《矿山压力与岩层控制》课程设计教学改革与实践

吴仁伦+杨胜利

摘要：《矿山压力与岩层控制》课程设计是采矿工程专业学生重要的实践环节之一，对学生从事理论研究和工程实践具有重要意义。针对目前《矿山压力与岩层控制》课程设计中存在的不足，论文从题目及其分配方式设置、时间安排、设计综合考虑意识、设计创新性、成绩判定、教师指导模式等方面进行了调整与改革。改革实践结果显示，学生在课程设计过程中的积极性、自主性、创新性、独立分析能力及理论运用能力均有一定程度的提高。

关键词：矿山压力与岩层控制;课程设计;教学改革与实践

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）06-0139-02

矿山压力与岩层控制以矿山岩石力学为基础，与矿山工程、采矿工艺等理论密切结合，是具有一定特色的岩层控制理论和工程实践体系的基础理论学科与工程技术学科互相交叉互相渗透的独立分支学科[1]。《矿山压力与岩层控制》是采矿工程专业学生以后从事煤矿行业理论研究和工程实践的必备课程。课程设计是将课程理论转化为课程实践的“桥梁”，同时也是实践教学和大学本科教学中的一个重要环节[2-3]。《矿山压力与岩层控制》课程设计是采矿工程专业学生一项重要的之间环节。近年来，用人单位、企业机构反馈了采矿工程本科生在矿山压力与岩层控制方面理论基础较为扎实，但结合实际生产情况和具体问题的分析、设计和应对能力略有欠缺的整体情况。随着信息、机械、控制等多领域的技术革新，《矿山压力与岩层控制》课程设计也同众多理工科专业课程一样，在遵循基础原理的前提下，不断尝试改革与实践新型教学模式，以此促进学生在具备充足的知识储备基础上扩充专业性强、技能水平高、多层面的实践能力。

一、当前课程设计存在的问题

问题是改革之“眼”，在《矿山压力与岩层控制》课程设计的辅导和考核中主要存在以下问题。

1.题目及其分配方法设置相似。为了避免学生相互抄袭，现有课程设计大纲中列出了煤层采深、煤层厚度和顶底板岩性等18个详细的指标及相应的取值范围和选取原则供学生自行选择，虽然实际设计过程中学生所选取参数虽各不相同，但是仍有极大的相似性，设计说明书和设计图纸抄袭现象较多，限制了学生创新能力和独立思考、工作能力的培养。

2.时间安排过于紧迫。本科生的《矿山压力与岩层控制》课程设计一般安排第五学期期末（理论知识学习结束后），设计时间为一周。学生要在较短的时间内接受设计任务、理解设计内容、查阅相关资料、完成相关分析和计算、编写设计说明书和绘制设计图纸，难度相对较大。调查发现，时间紧迫是造成学生相互抄袭的原因之一。

3.设计过程缺乏综合考虑的意识。采矿工程专业各类设计均不是独立存在的，设计过程中需要做到综合考虑，兼顾各个系统才能保证设计参数的合理性和实用性。《矿山压力与岩层控制》课程设计中大部分学生在设计中都难以做到综合考虑和“瞻前顾后”，经常出现设计参数前后矛盾的现象，如：回采巷道断面设计时未能综合考虑设备、通风、行人、管路敷设等情况，设计所确定的参数往往偏小。

4.学生运用新理论、新技术、新工艺的意识不强，设计内容缺乏创新。大多数学生在设计过程中未能充分利用学校提供的图书和网络资源，仅仅以教材为参考资料，但由于教材自身性质所限，不可能涵盖本专业所有的新理论、新技术、新工艺以及设计的相关规定，造成了学生设计过程中不易选择合适的理论、方法及相关设计规范，设计内容易出现错误。同时，设计说明书中选用的理论、方法等基本雷同，未能结合设计题目的具体条件进行有效分析和选择，设计说明书千篇一律，缺乏创新。

5.成绩判定方式落于陈旧。以往成绩判定方式主要是以学生的设计态度、设计说明书和图纸的完成质量为依据，忽略了学生对设计内容的领悟和掌握情况，与课程设计的核心目的不符。

6.教师指导模式有待改进。课程设计教师指导现有模式为：设计任务布置—讲解注意事项—检查出勤情况和设计进度—单个学生答疑—批改设计说明书及图纸。这种模式造成指导教师对同样问题或错误的重复讲解与说明，既加重了教师工作量，又增强了学生对教师指导的依赖性，减弱了学生的自主性和创新性，对综合能力培养极其不利。

二、课程设计教学改革与实践

1.建立选题题库。充分利用多年来我校采矿工程专业本科生毕业设计所积累的现场实际工程资料，进行提炼、加工、整理，建立《矿山压力与岩层控制》课程设计选题题库，并将题目根据围岩结构、埋深、采高、瓦斯等条件进行分类，目前已建立的题库中包含不同开采条件的题目达100余份。课程设计的题目采用随机分配的方法，确保每个学生的题目不重复，而且有其特有的地质和开采特征。通过题库的建立，可以实现《矿山压力与岩层控制》课程设计真正结合工程实践，为学生提供独立思考和设计的基础条件。

