王少鋒, 周子龍, 尹江江

(中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙410083)

0 引言

礦業(yè)工程一級(jí)學(xué)科包含采礦工程、礦物加工工程、安全技術(shù)及工程3個(gè)二級(jí)學(xué)科,都屬于直接面向地下資源開發(fā)的艱苦專業(yè)。在國(guó)家深地戰(zhàn)略和資源安全戰(zhàn)略的推動(dòng)下,礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)具有至關(guān)重要的戰(zhàn)略意義[1-2]。因此,礦業(yè)工程領(lǐng)域迫切需要高質(zhì)量的專業(yè)人才,以推動(dòng)國(guó)家礦業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

近年來,隨著新工科教育的不斷發(fā)展,培養(yǎng)創(chuàng)新人才和提高學(xué)生創(chuàng)新能力已成為礦業(yè)工程專業(yè)教育的重要方向[3-4]。盡管已經(jīng)在課程設(shè)置和人才培養(yǎng)模式上設(shè)立了明確的目標(biāo),且課程教學(xué)在學(xué)生創(chuàng)新和綜合能力的培養(yǎng)中發(fā)揮了積極的作用,但在當(dāng)前的教學(xué)模式和教學(xué)時(shí)長(zhǎng)限制下,仍然存在對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、跨學(xué)科研究能力和國(guó)際視野的培養(yǎng)力度不夠等問題[5]。此外,傳統(tǒng)的礦業(yè)工程教學(xué)模式相對(duì)單一,學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)的認(rèn)同感和榮譽(yù)感不足,因此需要更多的實(shí)踐導(dǎo)向,以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力,增強(qiáng)他們?cè)趯I(yè)領(lǐng)域的信心。同時(shí),為滿足礦業(yè)工程領(lǐng)域?qū)?chuàng)新型人才的需求,需要探索更為有效的培養(yǎng)模式[6]。

因此,本文旨在從價(jià)值引領(lǐng)、態(tài)度養(yǎng)成、技能訓(xùn)練、課程建設(shè)等方面探討新工科背景下培養(yǎng)礦業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新人才的有效方法,以期為滿足礦業(yè)工程領(lǐng)域?qū)Ω咚刭|(zhì)人才的需求,及推動(dòng)礦業(yè)的可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展提供有益的參考和建議。

1 礦業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)策略

1.1 思政教育,價(jià)值引領(lǐng)

我國(guó)礦業(yè)發(fā)展歷程跟中國(guó)共產(chǎn)黨為人民謀幸福、為民族謀復(fù)興、為世界謀大同的“四史”(黨史、新中國(guó)史、改革開放史、社會(huì)主義發(fā)展史)密切相關(guān)。從“四史”的視域認(rèn)識(shí)中國(guó)礦業(yè)發(fā)展史,在礦業(yè)實(shí)踐中升華對(duì)“四史”的認(rèn)識(shí),是新時(shí)代礦業(yè)人的必備素養(yǎng)。將“四史”與中國(guó)礦業(yè)發(fā)展史結(jié)合起來,在“四史”視域下整理中國(guó)礦業(yè)發(fā)展歷程,通過組織學(xué)生深入工程現(xiàn)場(chǎng)、觀看宣傳片、閱讀書籍和文獻(xiàn)等措施,讓學(xué)生了解礦業(yè)的發(fā)展歷史;組織開展“四史”與中國(guó)礦業(yè)發(fā)展史的討論,結(jié)合家國(guó)情懷和當(dāng)下局勢(shì),深化礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生青春奉獻(xiàn)祖國(guó)的價(jià)值感、責(zé)任感和使命感。

