专业学生的机电知识,难以管理和指挥生产,难以提高矿井产量和经济效益。有的矿区、矿井总工程师已由机电人员担任。为实现采矿工程专业培养矿山高级技术人材的目标,采矿工程教学改革已迫在眉睫。
2.教学内容庞杂,落后陈旧内容仍较多
近年来,虽然加强了采矿新工艺、新技术及计算机在采矿中的应用技术等新内容,但总体不够突出和系统,一些陈旧的内容仍在某些课程中占有大量篇幅,如煤矿开采学课程中的采区巷道布置和采区和井底车场线路等内容已远不适应安全高效矿井的要求,教学中应大大削减,有关岩石力学方面的基础知识在几门课程都讲,另一方面大型现代化矿山的开拓巷道布置内容又显太简单,没有突出最新技术的发展及成果。因此必须大幅削减落后陈旧的课程内容,增加专业发展的新技术和新成果。
3.目前学校实习教学困难,急需加强开采、机电工程教学
除因安全等种种原因,生产实习受到削弱外,教学内容中还特别缺乏综采工作面装备的安装、使用、监测、维护、检修、回撤、事故预防和处理等知识。而原来传统的煤矿机电专业又有削弱的趋势,形成空白,急需填补。
4.课程设置系统性差,内容重复
采矿工程学科是一门多学科综合的学科,所以采矿工程专业教学涉及的内容较多,有采矿工程专业本身的专业课,又有为采矿工程服务的机电等课程,内容庞杂而分散,所以急需对采矿工程专业的专业课教学大纲进行修订,对采矿工程专业本科主干课程中重复的内容进行精简或合并,避免交叉重复,使采矿工程专业的专业课程既有课程本身的特性又注重整体性。总之,课程内容及体系应以生产技术发展来调整知识结构,培养学生综合分析问题的能力和实际工作中解决生产问题的能力。
二、采矿工程专业学教学改革的方向
黑龙江科技学院采矿工程学科是一门实践性强的学科。本科教学改革必须以面向振兴东北煤炭老工业基地为前提,密切联系生产技术发展,选用多学科(分支学科)的理论教学方法,强化实践教学方法,强化实践教学,以符合人才培养的要求。
1.调整专业结构,扩大专业面
实行地下开采与露天开采相结合;煤矿床与非煤矿床相结合;采矿与地下工程相结合;采矿与机电相结合;采矿与计算机应用相结合。以此五个结合为原则标准调整采矿工程专业设置和课程体系。面要拓宽,内容要精,制定出符合这五个结合的新的教学计划及人才培养方案。
2.实现教学内容的现代化
教学内容密切结合国内外最新技术、科研成果。大力删除落后、陈旧的内容和脱离实际的内容,教学内容面向当前煤炭工业的发展趋势,既区别于大专、中专,又区别于研究生教学。建议增加各类型安全高效综采工作面工艺原理及装备,配套选型,工艺方式优选及工序匹配优化;采场围岩控制及设计,顶板及支架的监测、预报,采场装备使用、监测、维护、检修、事故预防及处理,生产科学化管理等内容。使矿井生产知识结构集中配套,符合生产急需,面向生产第一线,培养学生综合分析问题能力,实际工作能力;并增加巷道围岩控制与矿井各类巷道的优化布置相结合;开采方法与工程优化设计相结合;采矿工程一般设计与系统工程优化设计相结合等的实例教学。培养学生从事煤矿生产、工程设计、管理方面的素质,扩展知识结构。
3.实现教学方法及手段的现代化
拓宽专业面,除教学内容要精练外,教学效率必须相应大幅度提高。实施多媒体教学、学导式教学、研讨式教学、案例式教学、模型教学等。特别是模型教学直观易懂,是使学生对“矿山王国”有一个从二维平面思维到三维空间思维的有力工具,它是提高教学质量的有效手段,因此应大力加强采矿模型实验室的建设。同时,应大力开发采矿CAD的教学演示系统,提高学生的感性认识、理解能力、计算机应用能力等,将大幅度提高教学效率。
4.产学研共建实践教学的基地
密切与大型现代化矿区合作,共建三结合的实习基地是非常必要的,以强化工程实践教学。另外利用矿山闲置设施,在有关厂矿支持合作下,建立模拟生产的工作面。利用已磨损的生产上已不能用的装备、配套安装、模拟生产。模拟工作面的装备可以操作,又不影响生产,特别对加强机电知识及装备监测、维护、检修、事故预防及处理等实践能力培养有很大好处。利用同矿山企事业的科研合作又能促进实践和理论教学。