2.调整课程时间安排。通过综合调研、课程设计任务分析，对课程设计任务下达时间、开始时间和持续时间进行优化调整，在《矿山压力与岩层控制》课程开始的时候下达设计任务，使学生了解课程设计的内容、设计要求、注意事项、考核要求等。学生可以先带着任务进行理论知识的学习，在学期末再集中进行课程设计。这样既能提高学生课堂学习的积极性，又能提供充足的时间供学生对课程设计题目进行深入思考和分析，进而提高课程设计的效率和效果。确保学生有充足的时间接受设计任务、理解设计内容、查阅相关资料、完成相关分析和计算、编写设计说明书和绘制设计图纸。

3.优化成绩判定方式。调整各种评判方式所占比重，制定详细的实施方案。兼顾设计过程和设计结果，建立科学合理的课程设计成绩判定体系。课程设计的目的之一是培养学生将理论知识运用于工程实践的能力。因此，考核的侧重点应放在学生独立完成课程设计的情况，以及对理论知识的理解程度和运用情况。原有的考核方式是递交课程设计说明书，根据设计说明书的完成情况确定成绩，这种方式既无法考核学生是否独立完成设计，更无法考核学生将理论运用于实际的情况。为此，对原有考核方式进行改革，建立“设计说明书+设计答辩”的考核模式，二者所占成绩分值比例分别为60%和40%。通过学生答辩的环节，可以了解学生对知识的掌握程度，以及准确运用知识点的情况。

4.改革教师指导模式。坚持“学生设计为主，教师指导为辅”的原则，充分发挥教师的指导作用以及学生设计的主动性和创新性。根据题目类型将学生划分为3～5人一组，对题目进行分析讨论，充分激发学生的积极性、自主性和创新性，通过小组分析讨论分别独立完成设计。同时，利用设计教室和通讯平台（微信、QQ、飞信群等），建立现场和在线两种答疑模式，将单个学生答疑改革为集中答疑，可就设计过程中出现的问题进行集中解答，从而提高指导效率。通过在线答疑平台的建立，学生可以反复查询答疑记录，加深对设计难点的理解，指导教师也可有效收集学生在设计过程中普遍存在的问题，及时掌握学生理论知识及实践操作的薄弱点，为后续进一步完善课堂授课和课程设计环节奠定一定基础。

5.培养学生自主学习能力。通过文献查阅、成功案例学习、向资深教师请教等手段，培养学生资料查阅、分析问题解决问题等方面的主动性和积极性。首先，激发学生的学习兴趣。指导教师先以相关科学技术研究现状介绍和案例分析等手段，让学生了解到课程设计的重要性，使他们明白自己所做的课程设计并非是纸上谈兵，而是对实际生产中安全、经济等方面都具有重要意义的一项工作，激发责任感，从而促进他们对设计内容深入的了解和学习的兴趣。其次，培养学生自主学习的意识和能力。科学技术在不断发展，采矿科学也是如此。因此，学生在课程设计中所需要用到的理论、方法、工艺等，不能仅仅局限于教材所介绍的相关内容，而是鼓励学生根据题库中实际设计题目尽量采用新的理论、方法和工艺。这就需要学生阅读一定的前沿科技文献，从中获取所需内容。“授人以鱼不如授人以渔”，指导教师应提前教会学生查阅资料文献的途径、方法和技巧，让学生自主地“动”起来。同时，定期检查学生对资料文献的阅读情况，结合设计题目进行分析，选择与题目相适应的内容运用到设计中。通过以上能力的培养，基本可以培养学生“查—阅—析—用”的自主学习模式。

三、结论

通过教学改革，将《矿山压力与岩层控制》课程设计中以传统的假定条件参数为主转变为以煤矿企业生产中工程实践数据为主，建立《矿山压力与岩层控制》课程设计选题题库，并建立了一套完善的课程设计选题题库及题目分配方法。同时，合理调整了课程设计教学体系和组织模式。通过对企业具体项目的研究，学生表现出浓厚的钻研热情、加深了理论知识的理解内化;培养学生独立思考、分析问题、解决问题、计算和设计等能力;培养学生设计说明书编写和设计图纸的绘制能力，更符合矿业人才培养的要求，为毕业设计以及毕业后从事煤炭工作奠定良好的基础，使其能够为煤炭事业发展做出更大的贡献。同时，也可以为其他院校开设《矿山压力与岩层控制》课程设计提供参考依据。

课程设计教学组织模式的改革，确立了“学生设计为主，教师指导为辅”的思路。教师的角色从知识的传授者、教学的组织领导者转变成为学习过程中的咨询者、指导者和伙伴。这并非意味着教师地位与价值的弱化，相反，教师的作用和责任更加重大，对教师提出了更加全面和更高的要求。

参考文献：

[1]钱鸣高，石平五，许家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.

[2]汤智林，韩龙君.课程设计教学环节的有效控制[J].廊坊师范学院学报，2008，8（3）：28-30.

[3]刘敦文，杨光.安全工程专业实验课研究性教学与创新型人才培养[J].中国安全科学学报，2010，20（5）：157-161.