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新工科背景下面向煤炭行业的资源勘查工程专业建设探索— 以西安科技大学为例论文

发布时间:2023-03-23 11:16:09 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要:文章基于相关背景,以西安科技大学为例,首先分析了新工科背景下面向煤炭行业的资源勘查工程 专业建设基础,然后论述了新工科背景下面向煤炭行业的资源勘查工程专业建设路径。

  关键词:资源勘查工程专业,新工科,煤炭行业

  新工科是我国主动应对新一轮科技革命与产业 变革,为支撑服务国家战略和国际竞争新形势而提出 的工程教育改革方向[1-3],强调的是新结构、新体系下 的当前急需和未来发展 。与老工科相比,新工科更强 调学科的创新性、实用性、交叉性与综合性。对于高校 来讲,除了人工智能等新兴工科专业,新工科还包括 对传统工科专业的升级改造,其通过培养满足新兴产 业和新经济需求、具备较强创新与实践能力及国际竞 争力的多元化高素质复合型卓越工程人才,最终实现 更新的理念、更好的模式、更高的教育质量。

  资源勘查工程是传统工科地矿类专业,主要培养 从事矿产资源勘查、开发、评价与管理等方面的应用 型人才 。现阶段,随着社会经济发展和国家战略需求 的变革,尤其是“双碳”目标下煤炭行业的转型升级, 对资源勘查工程人才培养提出了更高的要求,即在新 工科和“双碳”背景下,基于“双一流”建设,高校要培 养一批创新能力强、适应社会发展需要的高质量工程 技术人才[4-7]。

  目前,全国开设资源勘查工程专业的本科高校有 56 所,其中以煤炭为特色的高校有 11 所,包括西安科 技大学(以下简称“我校”)在内的这 11 所高校资源勘 查工程专业是培养煤炭行业地质类高级技术人才和 相关管理人才的核心专业 。作为国家级“一流本科专 业”建设点、陕西省特色专业、中国工程教育认证通过 专业, 我校资源勘查工程专业立足我国西部煤炭行 业,经过 65 年的办学沉淀,已建成涵盖本、硕、博和博士后的完整人才培养体系,且具备鲜明的煤炭地质特 色 。随着煤炭行业和地质资源与地质工程学科内涵式 发展,面对新工科建设的需求,我校资源勘查工程专 业在建设过程中突显出一些问题 。基于此,本文拟以 我校为例,在新工科背景下,面向煤炭行业,对资源勘 查工程专业建设加以探索。

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  一、相关背景

  在国家实施创新驱动发展及“生态强国”“四深 计划”“互联网+ ”“虚拟现实与人工智能”等重大 发展战略和新 一 轮科技革命和产业变革正在孕育 兴起的大背景下,尤其是在“双碳”目标下,煤炭的 能源主体结构发生了根本性的变化, 从“主体”向 “兜底”转变,煤炭工业由“黑色煤炭”向“绿色煤炭” 转变,由传统人工勘查向智能勘查转变,伴随这一转 变而来的则是一系列理念的改变 。煤炭资源勘查目 标由单一的煤层逐渐扩展到煤层气、金属矿产、油等 煤系共伴生资源;煤炭资源开发也逐渐由资源型向社 会环境转变[8 - 10],煤炭企业正在开展透明矿井 、智慧 矿山建设,更加注重智能化开采、煤炭资源勘查与开 发和生态环境的协调发展[11] 。新的时代背景下,随着 煤炭资源智慧勘查与绿色开发的新要求的提出,资 源勘查工程专业建设也面临新的要求。

  第一,煤炭资源勘查除了要在传统意义上查明煤 炭资源的储量和赋存规律, 还要查明煤层及其共生、 伴生的金属矿产和油气资源等空间组合特征,即要求 人才培养从传统单一的煤炭资源勘查向多种资源协同勘查、综合勘查转变。