5.采取有效措施,确保教学质量培养合格的专业技术人才
应当指出,坚持知名教授上本科教学讲台的制度,是提高教学质量的有力保证。近几年来,知名教授被一些繁忙的行政管理工作和科研工作缠身,难以走上讲台为本科生授课,教学质量受到某种程度的影响。中青年教师也受职称评定条件的约束,精力转移到科研工作和撰写论文、著书立说,教学投入明显不足。上述现象与学生厌学的大气候共同形成了教学质量滑坡的客观现实,已经到了必须引起高度重视的地步了。
6.加强教学管理,实现教学管理科学化
目前,学生自主成才已成为新的价值取向,原来固定的学生培养模式和教学管理模式必须改变。因此,要求教学管理人员不断提高自身素质,同是开发出实用的教学管理系统软件,其内容应包括学生情况库、试题库、毕业设计资料库、教学文件库、专题论文库等等。
采矿工程专业的教学改革任重而道远,要靠我们不懈的努力和奋斗才能不断取得成果。我们相信,经过四五年的努力,采矿工程专业的教学改革必将提高到一个新的高度。
Study on Teaching Reform Direction of Mining Engineering Subject
CHEN Hai-bo,JIANG Hai-feng
(College of the Resource and Environment Engineering,Heilongjiang Institute of Science and Technology,Harbin 150027,China)
[关键词]新媒体;采矿工程;教学有效性
一、引言
新媒体是指依托数字压缩和无线网络技术,为大众提供大容量、实时性和交互性强的娱乐、信息及各类服务的新兴媒体[1]。新媒体技术的快速发展,给社会带来了不小的冲击,改变了人们的生活方式。教育领域也不例外,随着新媒体课堂逐步在教育领域发展起来,课堂授课方式逐渐呈现出多样化的趋势。采矿工程专业虽然是传统专业,但是与新媒体技术有着很强的结合能力,能够充分发挥新媒体技术的优势,提高教学的有效性。
二、采矿工程专业教学有效性实现
对于教学有效性的定义,有学者认为:“有效教学是师生遵循教学活动规律,以最优的速度、效益和效率促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观三维目标上获得整合、协调、可持续的进步和发展,从而有效地实现预期的教学目标,满足社会和个人的教育价值需要而组织实施的教学活动。”[2]从上述对教学有效性的定义以及结合采矿工程专业教学目的,可以发现采矿工程专业教学有效性的实现主要包括两个方面:一是学生专业知识与技能等的获得;二是满足行业发展的需要。
(一)学生专业知识与技能的获得采矿工程专业教学的重要目标就是培养具备固体矿床开采的基本理论与方法、采矿工程师的基本能力,能在采矿领域等方面从事矿区开发规划、矿山设计、矿山安全技术及工程设计、监察、生产技术管理科学研究的高等工程技术人才。因此,需要学生掌握足够的专业知识与技能,这就要求教师在教学过程中突出专业知识地传授,让学生清楚地知道自己在学习什么、学到了什么,在此基础上对学生以后的学习和工作产生影响与帮助。传统的专业知识与技能的获得主要来源于课堂上老师的讲授和课本,来源比较单一,且不够生动形象,学生有时初次接触到专业知识会觉得难以理解,需要花费较长时间才能完全理解,一定程度上阻碍了学生专业知识与技能的获得。因此,需要一种新的方式来提升学生专业知识与技能获得的效率。
(二)满足行业发展的需要同其他行业一样,采矿行业也是不断向前发展的,以煤矿开采为例,经历了炮采、普通机械化开采和综合机械化开采,正在向自动化和智能化开采迈进。由于一些原因,课本更新慢,很多课本知识都已经过时,有的知识甚至还是停留在十多年之前的采煤水平[3],对行业发展方向也缺乏系统性、综合性的介绍,加上传统教学方式信息来源少,导致学生对行业发展方向不太了解,降低了学生对以后学习和工作变化的适应能力,不能满足行业发展的需要。
