采矿工程毕业论文实用13篇

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采矿工程毕业论文

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当前,采矿工程专业本科毕业设计一般要求具有一定的典型性、专业性、合理性和规范性。同时,设计说明书还应达到一定的书写要求,需要达到通俗易懂程度,还应具有一定的解决问题的深度和技术难度。当然,我校对毕业设计要求更高一些,就是需要具有专题研究,该部分要求和毕业设计说明书具有一定的相关性,并具有一定的学术性和创新性等,如果用这样的标准来衡量当前的采矿工程本科毕业设计一般部分(含设计、图纸和说明书)及专题部分,部分学生的设计质量大部分都偏低,甚至有的学生都不能满足最低要求。综上所述,采矿工程专业本科毕业设计存在如下问题:

2.1毕业设计选题简单及内容相近在进行毕业设计选题过程,一般采矿工程专业院校都按照既有模式进行,设计选题题目根据毕业实习矿山为背景,设计题目没有针对性或比较肤浅,有的甚至不科学,重复以前的题目,缺乏对应的研究。这不仅限制了学生主观能动性的拓展,而且阻碍了学生对生产问题、技术创新和解决实际问题的技能培养。

2.2书写功底差毕业设计过程中比较严重的问题是设计说明书的写作能力差,在整个设计过程中,特别是摘要和设计说明书中阐述的设计过程不够严谨,表述不清,很多学生无从下手,不知道如何能把问题解释清楚,把说明书写成记账式说明或敷衍了事的概述。另外,毕业设计说明书的排版格式不规范、结构不合理、条理不清晰、计算错误,甚至有的学生把导师名字都写错,可见学生对本科毕业设计的重视程度和写作功底比较差,需要加强这方面的锻炼。

2.3工程制图漏洞百出毕业设计工程制图要求采矿工程本科毕业生具有较强的绘图能力、空间想象能力和图文表达能力,学生在制图过程中不断提高绘图能力。通过毕业设计,采矿工程本科生能够较为熟练地掌握计算机绘图、手工绘图能力和追求完美的视观感受。但在实际毕业设计过程中,甚至最后提交的毕业设计说明书和设计图纸,还发现很多问题,比如说明书和设计图纸不符合、CAD制图的比例不对应、工业广场留设不合理、代表符号混乱不合要求、矿块布置不合理、通风线路标示错误、平面图和剖面图不对应等。这严重影响整个制图效果,并直接降低了毕业设计的质量。

2.4低级错误多采矿工程本科毕业设计的一个重要不足在于设计中所犯低级错误、原则性错误较多。比如:具有高瓦斯矿井,很多同学没有在设计及说明书中阐述如何抽放瓦斯,更不用说如何实现煤与瓦斯共采等深奥问题;在地面上有构建筑物需要保护区域没有留设保安矿柱;通风系统混乱,污风相互混合,形成不通畅系统等。这些问题都属于采矿工程本科生最容易犯的低级错误,违反了相关安全规程和设计规程,采矿工程专业本科生经常犯这些低级错误,说明学生没有很好地掌握基本理论知识和专业知识,最重要的是将来走向工作岗位如果一直马虎下去将会造成严重的后果。

2.5设计内容高度相似由于扩招等各方面的原因,现在每个毕业设计指导老师都带3-8个毕业生,项目多的老师相对简单,但对于项目少的老师只能给学生为数不多的设计任务,也就说,指导老师给的任务就比较相近。有的同学的毕业设计大部分内容照抄其他同学的,或者从前几届毕业的学生那抄袭和照搬。虽然设计题目不尽相同,但设计内容和说明书高度相似,导致说明书前后表述矛盾、不一致,相似错误频发等等问题。

3问题产生的因素

导致采矿工程本科毕业设计质量低下的原因较多,有学生自身的原因也有指导教师的原因,甚至有外部环境的影响。总结起来有以下几点:

