李金波，許興亮，2，李永武，張俊敏，楊長德，常治國

（1.新疆工程學(xué)院礦業(yè)工程與地質(zhì)學(xué)院，烏魯木齊 830000；2.中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇徐州 221116）

0 引言

高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位。深化工程教育改革、建設(shè)工程教育強國，對服務(wù)和支撐我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級意義重大［1］。在新工科背景下，作為以煤炭為特色的西部地方應(yīng)用型本科高校，深化并加強工程教育的主要途徑是加強實踐教學(xué)與創(chuàng)新教育，其載體即校內(nèi)實驗室與校外實習(xí)基地。高校實驗室是補充理論教學(xué)不足而開展實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的重地［2］，它承載著激發(fā)學(xué)生動手興趣、培養(yǎng)學(xué)生工程意識、鍛煉學(xué)生實踐能力、塑造學(xué)生創(chuàng)新潛力以及提升學(xué)生綜合素質(zhì)和管理能力的重任。《教育部辦公廳關(guān)于開展2015年國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)工作的通知》［3］指出，以促進(jìn)大學(xué)生的全面發(fā)展和適應(yīng)社會需要為宗旨，以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為核心，通過建設(shè)布局相對合理的國家級、省級和校級實驗教學(xué)示范中心體系，推動高等學(xué)校實驗教學(xué)改革和實驗教學(xué)中心建設(shè)與發(fā)展，實現(xiàn)高等教育人才培養(yǎng)水平的不斷提升。新疆工程學(xué)院采礦工程實驗教學(xué)示范中心（以下簡稱采礦實驗示范中心），是在“中央財政支持地方高校發(fā)展專項資金項目”支持下，整合井工開采實驗室和露天開采實驗室重組新建的實驗室，于2019年底建設(shè)完成。采礦實驗示范中心建設(shè)過程中，在實踐教學(xué)條件改善、學(xué)生實踐創(chuàng)新能力提升、采礦專業(yè)與課程建設(shè)發(fā)展、教師科研創(chuàng)新水平提高以及服務(wù)經(jīng)濟社會能力等方面成效顯著，對采礦實驗教學(xué)與應(yīng)用型人才培養(yǎng)具有重要意義，對西部地方高校實驗教學(xué)示范中心建設(shè)具有一定借鑒意義。

1 建設(shè)背景與發(fā)展規(guī)劃

1.1 建設(shè)背景

采礦實驗示范中心以采礦工程學(xué)科為依托，掛靠新疆工程學(xué)院礦業(yè)工程與地質(zhì)學(xué)院礦業(yè)工程系。采礦工程是學(xué)校升本后經(jīng)教育部批準(zhǔn)的首批具有本科招生資格的專業(yè)之一，具有60余年的發(fā)展歷史，是學(xué)校的龍頭與特色專業(yè)。在其發(fā)展歷程中，于2008年獲批自治區(qū)重點產(chǎn)業(yè)緊缺人才專業(yè)建設(shè)計劃、2009年被新疆教育廳評為自治區(qū)特色專業(yè)、2013年獲批第三批“教育部卓越工程師培養(yǎng)教育計劃”、2019年獲批自治區(qū)級一流本科專業(yè)［4-6］。采礦工程學(xué)科建設(shè)立足新疆、輻射西北，服務(wù)全疆乃至我國西北5省煤炭工業(yè)。隨著我國東部地區(qū)煤炭資源面臨枯竭，國家煤炭戰(zhàn)略向內(nèi)蒙古、陜西以及新疆等區(qū)域發(fā)展，尤其作為全國煤炭預(yù)測資源儲量排名第一的新疆，更是國家煤炭戰(zhàn)略資源儲備的聚集區(qū)［7］；同時，隨著國家“一帶一路”倡議發(fā)展，學(xué)校所在地新疆恰是我國“一帶一路”倡議的西北區(qū)域核心區(qū)，所在城市烏魯木齊市是核心區(qū)的重要樞紐與核心城市［8］；近年來，隨著社會經(jīng)濟、高等教育和煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，面向綠色、安全、高效、智能與信息化的智慧礦山建設(shè)，對工程應(yīng)用與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型礦業(yè)類人才需求迫不及待［9］。學(xué)校以煤炭為特色，建設(shè)采礦實驗教學(xué)示范中心、加速推進(jìn)煤炭應(yīng)用型人才培養(yǎng)勢在必行。

1.2 發(fā)展規(guī)劃

采礦實驗示范中心是根據(jù)新疆煤炭產(chǎn)業(yè)特色，結(jié)合學(xué)校采礦工程現(xiàn)有實驗教學(xué)平臺現(xiàn)狀，成立的一個集實驗教學(xué)、科研試驗、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、社會服務(wù)為一體的綜合示范中心。