三、新媒体采矿工程专业教学有效性提升的体现
新媒体课堂具有开放性、灵活性、虚拟性、交互性的特点[4],从而使教育资源的来源得到极大的拓宽、教师的授课方式呈现出多样化的特点、教师与学生之间的交流增加等。采矿工程专业教学可充分利用新媒体课堂的特点,使采矿工程专业教学有效性得到提升,具体体现有以下几点:
(一)教育资源来源的拓宽加快了学生专业知识与技能的获得新媒体的发展与使用可以使教师与学生从互联网上搜索到海量的教育资源,教师传授知识的时候可以增加一些与专业相关的新的知识以及行业的现状,从而使学生对所学专业有较为全面的认识;学生在接受知识的同时也可以利用网络资源对自己感兴趣的知识点进行深入的学习,从而更加快速地掌握相关专业知识。例如,教师可利用网络公开课上相同专业课程向学生讲授其他学校的优质教学资源,与本校教育相结合,提高教学质量。
(二)授课方式的多样性提高了学生的学习效果新媒体课堂可以充分利用文本、图像、影音等教学工具,一改传统的授课方式,极大地提高课堂的活力、激发学生的学习兴趣。例如在讲授专业知识时,可以以影音的方式向学生展示专业的整体框架,系统地介绍专业知识的构成,给初次接触专业知识的学生更加直观的感受,有助于学生较快地接受新的知识,提高学习效果。同时新媒体课堂可以采用虚拟仿真教学,使课堂方式由直面讲授式转变为体验式,学生可以利用虚拟仿真教学工具对所学的知识技能动手操作,给学生一种现场实习的感觉,能够将学到的知识技能进行现场实践,对学生所学知识进一步加深了理解,也培养了学生的动手能力。
(三)教师与学生互动增多增加了学生学习的及时性传统课堂多为教师与学生之间面对面的传授式教学,教师与学生之间很少进行互动交流,即使有交流探讨,也往往局限在课堂上,一旦离开课堂,教师与学生之间的互动就不能及时进行,很大程度上存在滞后性。而新媒体的出现很好地解决了这个问题,特别是QQ、微信及其群聊的出现,改变了知识单方面传授的状况,教师与学生的互动增多,学生遇到学习问题后可以及时向老师询问,教师也可以及时回答学生的问题。甚至教师可以把相关问题发送到群聊中,引导学生积极思考讨论,不但解决了学生的问题,同时还有助于学生知识点的延伸、检验学生的学习效果,极大地提高了教师的教学效率。
四、新媒体时代下采矿工程专业教学建议
新媒体的发展虽然改变了课堂形式,与采矿工程专业教学相结合有许多优点,但是也会带来一些问题,因此,对教师使用新媒体教学提出如下几点建议。
(一)教师需对教育资源进行筛查新媒体的出现导致教学资源急剧增多,但是并不是所有的资源都对学生有益,加上学生对教育资源质量分辨能力不足,会导致学生受互联网上错误知识误导的情况发生,因此这就对教师提出了更高的要求,需要教师选择互联网上教育资源时应进行筛查,找出优质的教学资源供学生参考,防止学生受错误知识误导的情况发生。
(二)教师教学过程中不能过分依赖多媒体多媒体教学具有极强的工具性,给教师教学带来很大的方便,但是不能过分依赖新媒体,在课堂上出现整节课给学生放影音的现象,这样不仅不会提高学生的学习效果,还会导致学生以玩乐的心态对待学习。在进行新媒体教学,特别是影音展示时,应当对影音重点内容进行讲解,并多与学生互动,激发学生的求知欲和学习热情。
(三)教师要勇于探索新的教学模式新媒体时代下,教学模式与传统教学模式相比发生很大的变化,不再拘泥于一种方式,每门课程的教学都可能会出现不同的模式。因此,教师要勇于探索新的教学模式,对各模式之间的教学效果进行比较,找出一种或多种效果较好的教学模式并不断完善和创新,以此提高教学效果。
关键词:岩土工程;采矿工程;必要性
岩土工程是土木工程大类专业的一个基本的方向,是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题,包括地基与基础、边坡和地下工程等问题,作为自己的研究对象。也就是指在工程建设中有关岩石或土的利用、整治或改造的科学技术。