3.1前期准备不充分因为采矿工程专业是一门专业性很强、实践性强的学科,毕业设计前应做好充分准备,包括理论知识和专业知识的复习,经过了认识实习、生产实习和毕业实习的不断进步,应该可以作出质量较高的毕业设计和说明书,毕业设计前期准备不够充分主要表现在:

(1)矿山接受学生实习的积极性不高,指导教师联系实习地点困难,一般靠老师的学生在矿山当了领导以后才能给安排。所以,矿山对学生实习的重视程度不够;

(2)实习经费不足,学校提供的实习经费一压再压,已经完全不能适合经济快速发展的步伐,实习费用已经远远不能满足实习需要;

(3)实习内容不够全面,由于实习经费不足,致使指导教师无奈把实习时间从3周压缩成2周,甚至1周,促使实践性很强的实习不能完全联系实际;

(4)实习过程过于简单,由于实习时间的压缩,导致实习过程相对简单,不跟班实习,不能切实体会理论联系实际的效果;

(5)有些同学对毕业实习和毕业设计积极性不高,采矿工程专业属于高危行业,学生对从事的专业具有一定的厌烦和恐惧感,特别是部分学生毕业后不打算到矿山工作,致使毕业设计和实习成为这些学生的艰巨的任务和负担,使学生在思想和行动上对毕业设计和实习重视的态度不够;

(6)指导教师人员匮乏,难以胜任繁重的实习指导任务,缺少用制度管理学生的经验,对学生产生的众多问题及指导教师提出了要求和修改意见后学生无动于衷的问题束手无策;

(7)考核制度不够健全、实施不够严厉,成绩评定过于简化,造成学生的重视程度不够,有失公平。

3.2指导教师自身因素由于采矿工程专业就业压力小,相对10年前,招收采矿工程专业的学生大幅度提高,导致每个教师需要指导的学生数逐渐增多,因此,产生了如下问题:

(1)指导教师的投入得不到保障。从时间和精力上讲,大多数高校教师承担着大量教学和科研任务,另外还需完成大量的考核指标,比如:每年要完成多少高水平的论文、获得的科研奖励、专利、著作、指导研究生数量、上讲台课时数、在研科研项目数、是否有纵向课题(国家自然科学基金)、评职称、无休止的会议等等,在高校激烈竞争的今天,指导教师的自由度相对较小。很多指导老师无法保证有足够的时间来指导学生更好地完成设计,只能把握方向;

(2)指导教师相对缺乏采矿设计方面的知识。一部分高校教师本身缺乏科研与工程实践经历,尤其是作为毕业设计指导为主体的年轻教师,个别教师没有很丰富的采矿工程方面的经验来有效地指导毕业设计。同时,也存在个别教师工作责任心不强的现象,没有很好地起到监管作用,放松了对学生毕业设计的要求。导致毕业生认为毕业设计就是走过场,不可能在最后还不让过。

3.3外部环境因素目前,随着国民经济的高速发展,采矿工程专业的毕业生就业相对容易,每个学生均有4-5个单位可以选择,但有一部分学生把主要心思放在考研、出国、考公务员上,从主观上对毕业设计没有足够的重视,加上毕业设计期间是求职择业的最佳时机,学生的大部分时间均不在毕业设计上。当然,也有为数不多的毕业后去矿山的学生可以完全发挥自己主观能动性,拓展自己的思路,把精力放在毕业设计上。

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基于以上认识,笔者结合自身专业的基础和特色,对上述教学目标的实现途径进行了思考和实践,即为学生建立一个实践和创新能力培养的平台以及在学分制和导师制下的科研与教学的结合。

(一)实践和创新能力培养平台建设。

1.网络化学习平台。

要做到理论与实践的结合,需要在教学过程中主要以案例的形式向学生讲解理论知识。但是案例库的建设决不是一朝一夕的事情,而且为了适应不同的就业行业,需要为学生提供不同行业的案例库。单靠教师的科研经验以及在日常出差、实习过程中收集的资料是很难实现的。笔者的做法是广泛发起“群众运动”,通过建立开放的课程网站的形式来收集相关案例并通过BBS等形式发起网络化学习活动。往届已经工作的学生、亲朋好友等通过网站上传了大量案例并积极通过网络指导在校学生学习。人因工程、系统可靠性、基础工业工程等课程都通过这种方式收到了较好的效果。