采礦實驗示范中心建設(shè)，預(yù)期達(dá)到具有先進(jìn)的教育教學(xué)理念、精良完備的實驗教學(xué)設(shè)備以及理論與實踐并重的“雙師型”師資隊伍，以培養(yǎng)學(xué)生技能技術(shù)、工程意識、實踐能力和創(chuàng)新思維為核心，建成校內(nèi)重點、自治區(qū)一流，具有行業(yè)特色的“基礎(chǔ)型與綜合型、工程型與創(chuàng)新型、智能型與開放型”實驗教學(xué)示范中心。中心建設(shè)形成了“1-2-3-4-5”的總體發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略體系。如圖1所示。

圖1 示范中心總體發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略體系

2 建設(shè)內(nèi)容

2.1 整合與重組實驗室

學(xué)校采礦工程專業(yè)分設(shè)井工開采與露天開采兩個方向，原設(shè)有井工開采與露天開采兩個方向共計6個實驗教學(xué)實驗室［10］。為統(tǒng)籌資源、集中規(guī)劃與管理，針對6個實驗室進(jìn)行資源整合，重組建成采礦工藝模型、采掘施工與設(shè)備及礦山災(zāi)害監(jiān)測3個實驗室，見圖2。

圖2 實驗室整合重組圖

2.2 新建巖石力學(xué)實驗室

礦業(yè)工程與地質(zhì)學(xué)院設(shè)有礦業(yè)工程系與地質(zhì)工程系2個教學(xué)系部。礦業(yè)系采礦工程為自治區(qū)級一流本科專業(yè)，地質(zhì)系地質(zhì)工程為自治區(qū)級重點專業(yè)。兩系以共建共享原則，新建落成擁有價值200余萬元資產(chǎn)的巖石力學(xué)實驗室。

實驗室擁有巖石力學(xué)三軸流變試驗機（DSZ-2000微機控制電液伺服機）、巖樣鉆取機、巖石切割機及巖石力學(xué)試驗配套軟件等，見表1?？蛇M(jìn)行巖石不同圍壓下三軸壓縮試驗、單軸拉壓試驗，孔隙滲透試驗、高低溫環(huán)境試驗等，同時可進(jìn)行單向低周循環(huán)及組合波形程序控制等多種控制方式。實驗室既可滿足巖體力學(xué)課程基礎(chǔ)巖石力學(xué)實驗教學(xué)，同時可為工程項目研究提供技術(shù)支持，可針對煤礦巷道圍巖基本物理力學(xué)參數(shù)測定開展科研試驗。

表1 巖石力學(xué)實驗室儀器設(shè)備

2.3 新建相似模擬實驗室

相似材料模擬實驗室由相似模擬臺架、力學(xué)模擬加載系統(tǒng)、材料模擬變形監(jiān)測系統(tǒng)等組成。主要包括應(yīng)用于煤炭安全開采的井下巷道平面應(yīng)力模擬系統(tǒng)、工作面采場礦壓模擬系統(tǒng)，針對新疆煤層賦存狀態(tài)的急傾斜特厚煤層模擬系統(tǒng)、頂?shù)装逦灰票O(jiān)測系統(tǒng)、三維光學(xué)攝影測量系統(tǒng)以及三維應(yīng)力模擬加載系統(tǒng)等。

2.4 新建虛擬仿真實驗室

采礦工程虛擬仿真實驗教學(xué)實驗室是在原數(shù)字礦山實驗室基礎(chǔ)上搭建而成，擁有掘進(jìn)、綜采等多種虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)成。它是采礦工程學(xué)生感知礦山實體三維空間、理解采礦專業(yè)相關(guān)概念、熟悉采礦采掘生產(chǎn)工藝等實驗教學(xué)體系中的重要平臺。在“交互式與體驗式”虛擬仿真實驗中，學(xué)生身臨其境，對井工礦山的巷道、采場、設(shè)備等可見、可觸、可控，實現(xiàn)與實際礦山接近的仿真操作和感知［11-12］。虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)具有人機互動功能，可實現(xiàn)浸入式體驗礦山開采全部工藝流程，從礦山整體概況的認(rèn)知到煤炭采掘全過程的熟悉與掌握，再延伸至巷道支護(hù)及開采設(shè)計等實踐創(chuàng)新環(huán)節(jié)。實現(xiàn)全程高度仿真體驗式學(xué)習(xí)。

2.5 強化實驗教學(xué)師資隊伍建設(shè)