而采矿工程是一门致力于矿床开采理论与方法,实践采矿新技术的专业。随着我国本科教学的改革与发展,逐渐形成了大采矿的格局,即由原来的地下采煤、露天采煤以及金属矿开采等专业方向很强的分类,逐渐演化成现在的综合采矿专业,因此,采矿工程专业课程设置与教学内容就发生了较大的变化。
1、采矿工程专业课程设置
在本科教学改革深化之前,我校采矿工程专业除了开设公共基础课之外,专业课程主要有煤矿开采学、矿山压力及其岩层控制、岩石力学、矿井通风与安全、井巷工程、电工学、液压传动与采掘机械、矿业经济学、矿井瓦斯防治、采矿工程英语、测量学、矿山机械设备等,专业的就业方向基本面向煤矿企业和相关的科研设计单位,就业范围局限性很强。
但是随着经济的发展,本科生就业的范围逐渐由局限的煤矿相关单位逐渐扩展到公路、建筑和水利等行业,因此,本科学生培养的目标和相应的课程设置也需要根据形势的发展进行相应的调整。《岩土工程》作为土木工程专业的一门必修课程,自然成为需要增加到新采矿专业学习的范围之内。
2、采矿工程专业中的岩土工程问题
采矿工程是研究将矿物从地表或地下合理采出的过程,其中必然要设计到对岩土体的开挖和利用,而且事实上,人们采矿活动过程中也确实面临着大量的岩土工程问题,主要有以下几个方面:
(1)露天采矿边坡设计及稳定加固技术
在露天采矿过程中,随着采矿深度和广度的增加,矿体边坡的设计和稳定性研究是采矿工程中面临的首要岩土工程问题,特别是对与贵重矿体,合理边坡角度的设计和加固方法能够提高矿体采出率,从而创造巨大的效益。
(2)井下开采中巷道围岩稳定性问题
在井工开采的矿井中,巷道是最基本的矿井构成单元,其围岩稳定性的研究不但是采矿工程专业人员,而且吸引了越来越多的土木工程工作者进入到煤矿,从事巷道围岩稳定性的研究。巷道围岩稳定不但保持了矿井的通畅,保证了井下工作人员和矿物的顺利运输,对于整个矿井的有序生产也有重要意义。
(3)采场围岩稳定性及开采优化设计问题
采场作为矿井生产的工作车间,肩负着矿井主要的生产任务,如何保证采场围岩的稳定,是岩土工程专业深部岩土力学行为研究方向的重要工作内容之一,这也是采矿工程师们的重点攻关课题。矿井采场的开采优化可以使采场围岩的运动发生一定的变化,从而可以控制围岩的运动时间和范围,从而降低对采场内机械和人员的危险性。
(4)采空区处理及地面沉降问题
矿物的开采必然会形成一定范围的采空区,采空区垮落会导致地表沉降,随着我国环境保护意识的提升和采矿科技的发展,对采空区进行处理(充填开采)成为采矿工程研究的内容之一。
采矿工程中面临的岩土工程问题不仅仅有以上几个方面,在采矿的保水开采、三下开采以及预测煤与瓦斯突出等方面也有很多岩土方面的内容。
3、《岩土工程》开课内容设置
采矿工程专业开设《岩土工程》成为必要的课程,而且根据对培养目标和培养大纲的设计,本课程可以作为采矿工程三大专业核心课程之一《矿山压力与岩层控制》的先修课进行讲解。但是由于采矿工程的特殊性,对于本课程的设置不能直接照搬土木工程专业的教材,因此,需要对相关的内容进行分析和研究,根据采矿工程专业面临的众多岩土工程问题和对《矿山压力与岩层控制》的导入性课程,进行相应的教学内容设计如下:
将课程按照岩石力学和土力学知识分为两大部分,分别进行基本知识的讲解和基本问题解决方法的案例分析。
岩石力学的教学内容为岩石与岩体的概念与关系;岩石的基本物理力学性质,包括物理与水理性质,变形特征和基本的强度理论;岩体强度、变形及工程分类; 原岩应力的一般规律以及测量方法;洞室围岩、岩基及岩坡稳定性分析和岩体工程的喷锚加固案例。
土力学的教学内容为土的物理性质及工程分类;土的渗透性,流网及其应用;地基土基底压力计算,有效应力原理,地基最终沉降量计算方法;土的抗剪强度计算;挡土结构的土压力计算及稳定性分析,边坡和围护结构稳定分析,挡土墙结构设计;地基的破坏模式及极限承载能力,地基承载力的设计值及其确定方法以及简单的土动力学基本原理。