1.2 沖突調(diào)整,態(tài)度養(yǎng)成

對(duì)于科學(xué)創(chuàng)新,認(rèn)知、積累、突破、創(chuàng)新是必須經(jīng)歷的過程。對(duì)于工程科學(xué)問題的研究,實(shí)踐和應(yīng)用又極為重要。因此,對(duì)于工科學(xué)生,認(rèn)知與實(shí)踐、積累與突破、創(chuàng)新與應(yīng)用是需要不斷協(xié)調(diào)和克服的3個(gè)層次的沖突。為了幫助學(xué)生調(diào)整3個(gè)層次的沖突,首先,帶領(lǐng)學(xué)生參加現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐項(xiàng)目,讓學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題,在解決具體問題的過程中深化對(duì)知識(shí)的理解,從而調(diào)整學(xué)生“認(rèn)知與實(shí)踐”的沖突;其次,以實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的科學(xué)問題為導(dǎo)向,用積累的知識(shí)深入剖析以找出問題的內(nèi)核,確定突破點(diǎn)和主攻方向,獲得新的認(rèn)識(shí)或得到新的技術(shù)方法,調(diào)整“積累與突破”的沖突;再次,將創(chuàng)新性研究成果應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)工程,解決工程實(shí)際問題,并為實(shí)際工程帶去經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,創(chuàng)造價(jià)值,實(shí)現(xiàn)“創(chuàng)新與應(yīng)用”沖突的調(diào)整。

1.3 科技繪圖,技能訓(xùn)練

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新教育的不斷深化,越來越多的學(xué)生通過發(fā)表科技論文呈現(xiàn)自己的創(chuàng)新研究成果。其中,附圖是科技論文必不可少的一部分,是作者傳遞信息的窗口,高質(zhì)量的科技繪圖能夠準(zhǔn)確體現(xiàn)學(xué)生的想法和創(chuàng)意。在科技繪圖訓(xùn)練指導(dǎo)過程中,需要向?qū)W生傳授各類圖片的特點(diǎn)與繪圖技巧,講解各個(gè)繪圖軟件的特點(diǎn),幫助學(xué)生完成科技繪圖訓(xùn)練并培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科技繪圖的興趣,引導(dǎo)學(xué)生以圖片或思維導(dǎo)圖的方式梳理和傳遞自己的新想法、新思路,并在繪圖過程中進(jìn)一步拓展思路和想法,增加學(xué)生的創(chuàng)新性思考,培養(yǎng)礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新力。

1.4 教學(xué)融入,課程建設(shè)

礦業(yè)系統(tǒng)工程概論是一門學(xué)科基礎(chǔ)課,是礦業(yè)系統(tǒng)工程等專業(yè)課的基礎(chǔ)。為提升學(xué)生的綜合能力,需結(jié)合新時(shí)代礦業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展前沿和新需求設(shè)計(jì)課程內(nèi)容,創(chuàng)新教學(xué)方法,以煥發(fā)課堂生機(jī)和活力,發(fā)揮好課堂教學(xué)主陣地、主渠道、主戰(zhàn)場(chǎng)的作用。從知識(shí)、能力、素質(zhì)3個(gè)方面入手,構(gòu)建礦業(yè)系統(tǒng)工程課程教學(xué)內(nèi)容體系,增強(qiáng)礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生的理論素養(yǎng)和專業(yè)實(shí)踐能力,提升課堂教學(xué)與行業(yè)需求的匹配度,服務(wù)礦業(yè)工程“雙一流”學(xué)科建設(shè),為推動(dòng)礦業(yè)的智能化、綠色化發(fā)展培養(yǎng)新生力量,為滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求輸出優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才。

2 礦業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑分析

新工科背景下礦業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)具體路徑如下:挖掘“四史”視域下中國(guó)礦業(yè)發(fā)展史中的思政素材,培養(yǎng)礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生的使命感;分析礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中的沖突,提出針對(duì)性的調(diào)整方法;探索科技繪圖訓(xùn)練啟導(dǎo)路徑,培養(yǎng)礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新力;構(gòu)建以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)的礦業(yè)系統(tǒng)工程教學(xué)內(nèi)容體系,融入課程教學(xué)實(shí)踐。具體思路,如圖1。