實驗室是實驗示范中心的組成單元，實驗室建設(shè)的關(guān)鍵因素是實驗教學(xué)師資隊伍的質(zhì)量建設(shè)［13］。學(xué)院副院長擔(dān)任實驗示范中心主任，統(tǒng)籌實驗示范中心管理和未來發(fā)展。實驗教學(xué)師資隊伍建設(shè)，著眼于努力培養(yǎng)專業(yè)對口、理論豐富、善于實踐的教師開展實驗教學(xué)工作。與此同時，打破原理論教師與實驗教師涇渭分明的傳統(tǒng)模式，在實行全員教師參與實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，設(shè)置專兼職實驗教學(xué)師資隊伍，同時從行業(yè)企業(yè)聘請優(yōu)秀工程技術(shù)人才充實實驗教學(xué)隊伍，兼任實驗教學(xué)教師。

實驗示范中心現(xiàn)有專、兼職教師30名。本校教師18名，其中正高2名，副高6名，中級10名；援疆干部1名；天山學(xué)者6名；企事業(yè)單位聘請具有高級職稱的工程技術(shù)人員5人。校內(nèi)實驗教師隊伍中，正高職稱占比36%，副高職稱占比24%，中級職稱占比40%；校外實驗教師隊伍均為副高以上職稱。

2.6 構(gòu)建實驗教學(xué)體系

高校人才培養(yǎng)教學(xué)體系包含理論教學(xué)體系和實踐教學(xué)體系［14］，在新工科背景下，工科性較強的采礦工程專業(yè)，學(xué)生工程應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要依賴于實踐教學(xué)體系［15］。

采礦專業(yè)在辦學(xué)歷程中，結(jié)合地方經(jīng)濟發(fā)展、國家煤炭戰(zhàn)略布局和煤炭工業(yè)技術(shù)進(jìn)步，不斷改革教育培養(yǎng)模式，更新實驗教學(xué)內(nèi)容，加強實驗教學(xué)體系建設(shè)，嚴(yán)格規(guī)范實驗教學(xué)過程管理。采礦實驗示范中心在采礦師資創(chuàng)新團隊指導(dǎo)下，打破原有傳統(tǒng)實驗教學(xué)體系與教學(xué)模式，按照“扎實穩(wěn)定是基礎(chǔ)、改革改進(jìn)是手段、質(zhì)量提升是目標(biāo)”的建設(shè)思路，把培養(yǎng)行業(yè)感性認(rèn)知、增強工程素養(yǎng)、提高創(chuàng)新思維作為實驗教學(xué)體系改革的立足點，構(gòu)建了“基礎(chǔ)演示型—綜合驗證型—設(shè)計創(chuàng)新型”三層次、遞進(jìn)式實驗教學(xué)體系，見圖3。該體系的構(gòu)建，與理論課程及學(xué)生年級相匹配、與學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律相一致?；A(chǔ)演示型實驗教學(xué)主要設(shè)置在大一、大二年級，與采礦工程專業(yè)導(dǎo)論、采煤概論、煤礦地質(zhì)學(xué)、工程制圖等專業(yè)基礎(chǔ)課程結(jié)合；綜合驗證型實驗教學(xué)主要設(shè)置在大三年級，與井巷工程、采礦學(xué)、礦山壓力與巖層控制、礦山機械等專業(yè)課程結(jié)合；設(shè)計創(chuàng)新型實驗教學(xué)主要設(shè)置在大四年級，與畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)論文、課題研究及學(xué)科競賽等結(jié)合。

2.7 健全機構(gòu)設(shè)置與管理體制

采礦實驗示范中心行政上隸屬礦業(yè)工程與地質(zhì)學(xué)院礦業(yè)系，業(yè)務(wù)上由學(xué)校教務(wù)處、實驗室與設(shè)備管理處雙重指導(dǎo)。采礦實驗示范中心設(shè)置中心主任1名、井工開采實驗與露天開采實驗負(fù)責(zé)人各1名，各實驗室設(shè)置具體實驗室負(fù)責(zé)人及實驗教學(xué)成員。

圖3 三層次遞進(jìn)式實驗教學(xué)體系

建立健全實驗室規(guī)章制度，是確保實驗示范中心有序運行的必要條件［16］。結(jié)合學(xué)校和礦地學(xué)院礦業(yè)系實際情況，中心制定有“校級實驗教學(xué)示范中心管理制度匯編”，實驗示范中心主任崗位職責(zé)、實驗示范中心專職實驗教師崗位職責(zé)、實驗示范中心兼職實驗教師崗位職責(zé)、實驗室實驗教學(xué)與試驗管理制度、實驗室安全衛(wèi)生與文化建設(shè)管理制度、實驗室實驗教學(xué)活動學(xué)生須知、實驗室責(zé)任負(fù)責(zé)人崗位職責(zé)、實驗室資產(chǎn)購置與報廢管理制度、實驗室科研創(chuàng)新知識產(chǎn)權(quán)管理制度、實驗室大學(xué)生創(chuàng)新實踐管理制度、實驗室科研成果獎勵管理辦法。