通过设置以上的学习内容,重点讲解岩石力学和土力学的基本概念和方法,同时结合案例进行土木工程行业的基本理论的学习,传授岩土工程中的基本问题的解决思路和解决办法,循序渐进,有利于学生对知识的理解和掌握。
4、结语
总之,随着我国社会经济的进步和采矿工业的发展,社会对采矿工程专门人才的要求和储备有了新内涵,采矿工程专业人才的就业渠道和范围有了很大的拓展,普通本科层次的采矿类人才培养合理考虑以土木工程企业需求,在原有课程设计的基础上增加《岩土工程》课程,不但可以增加采矿学生对岩土工程专业知识的接触和理解,对于将来就业于土木工程行业的学生是一个知识的普及和储备,而且开设本课程可以在基础概念和知识方面对接下来的专业核心课程起到一个铺垫作用。
[参考文献]
[1]席培胜,刘兰. 案例教学在岩土工程专业课程教学中的应用[J]. 安徽工业大学学报(社会科学版).2012,vol.29(2):132-133
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[4]陈海波,姜海峰.采矿工程专业教学改革方向的探讨[J].经济研究导刊.2012,(12):263-264
Optimization of Mining Engineering Professional Course System Adapted to the Characteristics of Guizhou
杨军伟 YANG Jun-wei;艾德春 AI De-chun;陈才贤 CHEN Cai-xian
(六盘水师范学院矿业工程系,六盘水553004)
(Mining Engineering Department of Liupanshui Normal University,Liupanshui 553004,China)
摘要:为了培养国家战略需求与贵州经济社会发展所需采矿工程专业人才,从课程设置的层次性、专业课程设置的全面性、课程设置的先进性和适应性、课程设计的实践性四个方面进行了课程体系优化,使采矿专业学生能够学习本专业课程的基本理论和基本技术,也能够学到适应贵州矿业特色的课程体系,而且加强了学生的实践能力,培养了适应贵州矿业特色的应用型人才。
Abstract: In order to develop the mining engineering professionals which meet the demands of national strategic and economic and social development in Guizhou, curriculum system is optimized from four aspects of the hierarchy of the curriculum, the comprehensive course design, the advanced nature of the curriculum and adaptability and curriculum design practice. It makes the mining professional students can learn the basic theory and basic technology of that professional curriculum, and learn the curriculum system that adapts to the mining characteristics in Guizhou. It also strengthen the students′ practical ability, trains the applied talents which adapt to the mining characteristics of Guizhou.
