劉學(xué)生 譚云亮 寧建國(guó) 李楊楊 蔣邦友 許珂

摘? 要：“雙碳”目標(biāo)下，煤炭科學(xué)領(lǐng)域提出很多革命性的理論與技術(shù)成果，煤炭行業(yè)實(shí)施技術(shù)革命已成必然，對(duì)高校人才培養(yǎng)提出新要求新挑戰(zhàn)。針對(duì)這一問(wèn)題，深入分析“雙碳”目標(biāo)對(duì)煤炭行業(yè)人才所需能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)的需求，即多學(xué)科多領(lǐng)域的復(fù)合型知識(shí)結(jié)構(gòu)、工程實(shí)踐和學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力、國(guó)際化視野和跨文化溝通能力，以及低碳意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展觀念?；诖耍綎|科技大學(xué)采礦工程專業(yè)整合校內(nèi)外優(yōu)勢(shì)資源，設(shè)置適應(yīng)雙碳目標(biāo)的，由通識(shí)教育、學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)必修、專業(yè)拓展和實(shí)踐環(huán)節(jié)五大課程群構(gòu)成的課程體系，為煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展輸送更匹配的高水平人才，也為同類高校采礦工程專業(yè)建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：采礦工程；雙碳目標(biāo)；人才需求；課程體系；知識(shí)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：G640? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2023）21-0062-04

Abstract： Under the dual carbon target， many revolutionary theoretical and technological achievements have been put forward in the field of coal science. The implementation of technological revolution in the coal industry has become inevitable， and new requirements and challenges have been put forward for talent training in colleges and universities. In response to this problem， the demand of dual carbon target for the ability and knowledge structure of talents in the coal industry is analyzed in depth， namely， the compound knowledge structure of multidisciplinary and multidisciplinary， engineering practice and learning innovation ability， international vision and cross-cultural communication ability， as well as low-carbon awareness and sustainable development concept. Based on this， the mining engineering specialty of Shandong University of Science and Technology integrates the advantages of resources inside and outside the university， and sets up a curriculum system consisting of general education， discipline foundation， professional compulsory， professional development and practice links to adapt to the dual carbon target. The study provides more matching high-level talents for the transformation and development of the coal industry， and also reference for the construction of mining engineering specialty in similar universities.

Keywords： mining engineering; dual carbon target; talent requirements; curriculum system; knowledge structure

2020年，黨中央作出“2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的重大戰(zhàn)略部署，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。我國(guó)作為一個(gè)礦產(chǎn)資源消費(fèi)大國(guó)，礦產(chǎn)資源特別是煤炭生產(chǎn)消費(fèi)的碳排放是我國(guó)碳排放的重要來(lái)源，約占碳排放總量的70%～80%[1]，因此要順利實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，必須降低煤炭生產(chǎn)消費(fèi)的碳排放。然而，我國(guó)以煤為主的能源資源稟賦和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所處階段，決定了未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍離不開(kāi)煤炭，這就要求我們必須科學(xué)認(rèn)識(shí)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)和煤炭生產(chǎn)消費(fèi)演變趨勢(shì)，利用技術(shù)創(chuàng)新降低煤炭生產(chǎn)消費(fèi)的碳排放，推動(dòng)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[2]。因此，“雙碳”目標(biāo)的提出在給煤炭行業(yè)帶來(lái)挑戰(zhàn)的同時(shí)，也是煤炭高質(zhì)量發(fā)展、升級(jí)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和搶占新能源主陣地的重大機(jī)遇。