圖1 新工科背景下礦業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)與教學(xué)方法總體路徑

2.1 使命感培養(yǎng)路徑

將“四史”與中國(guó)礦業(yè)發(fā)展史結(jié)合起來,在“四史”視域下領(lǐng)略中國(guó)礦業(yè)發(fā)展歷程,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)“四史”和了解中國(guó)礦業(yè)發(fā)展史具有重要意義。首先,在礦山生產(chǎn)或聯(lián)合培養(yǎng)基地項(xiàng)目一線,結(jié)合礦山實(shí)際情況講授礦山設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)等技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展方向,使學(xué)生更加具象地認(rèn)識(shí)礦業(yè)的發(fā)展歷程。其次,組織學(xué)生觀看礦山和相關(guān)企業(yè)的宣傳片,收集閱讀《礦山志》等資料,深入作業(yè)一線,引導(dǎo)學(xué)生用“四史”的視域去梳理礦業(yè)的發(fā)展歷程,深化對(duì)礦業(yè)史的認(rèn)識(shí)。同時(shí),在課堂授課中,組織開展“四史”與中國(guó)礦業(yè)發(fā)展史學(xué)習(xí)情況的多媒體展示,并設(shè)立專題進(jìn)行辯論和討論,深化學(xué)生對(duì)“四史”的認(rèn)識(shí)和理解;結(jié)合“小我融入大我,青春奉獻(xiàn)祖國(guó)”的家國(guó)情懷,加強(qiáng)礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生“躬耕礦業(yè)、強(qiáng)國(guó)有我”的使命感和責(zé)任感;引導(dǎo)學(xué)生間的交換學(xué)習(xí)討論,通過“四史”和礦業(yè)史的交叉學(xué)習(xí),深化礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生青春奉獻(xiàn)祖國(guó)的價(jià)值感、責(zé)任感和使命感。具體路徑,如圖2。

圖2 礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生使命感培養(yǎng)路徑

2.2 沖突調(diào)整路徑

在學(xué)生培養(yǎng)過程中,存在認(rèn)知和實(shí)踐、積累和突破、創(chuàng)新和應(yīng)用的沖突,具體的調(diào)整路徑,如圖3。

圖3 基于沖突調(diào)整的創(chuàng)新力培養(yǎng)模式

2.2.1 認(rèn)知與實(shí)踐的沖突化解

認(rèn)知是獲取知識(shí)的過程,是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。實(shí)踐是改造世界的物質(zhì)活動(dòng),是將認(rèn)知轉(zhuǎn)變?yōu)榧寄艿闹匾緩健＝?jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí),學(xué)生會(huì)積累大量的專業(yè)知識(shí),但這些知識(shí)點(diǎn)大多零散、廣泛、不深入。由于缺乏與實(shí)際應(yīng)用情境的聯(lián)系,這些知識(shí)很難形成穩(wěn)固的知識(shí)結(jié)構(gòu)和記憶網(wǎng)絡(luò),容易被遺忘,更無法應(yīng)用于解決實(shí)際問題。盡管大三大四可能會(huì)進(jìn)行一些社會(huì)實(shí)踐和專業(yè)實(shí)踐活動(dòng),但往往都比較寬泛,僅限于認(rèn)知實(shí)習(xí)的層面。導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)后進(jìn)入工作或研究生階段時(shí),經(jīng)常遇到本科階段學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)找不到用武之地、所學(xué)與實(shí)際需求脫節(jié)、動(dòng)手實(shí)踐能力薄弱等問題。因此,認(rèn)知與實(shí)踐之間存在沖突。

為調(diào)整認(rèn)知與實(shí)踐的沖突,就需要讀萬(wàn)卷書和行萬(wàn)里路協(xié)調(diào)發(fā)展,引導(dǎo)學(xué)生積極參加現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐項(xiàng)目,在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題,并找到解決問題的突破口。然后,有針對(duì)性地豐富專業(yè)知識(shí)和技能以解決問題,并且通過解決具體問題深化對(duì)知識(shí)的理解。這樣,從認(rèn)知到實(shí)踐,再由實(shí)踐到認(rèn)知,循序漸進(jìn)并攀登式提高,建立牢固的、開放的認(rèn)知與實(shí)踐關(guān)聯(lián)記憶網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 積累到突破的過程蛻變