3 建設(shè)成效

3.1 改善了實驗教學(xué)條件

隨著學(xué)校電力—采礦新工科實驗樓的落成，實驗示范中心新建實驗室3個，新增實驗場地面積達(dá)800 m2，新增實驗建設(shè)投入近500萬元，新增實驗儀器設(shè)備20多臺套，新增實驗教學(xué)項目12項，新增科研試驗項目6項。

3.2 提高了應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量

依托實驗示范中心，成立智能采礦社團，組建學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐梯隊，近3年來立項國家級、自治區(qū)級、校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目10余項；學(xué)生通過中心平臺完成專利申報、授權(quán)6項；學(xué)科實踐競賽實現(xiàn)零的突破，獲得全國高校采礦工程專業(yè)學(xué)生實踐作品大賽二等、三等獎2項；學(xué)生就業(yè)率有效提升，對口就業(yè)率得到明顯改善，簽約煤炭行業(yè)基層生產(chǎn)單位的學(xué)生，實現(xiàn)了下得去、留得住、干得好。

3.3 推動了課程建設(shè)和專業(yè)發(fā)展

依托實驗示范中心，獲批采礦專業(yè)世行項目核心課程建設(shè)三門：《井巷工程》《礦山壓力與巖層控制》與《露天礦設(shè)計原理》。采礦工程專業(yè)獲批自治區(qū)級一流本科專業(yè)。

3.4 促進(jìn)了師資隊伍有序健康發(fā)展

依托示范中心，在師資隊伍高標(biāo)準(zhǔn)要求背景下，實驗教學(xué)師資隊伍的有序健康發(fā)展體現(xiàn)在教師職稱晉升、學(xué)歷提升、實踐鍛煉以及隊伍壯大等方面。

近3年，2名三級教授晉升二級教授，1名副教授晉升教授，2位講師晉升副教授，1名實驗師晉升高級實驗師，1名助理實驗師晉升實驗師，職稱晉級發(fā)展迅速；1名教師獲得博士學(xué)位，3名教師博士在讀，2名教師獲得碩士學(xué)位；3名教師赴生產(chǎn)企業(yè)掛職鍛煉，新進(jìn)1名擁有碩士學(xué)位、6年工程經(jīng)驗的現(xiàn)場技術(shù)人員，聘請5名生產(chǎn)企業(yè)高級工程師兼職實驗教師；培育一個校級創(chuàng)新教學(xué)團隊—采礦工程教學(xué)創(chuàng)新團隊。

在實驗示范中心支持下，教師科研業(yè)績迅速增長，服務(wù)社會能力明顯提高。

近3年，結(jié)題國家自然科學(xué)基金1項，獲批國家自然基金地區(qū)基金與聯(lián)合基金各1項，獲批自治區(qū)科技廳自然基金青年項目與重點項目各1項，獲批自治區(qū)教育廳高校計劃科研項目3項，獲批自治區(qū)教育廳教學(xué)改革與研究項目共3項，獲得世行項目—采礦工程實踐教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究項目1項，獲批校級自然基金與教改項目10余項。作為第一完成單位且第一完成人榮獲新疆維吾爾自治區(qū)人民政府科技進(jìn)步二等獎1項；發(fā)表論文50余篇、授權(quán)專利15項。在科研創(chuàng)新能力提升基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行科技轉(zhuǎn)化與服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展，完成企業(yè)委托項目3項，在研項目6項，為煤礦安全高效生產(chǎn)做出了一定貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

采礦工程實驗教學(xué)示范中心結(jié)合學(xué)校煤炭特色優(yōu)勢，以新工科背景下實驗教學(xué)示范中心為標(biāo)桿，重組新建實驗室，構(gòu)建實驗教學(xué)新體系，規(guī)范實驗教學(xué)運行管理與評價制度。在實驗室建設(shè)、實驗教師隊伍培育、實驗教學(xué)體系創(chuàng)新、機構(gòu)設(shè)置及制度管理等方面進(jìn)行了實踐與探索。實踐證明，中心的建設(shè)，完善并優(yōu)化了實驗教學(xué)條件，提高了實驗教學(xué)水平與人才培養(yǎng)質(zhì)量，調(diào)動了全體師資參與實驗教學(xué)積極性并促成了師資隊伍高速發(fā)展，激發(fā)了教師科教融合意識并大力提升了科研創(chuàng)新、解決工程問題、服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展的水平和能力。為培養(yǎng)服務(wù)于新疆及西北5省煤炭工業(yè)工程創(chuàng)新技術(shù)人才，為我校本科合格評估及打造一流應(yīng)用型地方高校奠定了基礎(chǔ)。