双碳目标下地方应用型高校煤矿智能化人才培养路径

张爱然，宁掌玄，张 磊，杨东辉

（山西大同大学煤炭工程学院，山西大同 037003）

2014 年中国在《中美气候变化联合声明》中首次提出2030 年实现碳达峰计划。2020 年9 月22 日，习总书记在第75 届联合国大会一般性辩论中宣布：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和[1]。“双碳目标”推动了技术和产业变革朝着信息化、数字化、智能化方向加速演进。

煤矿智能化发展对传统人才培养提出新的要求，同时智能化人才培养为煤矿智能化发展提供人才保障和支撑。万志军等根据中国矿业大学智能采矿工程专业的人才定位、能力素质与知识结构构建了以“智能感知—智能决策—智能控制”为主线的课程体系[2]；刘学生等基于OBE 理念建立了《智能采掘技术基础》课程的混合式教学资源和评价体系[3]；张俊文从培养目标、课程体系、培养过程、评价机制方面探索了智能采矿人才培养模式[4]；刘珊珊针对煤矿高素质人才储备难、现有人员结构与智能化需求不匹配等问题提出校企联动、创新培训等煤矿智能化人才队伍建设措施[5]。这些成果极大地促进了煤矿智能化人才培养，但缺乏对煤矿智能化人才培养路径的整体研究。为此，另辟蹊径，拟从人才培养体系、师资队伍建设、实践教学、培养质量持续改进等方面进行双碳目标下地方应用型高校煤矿智能化人才培养路径探索与实践。

1 煤矿智能化人才的需求及培养意义

随着开采深度的增加，矿山环境变得越来越复杂，重大事故风险增加，导致有意愿在煤矿工作的年轻人不断减少，采矿行业人力资源危机严重。从企业需求来看，现阶段智能化煤矿建设仍然采用传统的管理模式，煤矿缺少智能化专业职能部门、智能化人才培养体系不健全、智能化专业技术人才不足、缺少专业化运维团队。煤炭企业迫切需要发展智能采矿战略以减少井下作业人员，实现安全高效开采。由于师资力量、配套教材、实验室建设、实践基地不足等原因导致煤矿智能化相关人才匮乏，是制约煤矿智能化发展的痛点[6]。

近年来，教育部积极推进新工科建设，利用物联网、大数据、人工智能、自动控制、5G、机器人等高新技术改造升级涉煤类工程专业，培养并造就大批掌握智能采矿技术的高级矿业人才，既是推动国家能源革命和区域经济转型发展的现实需要和必然选择，也是新工科建设对传统涉煤类工程专业改革的必然要求。国家发展改革委、能源局、煤监局等8 部委联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》[7]明确指出：到2035 年，各类煤矿基本实现智能化，构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。国家《能源技术革命创新行动计划（2016—2030 年）》[8]指出：到2050年，全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系，实现煤炭安全绿色、高效智能生产。2020 年5 月，山西省能源局等部门研究制定的《山西省煤矿智能化建设实施意见》[9]，规划目标是：2022 年建成10 座智能化示范煤矿、50 个智能化示范综采工作面；2025 年全省大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化；2035 年各类煤矿基本实现智能化。截至2022 年3 月，全国煤矿数量5 300 处左右，已建成813 个智能化采掘工作面，其中采煤工作面477个，掘进工作面336 个，并且已有29 种煤矿机器人在370 余处矿井现场实现了应用。晋能控股集团煤矿智能化建设提速，挖金湾、晋华宫、麻家梁、马脊梁、燕子山等煤矿先后完成智能化井下综采设备的联合试运转工作，2021 年底已建成24 座矿井54 个智能化综采工作面。

煤矿智能化是以绿色开采、安全开采、科学开采、精准开采为基础，以机械化、数字化、自动化、无人化为目标，融合机器人、人工智能、大数据、工业互联网等技术的综合智能系统，系统中的煤矿开拓、采掘、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程均可智能化运行。在此背景下，高校涉煤类专业的传统培养模式已略显不足，“智能化元素”融入课堂教学、实验教学、实训实习等教学过程势在必行。中国矿业大学（北京）、安徽理工大学于2021 年获批首批智能采矿工程专业；部分高校（中国矿业大学、西安科技大学、辽宁工程技术大学、山西大同大学等）涉煤专业已增设智能化相关课程，如《煤矿智能开采》《智慧矿山与智能采矿技术》等，课程涉及煤炭行业发展现状及趋势、矿山无人智能采掘技术、矿山压力及岩体智能监测、生态环境保护与治理技术等前沿领域。

2 煤矿智能化人才培养路径探索与实践

煤矿智能化人才培养路径如图1。第一做好顶层设计：在充分考虑社会需求和学校定位后，应用OBE 理念制定煤矿智能化人才培养方案（主要包括培养目标、毕业要求、课程体系）和课程教学大纲；第二通过课程和实践教学开展育人活动；第三高水平师资队伍建设，进行顶层设计和实施教学活动都离不开高水平教师队伍的保障；第四持续改进培养过程，提升人才培养质量。

图1 双碳目标下高校煤矿智能化人才路径图

2.1 构建地方性应用型煤矿智能化人才培养体系

（1）人才培养方案。方案制定贯彻OBE 教育理念，采用学校“三平台+集中实践+创新创业”教育模式，通识教育促进学生德智体美劳全面发展，重视多学科的交叉融合、多专业的相互渗透，同时将工程实践能力培养与技术创新创业有机结合，培养具备扎实的专业基础理论知识和工程实践应用能力的高水平应用型人才。课程体系如图2。