2.学科竞赛。

学科竞赛是一个很好的刺激学生锻炼基础课、专业基础课和专业课实践和创新能力的手段,能够很好地调动学生的积极性。本专业的教师积极地鼓励学生参加各种各样的学科竞赛和技能竞赛,比如数学建模、IE亮剑应用案例大赛、“挑战杯”等竞赛,起到了很好的理论联系实际和创新能力培养的实际效果。

3.实践基地建设。

让学生深入到工厂,了解工厂产品生产过程、生产管理、指挥调度及成本效益核算等,尤其是了解自己所学专业在工厂中的地位、作用与要求,不仅有利于实践与创新能力培养,还可以提高学习的自觉性和主动性。但是因为资金、安全等问题,实践基地的建设对大多数高校来说都是一个比较困难的工作,中国矿业大学的工业工程专业也不例外。笔者所在专业采取了多种手段来解决这个问题:一是建立各种来源的平台,通过学校合作董事单位来推动这项工作。中国矿业大学的采矿工程专业在采矿行业具有较好的威望和关系,已与国内几百家厂矿企业建立了合作关系,因此,首先在采矿业建立了一批实践基地。二是通过产学研用的形式来加强学校和企业之间的联系,让这些单位尝到产学研用的甜头,从而愿意接收学生实习。学校也通过各种手段增加了实习经费,延长了实习时间,提高了支付给企业的经费标准,对实践基地建设工作提供了极好的支持。为了实现“个性化”培养的需要,毕业实习采用以学生分散实习为主的实习模式,学生可以去工作单位实习或者分散到导师科研课题的各单位实习。

4.实验平台建设。

工业工程专业的实验具有自身独特的特点,要想在实验室里实际再现各行业的生产是不现实的。但是学校的采矿工程专业具有雄厚的采矿工程实验教学资源,拥有国家级实验教学示范中心的大量硬件系统和数字化矿山虚拟现实实验室的软件系统,因此,我们一方面利用采矿工程专业的实验教学资源,培养具有采矿工程背景的能够适应将来进入煤炭企业的工业工程专业人才。另一方面,大力进行工业工程实验室建设。先后建立了人因工程实验系统、物流实验系统和虚拟现实实验系统等硬件系统。同时采购了大量软件来对各行业的生产系统进行工业工程方面的软件仿真,先后采购了AutoCAD、金蝶ERP、Witness、HumanCAD、DoubleE等软件,从应用的效果来说,还是非常不错的。

(二)学分制和导师制下的科研与教学的结合。

考虑到学生就业行业的多样性,专业的所有教学活动也需要据此进行合理的区分。首先从专业方向上进行大的区分,分设矿业工业工程、制造业工业工程和物流工业工程三个大的方向,并相应设置了专业选修课,学生可以根据自己的实际情况选择相应的方向和对应的选修课,修满最低要求的学分。在这个过程中,学生对选择哪个方向可能感到比较迷茫,导师制刚好能解决这个问题。各个同学可以咨询自己的导师来确定自己的专业方向以及应该选择的课程,体现了学分制和导师制的有机结合。到毕业论文(设计)阶段,学生们可以有更大的自由度来选择实习单位、导师以及毕业论文题目,从而实现“个性化”的培养目标。鼓励学生将自己的就业单位作为自己的实习单位,这样就能够获得充裕的实习时间。可将第7个学期分为两个小学期,学生在后半个学期之前完成所有的课程学习任务之后就可以到实习单位实习,从而有充裕的时间来理论联系实际,发现企业生产中的工业工程问题。实习单位也可以是导师主持的科研课题的实施单位,论文题目也可以是导师科研课题里的子课题,这样就可能实现学生从刚进入大学开始实施导师制的时候就可以跟着导师学习专业的某一方向直至毕业,从而实现在整个大学阶段都有导师进行指引,更好地达到“个性化”的培养目标。这样导师也可以将自己的科研项目同时当成一个教学项目,从而让教学和科研实现完美结合。