近年來(lái)，煤炭行業(yè)主動(dòng)適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)，提出進(jìn)行煤炭技術(shù)革命和轉(zhuǎn)型升級(jí)[3]。從理念上，推進(jìn)煤炭開(kāi)發(fā)利用一體化、煤基多元清潔能源協(xié)同開(kāi)發(fā)和煤炭潔凈低碳高效利用；從目標(biāo)和藍(lán)圖上，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、理念創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)零生態(tài)損害的綠色開(kāi)采、零排放的低碳利用、建設(shè)多元協(xié)同的清潔能源基地，實(shí)現(xiàn)采掘智能化、井下“無(wú)人化”、地面“無(wú)煤化”（圖１），推進(jìn)煤炭成為清潔能源。山東科技大學(xué)采礦工程專業(yè)始終堅(jiān)持培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實(shí)、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的應(yīng)用創(chuàng)新型人才，面向國(guó)家礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)重大需求，先后開(kāi)設(shè)智能開(kāi)采、非煤礦山開(kāi)采、新能源三個(gè)特色方向，學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高，入選國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。

“雙碳”目標(biāo)下煤炭技術(shù)革命成為必然，如何確保培養(yǎng)的畢業(yè)生繼續(xù)在同類高校中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，急需對(duì)專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行完善和優(yōu)化。課程體系作為培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容，是人才培養(yǎng)的主要載體，應(yīng)結(jié)合“雙碳”目標(biāo)要求和國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)契機(jī)進(jìn)行建設(shè)和完善，可為專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一? 人才能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)新需求

（一）? 礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)新成果及發(fā)展方向

“雙碳”目標(biāo)下煤炭行業(yè)開(kāi)展技術(shù)革命成為必然，為實(shí)現(xiàn)煤炭開(kāi)采的綠色化、無(wú)人化，煤炭利用的低碳化、清潔化，實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略目標(biāo)，煤炭科學(xué)領(lǐng)域的專家學(xué)者們提出了眾多革命性的理論與技術(shù)[3-7]。煤炭革命在技術(shù)路線上，可分為智能化無(wú)人開(kāi)采、流體化開(kāi)采、地下空間開(kāi)發(fā)利用、清潔低碳利用四大領(lǐng)域，謝和平院士等[3]提出了升級(jí)與換代、拓展與變革、引領(lǐng)與顛覆三階段、三層次技術(shù)裝備攻關(guān)清單。

智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動(dòng)控制和機(jī)器人裝備等高新技術(shù)與現(xiàn)代礦山開(kāi)發(fā)技術(shù)相結(jié)合，形成礦山感知、互聯(lián)、分析、自學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)、決策和控制的完整智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井開(kāi)拓、采掘、運(yùn)通、洗選、安全保障、生態(tài)保護(hù)和生產(chǎn)管理等全過(guò)程智能化運(yùn)行[4]。該技術(shù)可有效提高礦山產(chǎn)能，減少人員需求，開(kāi)采效率、安全和效益也隨之大幅提升。

流態(tài)化開(kāi)采即將深地固體礦產(chǎn)資源原位轉(zhuǎn)化為氣、液或氣液固混合態(tài)物質(zhì)，在井下實(shí)現(xiàn)無(wú)人智能化的采選充、熱電氣等轉(zhuǎn)化的流態(tài)化開(kāi)采技術(shù)[5]。該技術(shù)可有效提高礦業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)效率、安全和效益，減少開(kāi)采運(yùn)輸過(guò)程中生態(tài)破壞和能量損耗等，實(shí)現(xiàn)地下資源開(kāi)采的顛覆性變革。

地下空間開(kāi)發(fā)利用是指對(duì)煤炭開(kāi)采產(chǎn)生的大量地下空間加以有效利用，利用空間分配、生態(tài)系統(tǒng)再造、地下通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、旅游觀光、軍事設(shè)施、醫(yī)療、交通和廢棄物處置等用途[6]。該技術(shù)可減少煤炭開(kāi)采對(duì)環(huán)境的影響，避免人力、財(cái)力及資源的浪費(fèi)。

