研究生课程“高等采矿学”教学特色及过程建设

余伟健 袁超 吴海

[摘 要] 为提高矿业工程学科研究生课程“高等采矿学”的教学效果，结合笔者教学经验，以湖南科技大学矿业工程学科为例开展了“高等采矿学”课程教学特点及建设情况的分析。首先，在该课程特色的基础上阐述了主要的教学内容，既具有采矿工程学科的传统性，又突出高水平科研成果特点，并具备培养单位本身的学科优势特色;然后，讨论了课程案例库与教学资源建设方面的情况，认为应建立健全具有学术特色案例库，并合理规划专业教材建设。同时，分析了近年来本课程的教学团队建设，充分发挥 “传、帮、带”作用，创建高水平教学队伍。最后，总结了本课程的考核方式与过程管理，认为重在增强教师与学生的互动环节，才能达到提高研究生学习积极主动性。

[关键词] 研究生;矿业工程;课程教学;教学研究与改革;科研优势

[中图分类号]G642   [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2020） 10-0105-03

对于矿业工程研究生来讲，国内培养单位大多都开设了“高等采矿学”课程。这门课程主要讲述矿业工程领域中最新发展技术，既与本科生阶段学习的“采矿学”是一脉相承的，体现了采矿工程基础技术的讲授，同时，又是对原有学习的提升，深入地讲授了国内外最新技术与理论。实际上，每个培养单位在安排和讲授“采矿学”这门课程时，其偏重点和核心内容均有所差异。主攻金属矿山学科的培养单位主要针对硬岩采矿技术与理论开展研究。例如，北京科技大学童光煦教授出版的《高等硬岩采矿学》，主要讲述硬岩开采的经济评价、岩石力学、露天开采、地下采矿方法，以及其他相关内容等;而煤炭院校主要讲述煤炭开采相关岩层控制、经济管理、开采新方法等相关内容。因此，各培养单位在本科采矿专业课程学习的基础上，系统地介绍了最新采矿理论、方法、工艺的进展，并总结现代采矿科学、技术和工程的成就，为今后从事教学、研究、设计、管理等工作奠定宽广的专业基础知识。

近年来，在学科建设及学校的大力支持下，湖南科技大学矿业工程学科取得了质的飞越发展，立足江南，面向全国，以南方煤矿为主要工程背景，开展了卓有成效的科学研究，破解了一系列理论与技术难题，取得了一大批创新成果，形成了以复杂煤层开采、煤矿灾害预防与控制、岩石力学与岩层控制、地表沉陷控制与保水开采、矿山职业健康与环境控制等5个主要研究方向，为煤炭工业的技术进步及矿山安全状况的改善做出了重要贡献。在面向研究生讲授“高等采矿学”时，和其他课程一样，必须要不断根据学科发展动态与该领域最新技术相结合，有启发性地为研究生由浅入深地讲解，其主要培养目的是扩大矿业工程研究生专业视野，以提高硕士研究生课程教学的实效性和科研创新能力，是培养研究生立志成才目标的重要专业课程。

相关研究均表明，研究生的科研创新能力与课程教学有非常重要或直接的关系，通过近年来对“高等采矿学”课程的讲授和体会，分析了该课程的教学特色和在教学过程中的改革成效。

一 课程主要特色

本课程是根据各个培养单位而设置了自己的培养目标和内容，但一般均有如下主要特点：

第一，本科基础知识的连贯性。作为“高等采矿学”这门课程，它是本科阶段“采矿学”等课程的延续和深入，而且在一定程度上有交叉。本科生重点学习了采矿工程中一些基础技术和工艺，其目的是培养本科生采矿工程设计、施工、管理和科研等的初步能力，系统掌握从事本专业工作的基本技能，重在基础知识，并具有广泛性。而研究生阶段主要培养目标是专门培养能够从事研究采矿工程当中某一理论科学、技术难题或新工艺等的高级技术人员，具有专业性。因此，“高等采矿学”课程既是本科阶段“采矿学”及相关课程的延续，又更高层次地反映本学科最新发展体系。