  第二,现今煤炭行业资源勘查工作除了传统的煤 炭资源勘探, 还要探究煤炭开采过程中的矿井水害、 煤与瓦斯突出、冲击地压、矿井热害等隐蔽致灾因素 及其防治措施, 同时关注煤层开采后引起的覆岩破 坏、地下水位下降、地表塌陷等生态环境问题,即要为 煤炭绿色、安全、高效开采提供地质保障,并进一步为 生态环境的可持续发展提供依据,而传统煤炭资源勘 查显然无法满足这些需求。

  第三,在“互联网+”、大数据的背景下,煤炭地质 勘查信息化工作方式、内容及性质发生了根本性的变 革,透明矿山、数字填图、虚拟仿真等技术飞速发展, 使得传统资源勘查工程专业技术人才与现代及未来 绿色、智慧勘查路径下实践性强、创新性强的工科人 才需求极不适应。

  第四,“双碳”形势下,煤炭的能源地位将从“主 体”向“兜底”转变,且“双碳”目标是对煤炭行业革命 性的要求,而传统煤炭资源勘查专业从根本的思想上 就不能匹配“双碳”目标需求下煤炭能源主体结构改 变的思路和认知。

  我校资源勘查工程专业立足西部煤炭行业 60 余 年,积累了雄厚的办学基础和实力,但随着经济社会 的发展和科技进步,特别是在新工科强调的新经济与 新体系等社会需求的大背景下,专业建设已经逐渐不 能适应新形势和新要求,具体表现为课程体系虽然有 一定拓展,但仍不能满足煤炭地质工作需求;教学过 程中对新科技信息化时代的地质勘查普及程度不够; 培养的学生对煤炭行业地质工作的热情不高,且吃苦 耐劳精神不够、家国情怀不够、忧患意识薄弱;协调勘 查技术体系的创新教育基础相对薄弱等 。另外,受煤 炭行业艰苦作业的影响,学生第一志愿报考率相对较 低,同时入校后的转专业率相对较高 。因此,在新工科 背景下对我校资源勘查工程专业进行改革与转型升 级十分必要。

  二、新工科背景下面向煤炭行业的资源勘查工程 专业建设基础

  我校资源勘查工程专业前身为 1957 年创建于西 安交通大学地质系的矿产地质勘探专业 。 1958 年建 校时改为煤田地质与勘探专业,2006 年调整为资源 勘查工程专业 。近年来,随着专业建设的深入,为新 工科专业建设奠定了一定的基础, 具体表现在以下 六个方面。

  第一,资源勘查工程专业形成了一支由中国工程 院院士、省级教学名师、著名专家教授及优秀青年博 士组成的师资队伍。现有教师 38 人,师资队伍人员充 足、梯队层次和学缘分布科学合理、教学水平过硬、创 新素质和工程实践能力强,为新工科背景下专业建设 奠定了良好的师资基础。

  第二,构建了基础科研与工程实践深度融合的工 程教育教学平台。资源勘查工程专业拥有陕西省重点 实验室等省部级教学科研平台和基础地质、专业实 训、创新训练三类 25 个实验室及 7 个野外实习基地、 22 个生产实习基地;构建了四层次(地质认知、地质技 能、地质能力、综合创新) 、四模块(实验、实习、生产实 践、创新创业) 渐进式实践教学体系,强化了学生实践 能力培养,如图 1 所示,并在全国煤炭地学大赛、全国 大学生地质技能竞赛、大学生测井技能大赛等专业赛 事中得到有效检验。

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  第三,积累了工程教育改革背景下应用型资源勘 查工程人才培养与创新实践经验 。以西部煤炭绿色清 洁高效开发利用对资源勘查工程专业技术人才的知 识、能力、素质需求为导向,进行了多元化的专业人才 培养改革,实施大类招生,分流培养;形成了基于 OBE 理念的多方向模块化课程体系,构建了“通识通修+地 质基础+专业方向+交叉选修”模块化课程体系,设置 了三组分支模块分别打包专业课,供学生多样化分流 培养选择;通过嵌入企业现场实践教学优化课程体 系,构建了校企联合培养人才新模式;制定了适应现 代化煤炭资源勘探与开发需求的卓越工程师人才培 养方案,有效促使资源勘查工程专业建设在应用型人 才培养方面取得实效。