清潔低碳利用技術(shù)是指在煤炭開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中減少溫室氣體排放、提高資源利用效率， 從而實(shí)現(xiàn)低能耗、高能效和低碳排放。包括開(kāi)采過(guò)程中提高資源回采率和減少地表植被破壞與土壤擾動(dòng)，提高風(fēng)排瓦斯、煤層氣、煤矸石等伴生資源利用率，加工過(guò)程中高效分選、深度凈化、優(yōu)化提質(zhì)，燃燒轉(zhuǎn)化過(guò)程中提高能效、減少污染，能源利用過(guò)程中CO2分離、捕獲和封存等[7]。

目前煤炭技術(shù)革命的理念已獲得較廣泛認(rèn)可，很多高校和科研單位已開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)研究工作。如謝和平院士等[5]提出了深部原位流態(tài)化開(kāi)采構(gòu)想，系統(tǒng)闡述了其基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)體系；王國(guó)法院士等[4]建立了煤礦智能化（初級(jí)階段）技術(shù)體系。總之，近年來(lái)煤炭領(lǐng)域產(chǎn)生了很多新的理論、技術(shù)和工藝等創(chuàng)新成果，且“雙碳”目標(biāo)下預(yù)期在智能開(kāi)采、綠色開(kāi)采、清潔利用等方向產(chǎn)生更多突破革新，給從事煤炭領(lǐng)域科研、生產(chǎn)、管理等的人員提出新的要求。

（二）? 畢業(yè)生能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)框架

“雙碳”目標(biāo)下，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域產(chǎn)生了一系列新的基礎(chǔ)理論、核心概念、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新工藝等成果，未來(lái)采礦行業(yè)將成為集成信息化、智能化、知識(shí)化、專業(yè)化、清潔化、現(xiàn)代化的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，新型的采礦行業(yè)必將需求新型的采礦人才。因此，高校采礦工程專業(yè)的人才培養(yǎng)面臨新要求新挑戰(zhàn)，采礦畢業(yè)生必須具備更加多元化的能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)。

1? 多學(xué)科多領(lǐng)域的復(fù)合型知識(shí)結(jié)構(gòu)

“雙碳”目標(biāo)下，采礦工程畢業(yè)生除需具備傳統(tǒng)采礦學(xué)科的工學(xué)基礎(chǔ)外，還需具備多學(xué)科、多領(lǐng)域的復(fù)合型知識(shí)結(jié)構(gòu)，并且做到融會(huì)貫通、學(xué)以致用。應(yīng)具備的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)主要包括：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、力學(xué)基礎(chǔ)、現(xiàn)代地質(zhì)、現(xiàn)代采礦、智能機(jī)械、自動(dòng)化、編程語(yǔ)言與算法、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等。

2? 工程實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力

采礦工程畢業(yè)生不僅要掌握大量的專業(yè)理論知識(shí)，還要具備將理論應(yīng)用到實(shí)踐的能力。采礦工程是一門(mén)注重工程實(shí)踐能力的學(xué)科，畢業(yè)生必須做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，才能真正滿足行業(yè)人才需求。同時(shí)采礦行業(yè)日新月異的技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，要求采礦人才具備較強(qiáng)的科研創(chuàng)新能力和終身學(xué)習(xí)能力，能夠主動(dòng)學(xué)習(xí)新理論、新知識(shí)，研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，才能適應(yīng)和推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

3? 國(guó)際化視野和跨文化溝通能力

當(dāng)前我國(guó)采礦行業(yè)新技術(shù)體系尚未成熟，需要加強(qiáng)國(guó)際交流，與國(guó)內(nèi)外行業(yè)人才共同努力促進(jìn)行業(yè)發(fā)展（圖２），有利于取長(zhǎng)補(bǔ)短、深度合作。因此，“雙碳”目標(biāo)下的采礦人才應(yīng)當(dāng)具備國(guó)際化視野和戰(zhàn)略眼光，熟知國(guó)際行業(yè)法規(guī)，能夠進(jìn)行跨文化溝通交流，以適應(yīng)采礦行業(yè)技術(shù)革新和國(guó)際化發(fā)展的需要。