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2.1矿业工程专业学位课程体系实践导向性偏弱且缺乏针对性

既然专业学位目标是培养既具备丰富理论知识,又能够理论联系实际切实解决企业或社会中实际问题的高层次专业人才,那么在课程设置上就更应该突出专业性、实践性和前沿性。矿业工程是一门实践性和系统性很强的专门学科,采矿工程本科生不仅需要系统学习煤矿开采的专业基础知识,而且必须经历三个实习(认识实习、生产实习、毕业实习)和两个设计(采矿学课程设计、毕业设计)等实践教学环节,这些实践教学环节主要强化学生对专业基础知识的感知和应用。然而现行的专业学位研究生课程体系没有针对专业学位的培养目标单独制定,而是基本沿用学术型研究生的课程体系,整个课程设置偏重于理论研究,实践导向性偏弱。由于缺乏实践教学环节,学生的专业实践学习基本依靠参与导师的科研项目来获得,而导师的科研项目又因人而异,研究方向和项目类型也有较大不同,这使得专业学位研究生的专业实践能力很难获得较为全面和系统的培养。此外,目前矿业工程专业学位研究生的本科教育背景参差不齐,跨专业学生占有相当大的比例,虽然按规定需补修《采矿学》和《矿山压力及岩层控制》这两门专业主干课,但由于缺乏先修课程的相关知识储备,课堂教学效果并不理想,造成这些跨专业学生的专业基础反而薄弱,就业后甚至难以胜任基本的煤矿生产技术管理岗位。

2.2“双导师制”培养模式形同虚设

为充分利用校内外人才资源,提升专业学位研究生指导教师队伍的整体素质,国内高校普遍采用校内导师与校外导师相结合的“双导师制”培养模式,其中校外导师一般以兼职形式聘请一些企事业单位的高级技术人才。就矿业工程专业而言,校外导师普遍聘用国内大型煤炭企业的高级技术管理人才,但在实际运作过程中,由于这些校外导师对煤矿安全生产负有直接责任,不仅有繁重的企业事务需要处理,而且在现有煤炭企业安全生产管理制度下很难有时间来高校对学生进行指导。加之现行的校外导师津贴制度并不合理,造成校外导师对指导工作积极性并不高,对专业学位研究生的指导任务不得不更多的由校内导师承担。由于校内导师工作以科研和学术研究为主,在指导专业学位研究生时习惯性地侧重理论研究,在一定程度上也影响了专业学位研究生实践能力的培养。

2.3部分学生的功利心理在一定程度上影响了专业学位教育的发展

上世纪90年代国内煤炭行业萎靡不振,在煤炭企业技术人才大量流失的同时,煤炭高等教育也步入低谷,采矿工程专业本科生生源严重不足,研究生培养更是勉强为继。从2002年起随着煤炭形势持续好转,我国国有大中型煤炭企业在加紧新建矿井建设的同时,利用中小煤矿资源整合政策兼并重组了大量矿井,那么就形成了巨大的人才缺口,使得煤矿主体专业本科生就业率接近100%,薪金水平持续攀升。在这种经济利益的驱动下,大量考生为获得高额的劳动报酬而选择跨专业报考矿业工程专业学位研究生,与热门专业相比不仅报考人数上丝毫不逊,而且考生专业竟然涵盖了除医学、军事学之外的10个学科门类。众所周知,煤炭行业既是一个艰苦行业,也是一个高危行业。一方面由于这些学生对煤矿工作的艰苦性和危险性缺乏足够认识,一旦煤炭行业进入低谷期,从业人员薪酬大幅降低的时,他们对专业知识学习的欲望已不是那么强烈,转而准备报考公务员或者继续踏上形形的求职之路,而非专心致志地准备毕业论文;另一方面,由于部分学生专业跨度很大,专业基础过于薄弱,难以适应现有工学人才的培养模式,通过两年的学期只能勉强达到专业学位最低要求。因此,这种功利心理在很大程度上降低了专业学位研究生的培养质量。