第二，科研创新成果的突出性。“高等采矿学”课程在国内并没有统一的教材，培养单位均是根据自己研究特色和要求而设置的。由于是面向研究生人才培养的，该课程应该体现出最新科研创新成果，反映学科发展动态和前沿技术。例如：湖南科技大学矿业工程研究生“高等采矿学”的教授内容每两年修订一次，尤其是将近几年的无煤柱开采技术、矿山生态修复与地表沉降防治、智能开采技术、矿山物联网与现代监测技术以及超大采高综采技术及装备等最新技术加入本课程的讲授中。还融入了采矿工程与技术的前沿发展及展望的讲授，例如，太空采矿、深海采矿和地下深部资源开采等所面临的重大科学问题，引导学生思考未来采矿的发展趋势和技术难题。

第三，培养单位学术成果的特色性。一直以来，湖南科技大学矿业工程是学校最具传统、最有特色和最能代表水平的学科，以国家需求为导向，以解决南方矿区重大科技问题为目标开展科学研究，形成了岩石力学与岩层控制、复杂条件煤层开采、地表沉陷控制与矿井防治水、煤炭资源利用与矿山环境控制等稳定的研究方向，产生了一批标志性研究成果。针对研究生“高等采矿学”课程，除了讲授国内外公认的新技术和新理论，该课程还较为系统地讲授了复杂地质条件下的开采技术系统。目前已形成了较为完善的教学案例库，在研究生充分认识矿山开采的复杂性、思考解决复杂工程问题的能动性和增强从事矿山开采与灾害防治的责任心方面发挥了重要作用。

第四，采矿工程核心基础的系统性。根据课程設置特点及内容，“高等采矿学”课程不但讲授采矿工程传统开采新理论与技术，而且，还讲授围绕矿山工程最新发展的较为全面和系统的知识，涉及矿产开采、矿山灾害、环境保护、岩石力学和资源利用等内容，覆盖了矿业工程技术中的开采相关开采问题与技术。因此，该课程是在本科阶段学习的基础上，结合研究生已经掌握的知识点，以“一纵一横”的具体目标来达到让研究生较为全面地学习矿业工程专业知识。同时，又延续了本科阶段采矿工程知识，深入浅出地讲授了复杂工程问题解决的新理论与新方法、实现安全高效开采新技术与新工艺、贯彻环境友好型绿色开采理念与规划设计等综合性内容与思想。

第五，矿业工程支撑学科的交叉性。“高等采矿学”是一门综合性很强的课程，涉及煤炭开采、金属矿开采、灾害防治、生态环境保护、智能化开采等技术，包含了矿山开采与安全、地下岩石力学与控制、矿产经济与管理、矿山环境与生态修复、机械与智能化、数字成图与规划等知识面。要求授课教师具有广泛的基本知识、专业知识和相关学科的知识，并全面掌握与采矿工程及相关领域的科学理论与技术的新动向。同样，要求学生在掌握采矿基础知识的同时，还应能熟练地掌握基础理论科学、各种力学学科及相关工具等方面的知识。

二 课程主要内容

结合笔者多年的教学经历，将本门课程的主要内容概括为三部分：传统采矿技术与理论、矿山开采新技术与发展、学科优势特色科研成果与新技术。

第一，传统采矿方法与理论。近年来，各个培养单位由于生源问题，有不少其他专业生源的学生也就读矿业工程研究生学位。这些跨专业学生在本科阶段很少或者没有学习过采矿工程相关知识，有必要对这些学生传授较为系统的采矿方法与理论。就煤炭类院校来讲，以《采煤概论》为主要内容，经过4～6个学时，将整个采煤学的核心内容传授给学生，同时，这些学生应更多地利用课余时间去理解和掌握。学习的内容包括：矿井开采的基本概念、采矿方法，包括壁式体系采煤法，柱式体系采煤法和特殊采煤法、矿井的开拓系统和矿井灾害与防治等。

第二，采矿新技术及前沿问题。既然本课程是本科阶段的延续和深入，要求研究生学习和掌握的采矿知识更广泛、更全面和更系统，并且更能代表本专业水平。因此，“高等采矿学”这门课程应该包含目前矿业工程领域中的最新发展。结合笔者多年的教学经历，紧跟采矿技术与理论的最新发展，先后增加和调整了相关内容，尤其是代表采矿技术的最新发展，例如：无人工作面采煤技术、高产高效大（或超大）采高采煤技术、煤层气开采新技术、无煤柱开采新技术、矿山智能化开采技术和矿山物联网技术，等等。还涉及采矿技术的未来发展和前沿问题，例如：太空采矿、海底采矿、流体开采和深部矿开采中的相关问题，等等。

