矿业工程国家级实验教学示范中心“五化一体”建设模式探索与实践

陈 静， 刘伟韬， 刘 音， 秦忠诚a，， 张培森a，， 刘进晓a，

（山东科技大学a.矿业工程国家级实验教学示范中心；b.安全与环境工程学院；c.能源与矿业工程学院，山东青岛266590）

0 引 言

矿业工程国家级实验教学示范中心（以下简称“中心”）是教育部批准建设的矿业类国家级实验教学示范中心。自立项以来，中心紧紧围绕矿业工程，主动将自身发展与国家发展战略目标相统一，明确“坚持以人为本、以培养大学生实践创新能力为核心”的实验教学理念，提出以“优化实验教学体系”“提升实验教学内涵”“创新实验教学方法”“提高实验队伍水平”“规范中心运行管理”五大内容为建设重点的发展思路。通过近5 年的建设发展，中心现已建成集“系统化、过程化、模块化、专业化、规范化”为一体的“五化一体”式国家级实验教学示范中心，为矿业工程学生创新精神和工程实践能力培养提供了坚实保障。

1 创新能力培养体系优化

创新能力培养是国家级实验教学示范中心开展实验教学的主要职能，是人才培养的重要载体［1-3］。中心依托山东科技大学矿业工程学科在“矿山压力与岩层控制”“矿井特殊开采”等方向上形成的自身研究特色和优势，围绕实践创新能力人才培养目标，统筹实验教学内容类别，规划构建了“递进式”创新能力培养实验教学体系（见图1）。该体系为培养“基础能力扎实、综合能力过硬、创新能力突出”的矿业工程优秀人才指明了各阶段努力方向。

图1 矿业工程“递进式”创新能力培养实验教学体系

2 实验教学内涵提升过程化

为了提升实验教学内涵［4-6］，中心针对“教与学”的主要过程专门制定了“四新”实施方案，如图2 所示。即，改革和优化矿业工程特色课程体系，做到“实验教学大纲新”；将科研成果和企业成就转化为实验教学内容，做到“实验教学内容新”；调动学生参与实验的主动性和积极性，做到“实验过程思路新”；鼓励教师灵活多样化体现教学效果，做到“实验考核方法新”。在该方案实施过程中，教师们集思广益，涌现出了不少好的做法，如实验考核更加灵活，实行“必做实验”与“选做实验”相结合的得分制考核办法，既保证了专业主干实验的熟练掌握，又通过“选做实验”拓宽了学生综合能力培养；在实验过程上，通过“实践应用”与“自主创新”相结合，激发了学生的自主能动性。

图2 “四新”实施方案

3 实验教学方法模块化

针对在实验教学中起到关键作用的“实验课堂”［7-9］，探索建立了“三阶段三模块式”实验课堂教学模式［10］，如图3 所示。该教学模式根据实验项目性质及达成效果不同，将教学过程划分为“认知求证”“实践综合”“拓展创新”3 个模块，实现在内容及知识要求上由浅入深，在教学方法上由单一到多样，在教学手段上由“静态的被动实验”到“动态的主动实验”转变，充实了学生实践及创新能力递进式培养的具体内容。该模式在“矿井通风与安全”“采煤概论”“矿井水害防治”“环境工程”等课程的实验教学中进行了试点，教学效果良好。

图3 “三阶段三模块式”实验课堂教学模式

4 实验队伍水平专业化

教师队伍建设，中心采取“培训进修”“专职引进”“兼职聘任”等一系列措施致力于建设一支专业化的实验教师队伍。依托学校“菁英计划”“山海英才”“教学名师工程”“青年教师导航计划”等鼓励实验教师积极提升自身教学及科研水平；同时，注重发挥校内院士、知名专家的引领作用，借助高校引进、现场聘任等多种途径扩大实验教师队伍［11］。目前，实验教师队伍已扩大为29 人，其中高级职称占52%，有企业现场工作经历占83%，教师队伍全部实现博士化。近年来，中心还十分注重加强教师国内外学术交流，定期选派教师到国内同类高校、国外著名大学以及企业现场进行学习，已有73%的老师有相关经历，有力促进了实验教学水平的提升。

5 中心运行管理规范化

中心各项工作运行实现了“快速、节能”的规范化管理。①采用“实验教学管理系统”对实验教学全过程进行计算机管理，既减轻了实验室管理人员的工作负担，又提高了工作效率和服务水平［12］；②建立“集中管理、协调分配”制度，最大限度优化了实验教学资源配置，着力提高资源利用率；③实行“弹性实验”模式，鼓励学生在完成计划内实验后，结合“研究内容”和“实验时间”自主开展相关“综合实验”或“创新实验”［13］；④开通“开放预约功能”，面向校内及学校周边地区的大、中、小学开放，很好地发挥了中心的区域示范及辐射带动作用；⑤搭建“虚拟仿真实验教学平台”［14-15］，使学生不到现场也能亲身体验到矿山各类灾害事故成因、发展过程及严重后果，弥补了重大灾害事故案例进不了实验室的教学短板。

6 运行成效

中心“五化一体”运行管理模式在近5 年的探索与实践中，总计获得山东省教学成果奖3 项，国家级教学成果二等奖1 项，获批省校级教改项目15 项，出版教材17 部，其中省级获奖教材4 部，发表教学论文40余篇。学生参加全国大学生数学建模竞赛、全国高等学校采矿工程专业学生实践作品大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛等国家级、省部级行业大赛500 余人次，共计获奖达177 项，获国家发明、实用新型专利46 项，学生实践及创新能力明显增强，取得了较为理想的应用效果，具有广泛的推广价值。

7 结 语

矿业工程国家级实验教学示范中心经过5 年的建设与发展，取得了显著的建设成效和长足的进步。探索建立了系统的矿业工程“递进式”创新能力培养实验教学体系，结合矿业工程实验教学内涵，制定了“四新”实施方案，聚焦起关键作用的实验课堂，设计了“三阶段三模块式”实验课堂教学模式，并在相关制度方面进行了改革和完善，目前基本实现了能力培养系统化、内涵提升过程化、教学方法模块化、师资队伍专业化、运行管理规范化的建设目标，其方法及措施既为提升高校本科实验教学质量打下良好基础，也为同类型国家级实验教学示范中心建设积累了经验，做法值得学习与借鉴。今后，中心将继续加强自身建设，争取为高校矿业工程人才培养贡献更大力量。