3.矿业工程专业学位硕士存在问题的解决对策

3.1调整和优化专业学位研究生课程体系

针对矿业工程专业学位研究生培养目标,应从以下几方面对现有课程体系进行优化改革。首先,对跨专业学生增加矿业工程通识教育先修课程,课程内容应涵盖煤矿地质、矿井设计、采煤方法及工艺、通风和矿井灾害防治等方面,使学生能够了解和掌握煤矿开采领域的基本问题。在此基础上,续修《采矿学》和《矿山压力及岩层控制》课程,对学生专业基础进行强化。其次,将跨专业学生全部纳入采矿工程本科毕业设计团队,全程参与本科生毕业设计实践教学环节,既有利于专业学位研究生对专业基础知识的梳理和应用,又能辅助指导教师加强本科毕业设计质量的管控,实现本科生、研究生培养质量双提高。第三,由于本专业学生在本科生期间已经系统学习了煤矿开采的专业基础知识,对这部分学生应着重加强专业实践能力的锻炼,在课程设置上一方面采用专题讲座的形式定期邀请国内外专家围绕采矿工程学科前沿问题进行学术交流,每个专题讲座应保障足够时间,避免出现类似学术会议走过场的形式—“老师讲不清、学生听不懂”;另一方面充分利用校内的国家重点实验室、国家工程中心等国家级学科平台和与国内高水平企业联合构建的产、学、研平台,提高专业学位研究生的实践教学条件,全面强化专业学位研究生的实践能力。

3.2调整优化专业学位研究生学制

按规定全日制专业学位硕士培养实行弹性学制,导师可根据学生学习情况要求在校学习时间为2年或3年,实际上普遍执行2年学制。但从现有的培养计划看,专业学位研究生一年级主要进行课程学习,二年级第1学期忙于找工作,第2学期忙着做论文,专业学位研究生专业实践能力很难得到充分培养,尤其是跨专业学生。结合目前专业学位研究生的教育背景,对于本专业研究生可沿用2年学制,跨专业学生沿用3年学制。

3.3加强专业导师队伍建设

目前,专业学位研究生采用校外导师与校内导师相结合的“双导师”制培养模式,其初衷是充分利用校内外人才资源,尤其是校外导师的实践优势提高专业学位研究生实践能力,但实际实施过程中存在的一些问题可从以下几个方面进行改进:

3.3.1建立完善的校企联合培养机制和激励政策

目前,矿业工程专业学位研究生校外导师的联系、确定主要依靠校内导师牵线搭桥,虽然经学校审核后颁发聘书,但学校对校外导师缺乏行之有效的奖惩机制,换言之学校对校外导师的约束力有限。因此,通过建立完善的校企联合培养机制,将校外导师管理纳入到校企联合管理的范畴中来,增加其工作的责任感和使命感,同时从企业层面允许校外导师临时脱离煤矿生产管理工作,全身心地投入专业学位研究生的培养。此外,还应建立有效的激励政策,对校外导师指导津贴、职称评定和奖励办法制定相关细则,从物质方面和精神方面充分调动校外导师工作的积极性。

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教育部办公厅关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知:“毕业设计(论文)是实现培养目标的重要教学环节。毕业设计(论文)在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面,具有不可替代的作用,是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现,是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。同时,毕业设计(论文)的质量也是衡量教学水平、学生毕业与学位资格认证的重要依据。”本科毕业论文(设计)作为一种学习、实践、探索和创新相结合的综合教学环节,是培养学生综合素质和工程实践能力、创新能力的重要载体;是对学生知识、能力和素质的全面检验;也是一所高校教育教学质量的直接反映。它对学生的思想品德、工作作风、工作态度和独立工作能力具有深远的影响。