隨著認(rèn)知和實(shí)踐的不斷深入,學(xué)生在某個(gè)方向積累的專業(yè)知識(shí)會(huì)不斷增多。然而,這些知識(shí)大多是已有認(rèn)識(shí)的學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用。如何從實(shí)踐積累中發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)問題、對(duì)現(xiàn)存問題有新的科學(xué)認(rèn)識(shí)或者如何開發(fā)新的技術(shù)用于解決工程問題,實(shí)現(xiàn)從積累到創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變,將是學(xué)生階段必須過渡好的一個(gè)過程。因此,積累與創(chuàng)新之間存在沖突。

為調(diào)整積累與創(chuàng)新的沖突,需要積微成著和推陳出新協(xié)調(diào)發(fā)展。以實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的科學(xué)問題為導(dǎo)向,運(yùn)用積累的認(rèn)知深入剖析,找出問題的內(nèi)核,確定深入研究的突破點(diǎn)和主攻方向,從而獲得新的認(rèn)識(shí)或開發(fā)新的技術(shù)方法,從而完成從積累到突破的過程蛻變。

2.2.3 創(chuàng)新與應(yīng)用的銜接過渡

面向國(guó)家重大需求,學(xué)生們聚焦科學(xué)難題,銳意創(chuàng)新,會(huì)取得一些創(chuàng)新性成果。然而,這些創(chuàng)新性成果大多是針對(duì)某個(gè)具體的工程問題或者前人提出的科學(xué)問題展開研究而獲得,對(duì)其他工程的適用性,是否能夠推廣應(yīng)用,將成為新的挑戰(zhàn)。因此,創(chuàng)新與應(yīng)用之間存在沖突。

為調(diào)整創(chuàng)新與應(yīng)用的沖突,就需要學(xué)而優(yōu)則創(chuàng)和學(xué)而優(yōu)則用協(xié)調(diào)發(fā)展。將創(chuàng)新性研究成果應(yīng)用于實(shí)際工程,解決工程實(shí)際問題,從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與應(yīng)用的銜接過渡。

2.3 創(chuàng)新力培養(yǎng)路徑

創(chuàng)新力是指學(xué)生能運(yùn)用知識(shí),在研究中合理提出問題、科學(xué)認(rèn)識(shí)問題、深入分析問題、正確解決問題的能力[7],是教育的重要內(nèi)容[8],對(duì)提升國(guó)家未來人才競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義[9]。

科技論文繪圖是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新力的重要載體,也是學(xué)生創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新性成果的重要體現(xiàn)方式。科技論文繪圖主要包括4類圖片:表示示意信息的示意圖、用數(shù)碼產(chǎn)品拍攝實(shí)物情景的實(shí)物圖、展現(xiàn)數(shù)值模擬軟件結(jié)果的數(shù)值模擬圖、展現(xiàn)數(shù)據(jù)分布情況及相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)圖。每種類型的圖片都有相應(yīng)的繪圖要求和技巧,并有適用的繪圖軟件。為確保科技論文中的圖片恰當(dāng)、美觀,并準(zhǔn)確傳達(dá)自己的想法和創(chuàng)意,需要了解各種繪圖軟件的特長(zhǎng),選擇適合的軟件來繪制相應(yīng)的圖片。在科技繪圖訓(xùn)練啟導(dǎo)過程中,需要向?qū)W生傳授各類圖片的繪圖技巧,可以開展一系列的科技繪圖講座,引導(dǎo)學(xué)生以思維導(dǎo)圖的方式傳遞和梳理自己的新想法、新思路,并讓學(xué)生對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)問題進(jìn)行深刻且富有創(chuàng)造力的思考,幫助學(xué)生找到解決問題的關(guān)鍵因素或環(huán)節(jié),使學(xué)生能夠用科技圖片來準(zhǔn)確地表達(dá)研究背景、科學(xué)問題、研究?jī)?nèi)容、研究方案、創(chuàng)新性成果及應(yīng)用前景,從而提高學(xué)生的創(chuàng)新力。

2.4 課程建設(shè)路徑

礦業(yè)系統(tǒng)工程概論作為礦業(yè)工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課,對(duì)于鞏固學(xué)生的知識(shí)體系、培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力和提升學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要意義。本文從知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)3個(gè)方面構(gòu)建以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)的礦業(yè)系統(tǒng)工程課程體系。建設(shè)路徑,如圖4。