第三，学科优势特色科研成果与新技术。考虑到培养单位的学科特色与优势，该课程还较为系统地讲解了近年来所取得的高水平科研成果，尤其是结合南方矿区，面向研究生展示和讲授了薄煤层综合机械化开采、急倾斜煤层自动化开采、复杂煤层与瓦斯共采、巷道围岩控制、矿山生态修复等标志性研究成果，一般每一个专题安排2～4个学时进行系统的讲授，并以引导式的提问进行研讨教学。

三 课程案例库与教学资源建设

“高等采矿学”是一门综合性和专业性并重的课程，在教学过程中除灌输传统开采技术之外，还针对工程中出现的开采难点和新技术应用开展案例启发式教学。因此，选择合适的教学内容对培养研究生学科前沿问题的创新思考是非常重要。近年来，培养单位加大了课程资源及科研成果转化等的建设。

第一，学术特色案例库的建设。为了激发研究生们的学习兴趣，充分调动实际工程问题思考的能动性，在教学过程中，授课教师按照教学要求，选择一个具体工程，制订出一道典型案例的工程解决方案，在教学过程中提出问题，研讨解决问题的方法，并给出具体设计方案。

目前，所形成的课程专题内容主要有薄煤层开采新技术、无煤柱开采技术、矿山智能化开采、矿区环境友好型及生态修复、复杂地质条件下矿井开采的围岩控制问题等案例。其中，薄煤层开采新技术主要讲述南方矿井薄煤层开采特点、目前薄煤层综合机械化开采水平及应用成功实例，以及发展趋势;无煤柱开采技术主要内容包括沿空掘巷及留巷最新发展、巷旁充填与支护技术、充填开采技术，以及无煤柱自成巷开采技术等;矿山智能化开采涉及矿山企业信息化与数字矿山，以及国内外典型智能化生产矿井技术实例等。

第二，系统的专业教材建设。“高等采矿学”课程既具有通识性，又限制于采矿工程专业。国内各个培养单位针对该研究生课程的教学没有出版统一教材。目前，本学科将计划出版反映“高等采矿学”课程的通识性专业教材，要求能够反映矿业工程最新研究成果的发展以及特色研究成果，能够使研究生结合矿业工程专业特点更快地掌握研究和分析采矿领域新技术、新理论和新材料的发展。

四 课程教学团队建設

第一，合理构建了教学队伍。以学术带头人为责任人，成立了绿色开采与岩层控制教学团队，主要承担包括“高等采矿学”等课程在内的研究教学任务。团队成员全部具有博士学位，均主持过国家级科研项目或省部级教研教改课题，对研究生的培养与教学具有丰富的经验。

目前，承担“高等采矿学”这门课程的教学任务是“一中一青”2位教师。其中，一位具有教授职称，在矿业工程领域中的学术影响力较高，承担研究生培养和教学工作多年，尤其是讲授了近10年的“高等采矿学”理论授课。另一位是青年教师，具有中级职称和博士学位，对研究生教学与培养有创新思维，能够愉快地接受教学任务。在这种“一中一青”教学团队模式下，保证了本门课程教学的创新性和继承性。

第二，充分发挥了“传、帮、带”作用。对于学科的发展和建设来讲，人才队伍的可持续性尤为重要，一门课程更是如此。在具体实施过程中，主要是充分发挥了“一中一青”模式下的“传、帮、带”作用。由授课经验丰富并具有教授职称的中青年学术带头人带领年轻教师一同为研究生讲授本课程内容。一是年轻教师必须要求是本专业且已经取得相关研究成果的具有博士学位的教师;同时，还应对矿业工程开采前沿具有较为全面的了解和理解。二是要求年轻教师与研究生一起参加中青年教授讲课，学习教授讲课经验和方法，理解本课程的教学目的和意义。三是教学团队带头人对年轻教师在本课程教学的工作进行规划，首先安排其面向研究生讲授较为熟悉的内容，如传统采矿方法与理论;之后结合其授课效果，再慢慢让其进行主体内容的讲授，同时要求不断总结自己的讲授经验，完善相关教学方法与方式，形成自己的教学特色模式，甚至可以规划编写教材。通过这些措施，达到了“传、帮、带”的效果，在团队负责人的带领下，年轻教师逐渐成长为教学与科研骨干，保证本门课程和教学工作的良性发展。