一、煤及煤层气工程专业本科毕业论文(设计)特点

“煤及煤层气工程”专业是我国高等学校近年新设教学研究方向,其设置符合我国煤矿瓦斯灾害治理及煤层气开发利用对专业人才的需求。煤及煤层气工程专业是一个要求理论基础宽厚,偏重实践的专业,其培养要求学生具有脚踏实地、勇于创新的能力。随着国家能源政策尤其是煤矿整合治理的进行及煤层气商业化的实现,对煤及煤层气工程专业的学生需求量很大,煤及煤层气专业学生刚读大四已与用人单位签约,且毕业生数量远远不能满足企、事业单位的需求。煤及煤层气工程专业本科毕业设计(论文)具有以下特点:

1.选题范围广。由于煤及煤层气工程专业在本科期间开设了钻井工程、完井工程、煤层气排采、井下瓦斯抽采、采煤学、矿井通风与安全、煤层气地质学、矿井地质学、瓦斯地质学等学科课程,毕业后,既可从事地面煤层气勘探开发,又可以从事煤矿井下瓦斯灾害治理,因此,煤及煤层气学生本科毕业论文(设计)选题广泛,涵盖了采矿工程、安全工程、地质工程、物探工程等专业核心课程。

2.紧密联系实际。煤及煤层气工程属于工科专业,绝大部分学生毕业之后将在煤矿生产企业、煤层气勘探开发公司从事技术工作,怎么样能够更快、更好地适应、熟练掌握并在自己的技术岗位上能够有所创新,本科期间的教师的教学至关重要,好的教学,能够将理论与实践相结合,有利于培养学生看待问题的思维方法。本科煤及煤层气工程本科毕业设计是对其所学知识的融合,同时,也要紧密结合现场实际情况,并寻求解决问题的方法和途径。因此,要利用毕业实习的机会,使毕业课题的选取与现场生产过程中存在的问题要紧密联系,对于优秀的学生,要通过实习,能够发现、解决生产中存在的问题。

3.综合考察性强。煤及煤层气工程专业涉及课程门类多、跨越大但又不失专业性。既要懂得井下的安全生产,又要明白地面煤层气的勘探开发;既要能看懂机械图纸,又要会土木实施;能测量会勘查……总而言之,为掌握煤层瓦斯的赋存、运移、产出规律,与之相关的巷道部署、设备选型、施工作业、测绘测量等等都需要具有一定的专业知识,才能将所学能所用。环环相扣、相辅相成,对综合能力考察能力强。

二、煤及煤层气工程本科毕业论文(设计)存在问题

1.选题存在一定的盲目及随意性。统计分析河南理工大学2009―2013年煤及煤层气专业毕业生去向主要有三类:第一类是考取了硕士研究生,占26.4%,第二类是在相关的煤层气开发公司就业,从事地面煤层气的勘探开发,占24%,第三类是从事煤矿井下瓦斯抽采及安全管理工作,占41.6%,其余占8%。绝大多数学生在毕业选题之前个人毕业去向已经确定,但在选题过程中,往往选择难度较小的毕业课题,管理较为宽松的指导教师,甚至有少数同学认为无所谓,做什么课题都可以,并没有与自己的以后相关工作进行关联,具有较大的盲目性和随意性。

2.学生实习落实考核不到位。毕业实习作为毕业论文(设计)必不可少的一环节,为毕业论文(设计)提供素材及支撑,起到了理论联系实际的作用。但限于近些年煤炭行业整体不景气,用人单位出于安全考虑并不愿意接收实习学生,尤其是煤矿井下,往往即使同意到矿实习,也难以实现井下学习的目的。单靠指导教师的推荐能获取实习机会的学生人数有限;同时,少数学生在联系实习时,害怕被拒绝,害怕和人沟通,甚至是由于惰性不愿意深入现场进行实习;学校对毕业生实习尽管采取抽查等形式,但也不能从根本上对学生的实习情况及实习效果进行考核。