圖4 以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)的礦業(yè)系統(tǒng)工程課程建設(shè)路徑

(1)構(gòu)建完整合理的礦業(yè)系統(tǒng)工程知識(shí)體系,促使學(xué)生理解和掌握系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、系統(tǒng)分析等重要的基本概念及其子概念。重點(diǎn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)分析的基本原理,正確理解系統(tǒng)工程方法論;了解系統(tǒng)工程常用模型和技術(shù)的功能、原理、使用條件及初步應(yīng)用;掌握系統(tǒng)評(píng)價(jià)與決策的原理和典型方法;系統(tǒng)地掌握礦業(yè)工程專業(yè)所需的工程基礎(chǔ)知識(shí)及礦業(yè)生產(chǎn)過程中的基本方法;熟悉礦床開采、礦井通風(fēng)等知識(shí);初步掌握礦山設(shè)計(jì)與規(guī)劃、礦山生產(chǎn)工藝、礦山管理系統(tǒng)優(yōu)化方法;能夠運(yùn)用系統(tǒng)工程理論與方法分析礦業(yè)系統(tǒng)工程問題。在礦業(yè)系統(tǒng)工程授課過程中,穿插“四史”和中國(guó)礦業(yè)發(fā)展史的相關(guān)內(nèi)容,將其與礦業(yè)系統(tǒng)工程的發(fā)展過程相融合。

(2)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和著重創(chuàng)新的思維能力,使學(xué)生掌握系統(tǒng)工程的基本方法和工具,以解決礦業(yè)系統(tǒng)工程問題。使學(xué)生在系統(tǒng)思維的指導(dǎo)下,能夠針對(duì)復(fù)雜礦業(yè)工程問題制訂解決方案,設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)和工藝流程,并在各環(huán)節(jié)中展現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí),以及適應(yīng)發(fā)展、不斷學(xué)習(xí)的能力,拓寬其知識(shí)面,使其能夠運(yùn)用系統(tǒng)思維分析和解決問題。在課程中增加科技繪圖專題,提高學(xué)生的科技繪圖能力,提升繪圖技巧,以科技繪圖促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思考能力。此外,在礦業(yè)系統(tǒng)工程教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生解決認(rèn)知與實(shí)踐、積累與突破、創(chuàng)新與應(yīng)用等具體沖突的能力。

(3)在教學(xué)中,深入挖掘馬克思主義哲學(xué)、新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想、中國(guó)共產(chǎn)黨黨史、新發(fā)展理念以及創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略中的系統(tǒng)觀念和系統(tǒng)思想,注重專業(yè)思政教育,啟發(fā)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同、文化自信和愛國(guó)情懷,深化礦業(yè)工程專業(yè)學(xué)生青春奉獻(xiàn)祖國(guó)的價(jià)值感、責(zé)任感和使命感,最終實(shí)現(xiàn)立德樹人與專業(yè)人才培養(yǎng)的有機(jī)融合。

3 結(jié)論

(1)從思政教育、沖突調(diào)整、科技繪圖、教學(xué)融入4個(gè)方面分析礦業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)策略,以期分別實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、態(tài)度養(yǎng)成、技能訓(xùn)練、課程建設(shè)4個(gè)目標(biāo),可為新工科背景下礦業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供策略參考。

(2)開展礦業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑分析,具體提出使命感培養(yǎng)路徑、沖突調(diào)整路徑、創(chuàng)新力培養(yǎng)路徑、課程建設(shè)路徑,可為新工科背景下礦業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供方法參考。

(3)構(gòu)建以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)的礦業(yè)系統(tǒng)工程課程體系,從知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)3個(gè)方面,將礦業(yè)使命感價(jià)值引領(lǐng)、礦業(yè)科技創(chuàng)新態(tài)度養(yǎng)成、礦業(yè)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)傳授、礦業(yè)系統(tǒng)實(shí)踐技能訓(xùn)練等融入礦業(yè)系統(tǒng)工程課程教學(xué)中,鞏固學(xué)生知識(shí)體系,培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力,提升學(xué)生綜合素質(zhì),為礦業(yè)工程提供創(chuàng)新人才,助力礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。