  第四,加强了资源勘查工程专业教学质量保障体 系建设。构建了三级教学管理体系及二级教学督导体 系,执行校、院、系三级教学管理,接受校、院两级教学 督导组的不定期检查与指导,从机制方面为专业新工 科建设提供了保障。

  第五,初步形成了以学生为中心,以成果为导向, 持续改进的工程教育认证理念 。2018 年,通过了中国 工程教育专业认证,2020 年,被评为国家级“一流本科 专业”建设点,同时借鉴了国际主流工程教育标准,更 加注重工程人才个人能力培养与成长,建立了能力达 成与课程体系的一一对应关系,针对专业人才培养质 量持续改进方案与措施,为资源勘查工程专业新工科 建设提供了良好的发展契机。

  第六,积极探索创新创业教育改革,利用地矿 特色学科优势整合创新平台资源,构建学科交叉的 地矿大类创新教育与实践平台,注重培养学生的批 判性和创造性思维,同时注重激发学生的创新创业 灵感,从而为未来专业建设由应用型向创新型转变 奠定了基础。

  三、新工科背景下面向煤炭行业的资源勘查工程 专业建设路径

  新工科和“双碳”战略对面向煤炭行业的资源勘 查工程专业建设提出了新要求,也提供了新机遇 。煤 炭资源绿色、智慧勘查是新形势下资源勘查工程专业 建设未来的目标和方向,对此,应立足煤炭高效绿色 智能开采及清洁利用的国际需求,以及煤炭资源的兜 底定位,围绕多元化、智慧化的专业建设思路,通过创 新人才培养理念、构建人才培养新模式、优化人才培 养资源,将“互联网+”“地质+”及大数据等新技术融 入教学内容, 形成一套完善的智慧勘查人才培养体 系,以实现新工科背景下的资源勘查工程专业建设目 标,具体建设路径如图 2 所示。

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  (一)优化培养方案,多学科融合、构建专业知识 新体系

  资源勘查工程专业应以新的时代工科人才发展 为导向,对专业知识体系进行综合改革,梳理现有知 识结构,合理调整课程设置门数,增加课程门类,提高 选修课比例,增强学生根据专业兴趣选择课程的自主 性,改进单一学分评价模式,优化学分与绩点相结合 的综合评价过程 。注重学科前沿与产业需求,增设资 源勘查前沿进展、矿山生态恢复治理等课程,以专业 所依托的我校地质资源与地质工程一级学科发展引 领专业基础教学, 以学科研究结果滋养专业教学,以 相关企业人才需求为导向加强课程体系建设,尤其是 要邀请企业导师进课堂, 进一步加强与信息科学、矿 业科学、农业科学、人工智能等学科领域的交叉融合, 更新教学内容,补充专业新方向、新理论、新方法和新 技术,积极向非常规油气地质、洁净煤与煤系矿产资 源技术、灾害地质、环境地质、城市地质、农业地质等 领域延伸,同时明确立德树人的根本任务,重构资源 勘查工程专业“知识— 能力—素质”图谱,建立“通识 教育、专业教育、创新创业教育”紧密结合的专业教育 新构架,设计和建设融合绿色与智慧资源勘查新工科 的专业知识新体系。

  (二)加强课程质量建设,改革专业教学方法,促 进专业建设内涵式发展

  资源勘查工程专业应以新的时代工科发展对资 源勘查技术人才的多样化需求为导向,以绿色、智慧 勘查专业建设为目标和方向,立足煤炭地质勘查现有 实际和新态势,将“互联网+”及大数据、智能化等新技 术融入教学内容, 加强融合新技术的教学资源建设 , 重构专业知识体系和专业能力体系,并逆向设计课程 体系和课程群 。立足现有的构造地质学、煤田地质学 等 MOOCs 建设, 利用现代可视化技术加快建设实践 教育教学平台和虚拟仿真实验,进一步推进煤炭资源 勘查与开发可视化虚拟仿真教学实验平台建设,实现 井下巷道漫游与测量、煤炭透明地质、煤岩组分、成煤 环境及矿山井巷布局与设计等方面的数字化和可视 化。设计和运用融合绿色与智慧勘查相关课程体系的 思辨式教学方法,优化教学质量监控与培养质量保障 机制,加强跨学科教学资源建设和工程实践能力培养 基地建设,进而通过学科交叉融合,重视工程知识(课 堂教学) 与工程能力(项目式教学) [12],创新“互联网+” 环境下资源勘查工程教育教学方法, 提升教育效率,提高教学效果。打造资源勘查工程专业理论与实践教 学的“金课”,推进教学方法改革,提高学生解决资源 勘查与评价过程中复杂地质问题的能力。

