非煤采矿专业背景下的“采煤概论”教学实践

［摘 要］ 围绕采矿工程（非煤）专业培养目标中的工程能力、道德责任、沟通合作、终身学习四项要求，通过研判学生在矿山地质、井巷工程和采矿学等方面的知识储备，以采煤背景知识架构、煤矿开采基本概念理解、矿井开拓及工作面回采等重点基础知识掌握为目标，通过对教师科研项目中金属矿山开采案例的要点剖析，对比分析煤矿开采的特点，总结提炼已有课程资源，融合流程动画演示、物理模型声光电演示系统、案例视频等现代教学手段，强化学生工程能力，拓宽学生的采矿视野，树立安全保障、绿色与科学高效开采的理念，以大采矿的思维应对专业学习、工程设计和管理、科研等方面的问题。通过三轮的小班教学实践，学生课堂参与度逐步提高，理论教学和实验教学的效果良好。

［关键词］ 采矿；非煤专业；案例剖析；教学实践

［基金项目］ 2022年度华北理工大学校级教育教学改革研究与实践项目（碳中和专项）“煤矿与安全相关课程的双碳元素挖掘和案例建设”（T-L2258）；2021年度河北省高等教育教学改革研究项目“工程教育认证标准下采矿工程专业课程目标达成评价机制的构建与实施”（2021GJJG220）；2022年度华北理工大学校级教育教学改革研究与实践项目（碳中和专项）“双碳背景下采矿工程专业建设与改革研究”（T-ZJ2203）

［作者简介］ 刘建庄（1976—），男，河北唐山人，工学博士，华北理工大学矿业工程学院副教授，主要从事矿井掘进与支护研究；刘鑫明（1980—），男，河北唐山人，工学博士，华北理工大学应急管理与安全工程学院讲师（通信作者），主要从事矿井水文地质与工程地质研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）34-0017-04 ［收稿日期］ 2023-04-28

一、课程概述

“采煤概论”是华北理工大学面向采矿工程专业（非煤方向）本科生开设的选修课程，在金属矿山开采认知的基础之上，进一步学习采煤方法与工艺、矿井准备及开拓方式、煤矿灾害防治技术等基本知识，旨在进一步丰富学生的采矿知识，拓宽其专业视野，树立安全、科学及高效采矿的理念。通过课程学习，要求学生了解我国煤炭资源开发历史与现状，对煤的形成过程和工业用途有所认知，理解煤矿开采的专业术语和基本概念，掌握主要采煤方法和综合机械化开采工艺，能阐明准备方式的技术区别和特点，了解煤矿五大灾害的致灾机理、灾害前兆及治理措施。

“采煤概论”课程以课堂教授为主，结合科研工程案例分析和模型展示，充分利用新媒体、互联网等现代技术进行授课，鼓励学生对比金属矿山与煤矿开采方法、工艺的异同，两种开采技术学习互为补充，融会贯通，提高学生自主学习能力［1］。该课程共24学时，其中22学时为课堂讲授，2学时为实验。课程资源涵盖中国矿业大学“采矿学”国家级精品课、真实科研案例、动画以及生产一线视频等；教学硬件包括现代化矿井模型、煤层群开采模型、采煤支架模型等。课程组成员由1位副教授、2位讲师构成，教师毕业于中国矿业大学（北京）、中国矿业大学等煤炭院校，先后承担过“煤矿开采学”“采矿学基础”“矿山地质学”“矿井设计”等煤矿类课程，参与过“煤矿与安全”国家级特色专业建设，“基于新工科建设的采矿创新人才培养模式研究与实践”等教研项目。

二、采矿工程专业学情背景和痛点

（一）学情背景

华北理工大学采矿工程专业1958年开始招生，建学伊始直至1992年煤矿开采方向的学生培养一直较为系统，后因煤炭行业不景气导致该方向停招10年，2006年为适应人才培养的新形势重新开设煤矿开采方向，2008年“煤矿与安全”国家级特色专业建设过程中，该方向的课程建设、教师团队建设、实验设施建设、实习基地建设等方面有了长足进步。期间“采矿学Ⅱ”改为“煤矿开采学”，曾被评为校级精品课，为“采煤概论”课程建设打下了坚实基础。2018年后，因专业学生规模减小，采煤方向至今未开出，采矿工程专业的人才培养方向主要以金属和非金属固体矿山开采的基本理论、方法与工艺为主，煤矿开采相关教学任务主要以“采煤概论”选修课的形式开出。