4? 低碳意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展觀念

采礦工程畢業(yè)生作為未來(lái)行業(yè)的研究者、決策者、管理者和行動(dòng)者，他們的低碳意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展觀念對(duì)未來(lái)采礦行業(yè)綠色清潔低碳化發(fā)展將產(chǎn)生關(guān)鍵影響。應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生的生態(tài)文明素質(zhì)， 通過(guò)深入開(kāi)展低碳教育， 著力培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展觀念和低碳排放、保護(hù)環(huán)境的責(zé)任感，為構(gòu)建清潔低碳的采礦行業(yè)提供人才資源。

二? 采礦工程專業(yè)課程體系重構(gòu)

結(jié)合“雙碳”目標(biāo)要求和國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)契機(jī)，以學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力為主線，合理設(shè)定課程體系的價(jià)值取向，完善構(gòu)成要素。整合全校優(yōu)質(zhì)課程資源，并利用校外精品在線課程，構(gòu)建內(nèi)容全面、重點(diǎn)突出、能力培養(yǎng)與知識(shí)學(xué)習(xí)并重的專業(yè)課程庫(kù)，設(shè)置通識(shí)教育、學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)必修、專業(yè)拓展和實(shí)踐環(huán)節(jié)五個(gè)課程群，建成了適應(yīng)雙碳目標(biāo)的課程體系。

通識(shí)教育課程群，圍繞通識(shí)教育、素質(zhì)教育為教學(xué)核心構(gòu)建，旨在培養(yǎng)畢業(yè)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，優(yōu)良的思想道德品質(zhì)、社會(huì)責(zé)任感和人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)，具備健康的身心，出色自學(xué)和外語(yǔ)能力。

學(xué)科基礎(chǔ)課程群和專業(yè)必修課程群，依據(jù)煤炭開(kāi)采、非煤開(kāi)采、新能源開(kāi)發(fā)三大主干研究方向，立足采礦工程學(xué)科知識(shí)主線，梳理凝練各研究方向基礎(chǔ)主干理論構(gòu)建，旨在培養(yǎng)畢業(yè)生具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、計(jì)算機(jī)、人工智能、工程控制和工程制圖等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握采礦學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)及專業(yè)知識(shí)，并能用于解決復(fù)雜的采礦工程問(wèn)題。

專業(yè)拓展課程群，順應(yīng)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)政策導(dǎo)向，把握“雙碳”背景下采礦行業(yè)多學(xué)科交叉人才需求，緊跟行業(yè)科技發(fā)展前沿構(gòu)建，增設(shè)大數(shù)據(jù)分析、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)+智慧礦山、數(shù)字礦山技術(shù)、流態(tài)化開(kāi)采技術(shù)和礦山生態(tài)修復(fù)與環(huán)境治理等課程，旨在促進(jìn)畢業(yè)生涉獵多學(xué)科多領(lǐng)域知識(shí)，樹(shù)立低碳意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展觀念，培養(yǎng)與“雙碳”目標(biāo)相適應(yīng)的復(fù)合型人才。

實(shí)踐環(huán)節(jié)課程群，依托山東科技大學(xué)采礦工程系已建有的綜采仿真實(shí)驗(yàn)室、綜掘仿真實(shí)驗(yàn)室、地質(zhì)探測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)室、智能鉆測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，并且與神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)、山東能源臨沂礦業(yè)集團(tuán)、北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司和鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)等多家企業(yè)建立合作交流，設(shè)立多門(mén)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真和行業(yè)實(shí)習(xí)課程，培養(yǎng)畢業(yè)生學(xué)以致用的實(shí)踐能力。學(xué)生依托學(xué)校硬件施設(shè)完成課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)課程，培養(yǎng)畢業(yè)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新能力。