图2 双碳目标下高校煤矿智能化人才培养课程体系

（2）课程教学大纲。根据毕业要求和课程支撑矩阵，跨学科组织骨干教师精心选择教学内容并编写教学大纲，同时凝练知识目标、能力目标和素质目标，挖掘思政元素写入大纲。

（3）优选或编著适合应用型高校的煤矿智能化教材。教材是教师教和学生学的主要工具，是学生获得知识、发展智力的。主讲教师积极参与主编中国煤炭教育协会组织的教材《智慧矿山与智能采矿技术》《应急监测与预警》等。

（4）深化教学改革。在学校1310战略指引下，紧抓新工科和高水平应用型大学建设机遇，在现有资源基础上，全面深化应用型教学模式改革，实行课程思政全覆盖，营造三全育人氛围，发挥立德树人效能。构建以学生发展为中心、融合价值塑造、能力培养、知识传承的人才培养体系，充分挖掘课程特色和优势，结合产教融合实践基地进行课程改革和实践实训等。重构课堂教学内容，扩大情景式工程案例教学，改革教学评价体系，充分激发学生学习兴趣，切实提高人才培养质量。

2.2 高水平教师队伍建设

对于应用型人才培养，必须重视师资力量，配备一支师德师风高尚、教学能力过硬、教研水平较高的教师队伍。教师是教育工作的重要引领者，对教育工作的成败具有关键性的引导与指示作用。因此，在当今的教育发展形势下，不断发挥教研组的团队力量，促进每一位教师的专业成长，实现其对教师专业发展规划的建设性和引导性作用显得十分重要[10]。围绕这一目标的实现，根据学校自身实际情况，采取以下3 种措施进行高水平教师队伍建设。

（1）师德师风建设。为涵养教师高尚师德，定期开展师资定向培训和师德师风警示教育，引导教师做好时代的“大先生”。

（2）“双师双能”型教师培养。鼓励教师进行挂职锻炼、国内外高访、学术交流等，通过协助企业开展工作，提升人才培养水平和教学科研能力。在教学过程中培养教师，再借以教师带动学生的培养工作。院校与合作企业沟通，派在岗教师进行现场实践学习，增加教师的实践工作经验，摒弃教学过程的空泛讲授。

（3）引进“行业导师”“银龄专家”“周末教授”。与合作企业协商，聘用具有丰富工作经验和成熟技术的企业人员，为学生讲解最贴近实际生产需要的知识。

2.3 探索贯通式产教融合专业实践新范式

（1）加强实验室建设和开放。为进一步完善和提高实践教学水平和实践创新能力，学院新建煤矿综采智能化模拟训练实验室，用于智能化开采实训实操教学，从演示实践教学、操作技能实训教学和工况综合实训教学三个层面，为煤矿智能化开采课程的实验、实践教学提供坚实保障。该系统根据当前主流智能化综采工艺的应用实况，数字搭建井下智能化综采工作面场景模型，通过操作1∶1比例制作的模拟集控中心和地面控制中心操作面板，完成对高度还原的工作面场景中生产设备的智能控制。系统可实现综采自动化远程集中控制、采煤机全工作面记忆截割、液压支架全工作面跟机自动化与远程人工干预、乳化液保障系统、工作面视频监控功能、设备运行状态监控功能等模拟仿真。

（2）共建实践基地。目前学院与晋能控股、山西神华集团等建立校外实践基地36 个，得到了多家企业的资金和设备赞助，进一步构建高水平产学研用相融的技术创新平台，搭建煤炭智能采掘装备产学研一体化服务平台，加大校企教学科研资源共享力度，充分利用社会需求优势、高校教育资源优势、企业技术研发和产品生产市场化优势等，形成不同主体育人资源的有序有效嵌入，实现院校和企业无缝对接。

（3）加强产教融合暨大学生创新创业训练基地建设。学院建设了煤矿开采与安全虚拟现实创新实训中心，锚杆支护施工工艺虚拟仿真实验（2019 年认定为省级虚拟仿真实验项目）、基于北斗系统的矿山地质灾害防治与生态修复虚拟仿真实验（2021 年获批山西省虚拟仿真实验教学一流建设课程），促进涉煤类专业实习实训改革，强化实践类金课建设，创新应用型人才培养的实践模式，打造“引领学科、特色鲜明”的未来教育和科技创新的新范式。

2.4 全方位持续提高人才培养质量

学院高度重视人才培养质量标准建设，在学校各主要教学环节质量标准的基础上，学院成立院长直接领导的人才培养质量监控与保障机构（图3），建立了《煤炭工程学院教学指导委员会工作制度》《煤炭工程学院教学工作检查实施细则》《煤炭工程学院教师课堂教学规范》《煤炭工程学院学术委员会工作制度》等多项规范人才培养的制度。学院将继续以工程教育专业认证为导向，不断深化教育教学改革，推动学习考核评价机制改革，持续优化人才培养过程，提高人才培养质量。

图3 人才培养质量保障机构

3 结语

（1）“双碳目标”推动了技术和产业变革朝着信息化、数字化、智能化方向加速演进。煤矿智能化发展对传统人才培养提出新的要求，同时智能化人才培养为煤矿智能化发展提供人才保障和支撑。

（2）构建了包含人才培养体系、师资队伍体系、实践教学体系和质量保障体系的双碳目标下地方应用型高校煤矿智能化人才培养路径，以满足煤炭行业智能化发展的人才需求。