关键词 :采矿工程;课程设计;层次性;全面性;实践性
Key words: mining engineering; curriculum design; hierarchy; comprehensiveness; practicalness
中图分类号:G642.3文献标识码:A文章编号:1006-4311(2015)20-0244-02
0引言
随着国家经济增长放缓、能源结构不断调整,煤炭需求整体仍将呈疲软态势,但是作为占有全国煤炭资源储量7%的贵州省,对采矿工程专业人才还是比较急需的。如何培养国家战略需求与贵州经济社会发展所需采矿工程专业人才,就是重点考虑的。
1课程体系优化
根据专业教学指导委员会制定的专业规范和《六盘水师范学院关于制订本科专业培养方案的指导意见》,通过对水城矿业集团公司盛远工矿、大河边煤矿进行企业调研,适应贵州特色的采矿工程专业应培养德、智、体全面发展,基础扎实、知识面宽、素质高、能力强、重实践、具有初步创新能力的应用型人才,并从以下几个方面优化采矿工程专业课程体系。
1.1 课程设置的层次性将采矿工程课程体系分成四个平台,即两个基础课程平台、一个专业教育平台和一个实践教学环节平台。
第一个平台为公共基础教育平台,包括必须环节和选修环节。目的是使学生能具备良好的基本素质和一定的通用能力。必修环节包括政治类、外语类、体育类、计算机类、数学类、物理类、教育类。选修环节包括自然科学类、人文社科类和艺术科学类。公共基础教育平台课程体系见图1。
第二个平台为学科基础教育平台。目的是使学生掌握采矿专业所必需的基础理论知识,分析和解决一般实际专业技术问题的初步能力;掌握力学类、地质类、机械设计类、学科基础数学类等课程的基本理论和知识。
为了采矿工程专业的长远考虑,考虑了工程教育论证,从而加开了弹性力学、运筹学、矿业系统工程课程。学科基础教育平台课程体系见图2。
第三个平台为专业教育平台,目的是使学生掌握采矿学科的基本理论和基础知识;掌握矿区开发、矿井开采、巷道开拓的设计方法;掌握矿山压力及岩体工程监测、矿井通风安全及灾害防治等基本理论与技术。包括必修环节、方向课程和选修环节。必修环节包括井巷工程、煤矿开采学、矿山压力与岩层控制、矿山机械与设备和矿井通风与安全五门采矿工程专业核心课程和其他类课程;方向课程包括采矿工程方向和矿山环境保护方向;选修环节包括矿山灾害、矿山信息技术、矿山前沿讲座等课程。专业教育平台课程体系及图3。
第四个平台为实践教学环节,包括必修环节和选修环节。实践教学环节课程体系见表1。
采矿工程课程体系进行这样的层次划分,有利于课程设置上的宏观控制和进行系列课程的改革与建设。
1.2 专业课程设置的全面性为了能够让学生全面、系统、经济的学习采矿内容,设置由液压传动、井巷工程、煤矿开采学、矿山压力与岩层控制、矿山电工学、矿山机械与设备、矿井通风与安全组成的专业课程组,并设有两个方向的选修课程组,即采矿工程组(采场与巷道支护设计、矿山压力检测与预报、矿井瓦斯防治)、矿山环境保护组(开采损害与环境保护、环境科学导论、工程物探)。在专业教育平台选修环节设置了现代爆破技术、矿山灾害防治、矿山信息技术、煤矿特殊开采方法、采矿工程专业英语、非煤开采技术等保证采矿工程专业课程选修环节的全面性。
1.3 课程设置的先进性和适应性课程设置必须以当前矿产行业发展趋势、贵州矿业特色为基准。当前矿产行业的发展趋势是生产机械化、自动化、安全性和高产高效。贵州矿业的特色是地质条件复杂、瓦斯含量高和矿山环境严重。根据贵州矿业的特色,开设了矿井瓦斯防治、矿山环境保护、构造复杂煤层开采、灾害防治等课程。利用现代科学技术,制作教学软件和电子课件,使学生更客观真实的掌握课程知识。
1.4 课程设置的实践性使实践教学环节在总学时中所占的比例达到25%以上。实验、实习和设计是连接理论和生实际需要的桥梁。为此,在优化课程设置、改善课堂教学的同时,教学计划还要合理安排实验、实习和设计等实践性教学环节。通过实验环节,加强了学生的实践能力,以培养适应能力强的应用人才。实践教学环节作用见表1。
2结论
通过课程设置的层次性、专业课程设置的全面性、课程设置的先进性和适应性、课程设计的实践性四个方面对采矿工程专业课程体系进行了优化,可以使采矿专业学生能够学习本专业课程的基本理论和基本技术,也能够学到适应贵州矿业特色的课程体系,同时保证了学生的实践能力,培养了国家战略需求与贵州经济社会发展所需采矿工程专业人才。
参考文献:
[1]马其华,秦忠诚.面向21世纪的采矿高等教育[J].煤炭高等教育,1998(2):74-75.
[2]秦忠诚.采矿工程专业课程体系拓宽研究[J].山东科技大学学报(社科版),2003(12):180-181.
[3]“矿业类专业课程体系整体优化与实践”课题组.采矿工程专业课程体系整体优化的研究[J].山东科技大学学报(社会科学版),2002(1):104.