3.重答辩结果轻过程管理。本科毕业答辩不仅仅是对学生论文(设计)的一个展示和体现,更是对其本科四年学习的一个总结合凝练。但答辩过程中,往往侧重于对论文(设计)本身的就事论事,而弱化了论文(设计)之外的相关专业理论,对其实习、选题、开题、中期等各环节缺乏有效的考察,并且在最后的答辩过程中也难以体现。而过程往往决定了学生掌握理论知识及技能的水平,防止了少数学生在极短时间内粘贴融合成最终论文(设计)却能取得不错的答辩成绩的弊端。

三、解决对策

1.端正态度,明确职责。(1)指导教师负责指导毕业论文(设计)的全过程,指导学生独立完成所承担的毕业论文或设计课题,对论文的选题方向、思想观点、结构格式及文字质量负指导责任,并对学生的论文成果及表现做出评价。(2)指导的重点应放在基本概念和理论的正确理解和应用,综合分析能力,测试、计算及编图的基本技能,文字表达能力,正确的思维,优良的学风及专业外语阅读能力等方面。(3)贯彻“因材施教”的精神,应针对每个学生的学习基础、综合分析和独立工作能力等方面的差别,在确定选题、论文的内容要求、指导方案等方面区别对待。根据每个学生的情况,指定阅读有关的中文资料及与论文有关的外文阅读材料,供学生编写论文参考。(4)鼓励和保护学生的创新精神,在指导中要善于发现学生在分析研究过程中的独创精神,加以正确引导。(5)培养学生实事求是、理论联系实际的科学态度,告诫学生在论文中引用别人成果及观点时应注明来源,尊重他人成果。

2.联系实际,认真选题。毕业实习是本科生在经过三年半的通识教育课、专业基础课、专业课、课程设计以及各种教学实习之后,在毕业论文(设计)之前,到科研院(所)、生产企业等单位进行的综合实习,是学生综合运用所学知识,学习科学研究或工程设计的基本方法,培养实践动手能力、科研能力和创新能力的重要教学环节。通过毕业实习,巩固所学理论知识,了解煤及煤层气资源勘探、煤层气开发领域的现状,在实践中检验学生理解和掌握书本知识的程度。但在进行毕业论文(设计)时,教师要结合学生自身素质、个人兴趣、毕业实习情况、已签约工作性质等有针对性、目的性地进行布置,使学生能够在众多课题可选范围之内,选择出具有一定挑战性、对工作具有较强指导意义的课题进行研究并做出相关的设计或毕业论文。

3.考察效果,注重过程。毕业论文(设计)目的是培养学生运用所学的理论知识及基本技能进行综合分析和解决实际问题的能力。具体要求是在现场(野外)调研、测试分析、收集资料的基础上,系统整理和分析各种实际资料,编制各种图件,分析和论证有关煤及煤层气勘探、煤层气开发等问题,提出个人的认识和见解。因此,在答辩过程中,问题设置不应仅仅局限于论文(设计)结果本身,更应该侧重对于论文(设计)的整个过程的提问。同时,要加强教师在毕业实习、选题、开题、中期报告、论文(设计)终稿、汇报PPT等环节的考察和监督,从而提高最终的论文(设计)质量。

本科毕业论文(设计)是大学本科教育最后一个实践环节,是大学四年学习成果的集中展现,在分析研究煤及煤层气工程专业本科毕业论文(设计)特点的基础上,查找其存在的不足,并提出了相应的对策,以期能够提高煤及煤层气本科生的毕业论文(设计)水平,相信只要端正态度、明确职责、扎实落实、细化管理、注重过程、精心指导、全面监控、科学评价,就一定可以把煤及煤层气工程专业的本科毕业(论文)设计提高到一个新水平。

参考文献:

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[2]孙志高.本科毕业设计的选题与质量控制探讨[J].科技创新导报,2009,(13):137-138.

[3]黄伟,唐焱,张鑫.机械类本科毕业设计现状及对策分析讨[J].大众科技,2013,15(170):110-111.