授课对象包括采矿工程专业方向的以升班、综合教改班和普通班，年开出率在1～2个班，以小班授课为主。前修课程为“矿山地质学”“岩石力学”“采矿学”等。

（二）学情痛点

经过三年课程的教学实践和总结，课程组成员通过课间师生谈话、就业研讨、教学问答、课程组教学反思等方法，基本掌握了教学对象的普遍学情痛点问题，主要有以下几个方面。

1.课程学习兴趣普遍不足。随着学校办学质量的提升和招生规模的扩大，采矿工程专业的生源地不再以偏远地区和农村为主。生源信息统计显示，约有55％的学生来自经济相对发达的中东部城市和城郊接合部，家庭经济情况完全能够支撑学习及生活开销，艰苦专业的“吸引力”下降，导致第一志愿报考率低，调剂录取到采矿工程专业后仍然缺乏专业认同度，学习兴趣不浓厚，自卑情绪蔓延，欠缺专业自豪感和艰苦奋斗精神，甚至以“挖矿专业”与“和尚专业”调侃自己。传导至“采煤概论”课程的学习中，学生的学习动力不足，加之煤矿安全事故的负面影响，多数学生不能深入认知煤炭行业状况，从事该方向的专业前景不明确，获取学分往往成为选修该课程的唯一目的。

2.灌输式的被动教学方法有待改进。“采煤概论”课程内容专业性强、专业术语多、覆盖领域广、图纸空间结构复杂、规范规程要求严，加之学时仅为24学时，课程组新开“采煤概论”时，在情景式、混合式、PBL、翻转课堂等特色教学方法应用中，存在情感传递、技术及互动资源不足等问题，不能在有限学时内高效达成学习内容重点和难点的教学目标。在授课方式上，以教师讲授为主的方式不能适应“三学”教育新理念，学生被动学习的课堂参与度不够，效率低，经常出现教师唱“独角戏”的状况，导致出现教学上的冗余或者不足，影响学生的学习效果［2］。

3.课件资源建设有待提炼和更新。校级精品课“煤矿开采学”课程建设过程中积累了大量的动画、视频、案例等课程资源，建设有现代化的声光电物理模型，可为“采煤概论”课程建设提供丰富的教学资源。然而，“煤矿开采学”作为采矿工程专业煤矿开采方向的专业核心课，学时为64或72学时，“采煤概论”与之相比，授课对象不同、学时不同、专业方向的知识积累有所差异。如何将较为详细、深入的课程资源概化并精练到“采煤概论”课程中，是课题组一直摸索探讨的教学工作。近三年，因采煤方向教学实践减少，多学科交叉融合不足，课程组对新型采煤技术和装备案例的更新较为片段化，部分绿色开采、智能开采的相关技术尚存争议，资源更新进度相对较慢［3］。

三、教学反思与创新

（一）教学反思

1.行业背景下的兴趣培养。孔子说过“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，爱因斯坦说过“兴趣和爱好是最大的动力”。“采煤概论”课程学习的兴趣培养，是实现高效课堂教学的关键。根据对授课对象的调查显示，学习兴趣不高的主要原因是对煤矿行业的认识较为肤浅，教学方式难以唤起学生的兴趣，不能以专业广度和深度认识行业前景、职业出口及科研前景［4］。针对上述问题，课程组在“采煤概论”的首堂课“煤矿开采概述”中注重背景详解，从采矿意义到煤炭开发现状，再到煤炭与现代生活的相关性，外延煤矿开采的安全与环境问题，既不过度美化采煤行业的重要性，避免学生产生抵触心理，也不回避采煤行业存在的现实问题，引导他们深思专业发展的方向，循序渐进中使学生对课程学习产生浓厚的兴趣和热情。

2.案例教学兴趣培养。课程组积极构建典型案例，如对唐山矿业历史的点评教学效果极为优良。作为近代中国工业的摇篮，唐山因“煤”而兴，开滦在中国近代工业史上创造了诸多第一，因地域情怀而感染学生，因行业荣光而激励学生，在家国情怀的教学互动互思中实现共鸣。通过走进历史深处，回应现实关切，倾听未来呼唤，让学生深刻认知煤炭行业的历史、现状和发展，形成主动学习、自觉学习的良好习惯，从而提升采矿工程能力，培养专业道德责任，贯彻“崇术重用、服务地方”的办学理念。