綜上所述，“雙碳”目標(biāo)下采礦工程專業(yè)課程體系如圖3所示。五大課程群包含眾多必修課程和選修課程。通識(shí)教育課程群中必修課程設(shè)置思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)等數(shù)門(mén)學(xué)校公共課，選修課程設(shè)置跨專業(yè)公選課，按學(xué)科門(mén)類分為人文、藝術(shù)、經(jīng)管和科技等模塊，要求學(xué)生每模塊選修達(dá)一定學(xué)分；學(xué)科基礎(chǔ)課程群設(shè)置高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等工科專業(yè)必修基礎(chǔ)課程；專業(yè)必修課程群設(shè)置礦山地質(zhì)學(xué)、工程測(cè)量等采礦專業(yè)基礎(chǔ)課程，巖體力學(xué)、采礦學(xué)等采礦專業(yè)核心課程，另外還根據(jù)采礦專業(yè)學(xué)生選擇的三種不同研究方向設(shè)置不同的專業(yè)核心課程；專業(yè)拓展課程群設(shè)置大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)門(mén)選修課程，要求學(xué)生選修達(dá)一定學(xué)分；實(shí)踐環(huán)節(jié)課程群既設(shè)置物理實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等校內(nèi)實(shí)踐課程，還設(shè)置生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐等校外實(shí)踐項(xiàng)目，最后完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。

同時(shí)，還建立了與“雙碳”目標(biāo)下采礦工程專業(yè)課程體系相匹配課程考核評(píng)價(jià)體系。課程的考核與評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)，是建設(shè)高質(zhì)量課程體系的關(guān)鍵。本體系按階段包括過(guò)程考核和結(jié)果考核，按方式包括線上考核和線下考核。過(guò)程考核主要在教學(xué)活動(dòng)中實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的線上和線下學(xué)習(xí)過(guò)程表現(xiàn)，準(zhǔn)確掌握每名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和效果，教師也可以由此調(diào)整自己的教學(xué)進(jìn)度與方法，更有利于完成教學(xué)目標(biāo)。結(jié)果考核主要包括線上章節(jié)測(cè)試、線上期末考試和線下結(jié)課考核等，充分利用考試督促作用提高學(xué)生積極性，確保學(xué)生真正掌握課程知識(shí)。在使用傳統(tǒng)線下考核方式的同時(shí)，依托現(xiàn)代信息技術(shù)的線上教學(xué)工具，為教學(xué)過(guò)程提供信息化、數(shù)據(jù)化、智能化的技術(shù)支持，使課程的考核與評(píng)價(jià)更加準(zhǔn)確便捷。

三? 結(jié)束語(yǔ)

在碳達(dá)峰、碳中和的“雙碳”目標(biāo)下，煤炭行業(yè)直面機(jī)遇、應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，提出了很多革命性的理論與技術(shù)，這對(duì)高校采礦工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。山東科技大學(xué)采礦工程專業(yè)深刻剖析“雙碳”目標(biāo)對(duì)煤炭行業(yè)人才培養(yǎng)要求，以學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力為主線，整合校內(nèi)外優(yōu)勢(shì)資源，構(gòu)建了適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的采礦工程專業(yè)課程體系，注重培養(yǎng)學(xué)生具備多學(xué)科交叉融合、優(yōu)秀的工程實(shí)踐和學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力、國(guó)際化視野和低碳可持續(xù)發(fā)展觀念，為煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展輸送匹配性更高的技術(shù)和管理人才。

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[5] 謝和平，高峰，鞠楊，等.深地煤炭資源流態(tài)化開(kāi)采理論與技術(shù)構(gòu)想[J].煤炭學(xué)報(bào)，2017，42（3）：547-556.

[6] 謝和平，高明忠，張茹，等.地下生態(tài)城市與深地生態(tài)圈戰(zhàn)略構(gòu)想及其關(guān)鍵技術(shù)展望[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2017，36（6）：1301-1313.

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