  (三)树立系统化的专业工程伦理观,全面加强专 业伦理素养建设

  根据我校教学计划,编写面向煤炭行业的资源勘 查工程专业的特色工程伦理教案、讲义,探讨“荒野” 教学法实施的可行性,丰富校园、大学生社团、网络等 工程伦理学教育载体,构建覆盖思想、学习、生活、工 作的综合评价考核体系[13],初步形成具有自我特色的 资源勘查工程伦理教育工作方案,切实提高“未来校 友”的道德水准和伦理素养,增强“面向世界矿山资源 勘查行业高级技术人员”的社会责任感,使其自觉担 负起维护人类共同利益的伦理责任。

  (四)注重与新技术的衔接,搭建专业“智慧勘查” 教育新平台

  资源勘查工程是一个厚基础、宽口径、适应性强 的工科专业, 是与高新技术密切相关的工科专业之 一。基于此,要利用物联网、大数据、云计算技术,构建 统一的资源勘查工程专业教育数据平台,实时更新专 业新技术、新方法,努力建设智慧勘查、虚拟仿真大平 台, 以适应培养解决复杂勘查工程问题创新人才、建 设新工科背景下“新资源勘查专业”教育新模式的新 需要。

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  (五)加强课程思政建设,构建专业教育思政体系

  立足我校和资源勘查工程专业的煤炭主体特色, 以及我国能源结构的事实,从国家目标、国家需求、民 族兴盛和人类发展等不同层次挖掘社会责任、创新精 神、吃苦耐劳、时代使命等育人要素,根据育人要素及 其相互关系挖掘专业课程中关于生态环境 、 自然灾 害、吃苦耐劳、地球发展、辩证思维、保密精神等方面 的思政元素,并将这些课程思政元素融入课堂理论教 学、野外实践教学及室内课程设计、课程考核等各个 环节,形成专业思政体系;并以此构建教学目标、基本 理论、技术方法等,从而实现专业人才德智体美劳全 面发展的培养目标,最终使专业建设能支撑新时期的 国家目标。

  (六)增强学科交叉融合背景下工程勘查教育创新 发展意识,不断探索专业建设新路径

  “工科的新要求”和“新的工科”无疑是新工科建 设最基本的两条途径,我校资源勘查工程作为一个历 史悠久的专业,实践“工科的新要求”是必然之路,而学科交叉融合又是工程勘查教育创新发展的重中之 重 。其不是简单地把各相关学科知识交叉糅合,也不 是机械地套用各相关学科的教学方法与研究方法,而 是要从意识内化的角度推进一种资源勘查新教育观 的形成 。在学科交叉的视野下,资源勘查工程专业需 要从有益于丰富学科内涵、增强学科意识的角度提出 问题,进而构建资源勘查专业新工科新模式。

  四、结语

  新工科建设的关键在于以立德树人为引领,以应 对变化、塑造未来为建设理念,以继承与创新、交叉与 融合、协调与共享为主要途径。“双碳”目标下面向煤 炭行业的资源勘查工程专业要想实现新工科建设,就 必须遵循这一理念、这一途径,改变传统理念,打破常 规,交叉融合,从培养体系、课程质量、教学方法、教学 平台信息化建设、新技术的融合、伦理观念、思政教育 等多方面进行建设,进一步探索面向煤炭行业的资源 勘查工程专业在新工科背景下的内涵式发展,做到与 时俱进,打造资源勘查工程专业建设新模式。

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