（二）教学创新

1.教学资源整合提炼与更新。“采煤概论”课程教学中，学生常常把已有的金属矿山开采知识套用到煤矿开采中，煤矿巷道空间关系、生产系统流程、名称分类、矿井灾害征兆等与金属矿山存在较大差异，相关知识也一直是教学中的难点和痛点。在课程建设中，通过对“煤矿开采学”中已有的煤矿安全视频库、动画库、漫画图片整合，将其中契合“采煤概论”课程的资源提炼出来，进行适用学时的删减更新，开展了大量的视频片段剪辑、流程修订、图片精选工作。同时，通过现场搜集、院校交流、网络收集等方式更新充实，逐步形成了一套适用本课程的多媒体教学资源。例如，在教学实践中，通过立体示意图展示复杂巷道系统的空间关系，通过动画流程演示生产系统线路，通过趣味漫画展示灾害征兆，学生充分认识到煤矿开采需要结合具体的地质情况和开采环境［5］。通过资源的整合与更新，直观、简洁地将教学意图呈现给学生，极大提高了有限课堂上的信息捕获量，学生的注意力大为集中，对重点和难点知识的理解与掌握更为轻松。

除多媒体教学资源外，依托专业培养要求，借助两轮次的教育部教育教学质量评估，课程组建设了包括现代化矿井模型、液压支架模型、放顶煤模型、煤层群开采模型等物理演示模型，模型具有声光电演示功能，可将矿井全貌透明地展示给学生。在实验教学中，结合教师讲解和学生研讨答疑，较好完成了走向长壁、倾斜长壁两种采煤法的知识传授，利于将采掘衔接规划、矿井安全设施布置等知识要点系统讲解给学生。为提升学生的参与度，要求学生以手绘工程图纸方式提交实验作业，进一步锻炼学生的巷道空间架构能力、采矿图纸绘制和识读能力，教学效果反馈良好。

2.课程知识点交叉巩固。“采煤概论”教学内容中，涉及矿井地质、井巷掘进、矿井开拓等知识及采煤方法的概念和分类，即与修学的其他课程存在交叉关联。为避免前后内容的机械割裂和“知识孤岛”的形成，课堂教学中对其他课程的相关知识点进行导入与回顾，既巩固了学生的专业知识，又锻炼了学生的综合应用能力，将“学而时习之”和“终身学习”的思政要点融入课题教学过程中，促使学生不断更新知识结构、培养创新意识、锤炼理论联系实际的能力［6］。例如，在煤矿地质和矿图部分，将煤层三要素和走向、倾向表征意义进行设疑式交流讲解，在掌握学生对于非煤地质知识学习状况的基础上，巩固煤矿地质知识的学习成果，利于灵活调整后续学时的占用比重。又如，在煤矿工程地质图方格网要件的讲解中，坐标、矿图比例、指北针及字头方向在教材中并未明确如何判定及设置，但这部分内容既是工程图件识读的重要能力，又是矿图的标准要求，对于采矿工程专业的学生尤为重要，课程组根据多年工程经验给予详解，知识点虽小但能力锻炼的意义重大，学生学习的新鲜感油然而生。

3.全时段、全方位的人才培养工作。作为采矿工程专业教师，肩负着为国家矿业发展培养优秀人才的使命。“采煤概论”课程教学应该站在人才培养的高度，既要做好采煤知识培养的“经师”工作，又要做好塑造学生的灵魂、厚植学生的爱国主义情怀，引领学生的价值观、成才观、择业观的“人师”工作，全面培养高素质技术型人才［7］。课程组秉承将人才培养的大事做好、课堂教学细节做精的理念，利用课内外各种机会全时段、全方位地与学生交流研讨，掌握学生学习动态，纠正负面情绪，以对采矿工程事业的执着和热爱去感染学生，积极为学生推介专业岗位和高层次导师团队，拉进了师生距离，活跃了课堂氛围，提升了教学效果。

结语

“采煤概论”作为采矿工程专业（非煤方向）培养方案中拓展知识模块的选修课，课程建设基于“矿山地质”“井巷工程”“采矿学”等课程的知识储备，遵循教育规律和学时分配要求，研判学生学习兴趣不浓厚、多媒体教学资源分散、被动学习等痛点问题。以兴趣培养为先导，以“学生为主体、学为主、学习效果为目标”的“三学”教学理念为指导，切实做好课程案例建设和多媒体教学资源的整合提炼与更新，注重先后所修课程的知识点交叉巩固，站在人才培养的高度，实现课时内外全时段、课堂内外全方位的人才培养。通过三轮的小班授课教学实践，学生课堂参与度逐步提高，理论教学和实验教学的效果良好。