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基金项目:本文系湖南省普通高等学校教学改革研究课题(项目编号:2012-217)、南华大学高教研究课题(课题编号:2011XJG020)的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)05-0094-02

南华大学矿业工程学科是国防科学技术工业委员会和湖南省共建学科,具有明显的国防和铀特色。该学科1998年获采矿工程硕士学位授予权;2004年获矿业工程领域工程硕士学位授予权;2005年获采矿工程博士学位授予权;2009年获矿业工程一级学科博士后科研流动站;2010年获矿业工程一级学科硕士和博士学位授予权。矿业工程学科包括矿物加工工程、矿物资源工程和资源勘探工程。南华大学矿物加工专业1959年开始招收矿物加工工程本科生,几十年来,在教学、科研和对地方经济服务方面做出了巨大贡献。在核工业创业时期,国家对铀矿行业投入了巨大的人力及资金,使铀矿业形成了相当规模。改革开放后,核工业民,经费人员缩减,核特色地矿类专业的发展陷入困境。

进入新世纪,核电的快速发展使得铀矿企业对核特色矿物加工专业人才的需求加大。核特色矿物加工专业的毕业生重新成为企事业单位受欢迎的人才。在时代赋予的机遇和挑战面前,矿物加工本科人才培养课程体系等进行必要的调整和改革,成为迫切需要重视和解决的问题。

2012年,湖南省高等学校招生委员会决定将中南林业科技大学、南华大学、湖南科技大学等5所二本高校调整到本科一批录取,这给核特色矿物加工专业的生存发展提供了新的挑战与机遇,同时也对核特色矿物加工专业本科人才培养提出了更高要求。

一、专业建设及培养方案改革

1.跨学科交叉研究

为改善培养人才的知识结构和专业人才对前沿学科、新兴学科知识的掌握与应用,矿物加工工程专业坚持以国际先进水平为目标,围绕铀、传统选矿和湿法冶金进行跨学科的交叉研究,实现矿物加工过程的“高效益、低能耗、无污染”。专业研究发展形成以下几个主要的方向。

(1)湿法冶金。包括地浸采铀、地表堆浸采铀和原地爆破浸出采铀的理论及关键技术;铀矿石高效破碎系统;泥岩型铀矿制粒的粘结剂;细菌浸铀理论及关键技术等。

(2)铀水冶理论与工艺。包括铀矿浸出液的分离纯化、铀的吸附淋洗、重铀酸盐的精制理论、技术及工艺;不同类型铀矿浸出液中铀的吸附与淋洗的机制等。

(3)铀矿冶辐射防护与环境保护。包括铀矿山及周边地区放射性核素在地下水和土壤中的迁移转化机制、放射性废水的生物和生物-化学处理的机制和技术;铀尾矿库放射性污染物在浅层地下水中迁移、转化的机制与治理技术等。

2.改革培养方案

南华大学矿物加工专业自2005年重新招生以来,分别制定了2005版、2007版、2009版、2011版人才培养方案并进行了实践,取得了较好成绩,在此基础上又制定了2012版人才培养方案。在2012版人才培养方案中更好地体现了因材施教的思想,实现模块化、差异化教学,促进学生的全面发展,提高人才培养质量。2012版人才培养方案中,核特色矿物加工本科人才培养课程体系在更加突出核特色的同时,兼顾了湿法冶金和传统选矿。

南华大学正处于向教学研究型大学转型阶段,目前已进入一本招生学校行列,同时随着学校教育规模的扩大,学生之间的个性差异、能力差异、兴趣差异、城乡差异将会明显加大,为此,高等教育质量观和人才观必须作出相应变革,课程建设及课程教学也必须进行相应调整,教学改革应首先从培养方案的改革着手。

二、矿物加工课程体系改革

课程是教育的心脏,必须通过课程的教学来实现人才的培养目标。

1.课程改革的基本思路

(1)推进课程的结构化教学。将教学计划中的课程设置为公共基础课板块、学科基础课板块、专业方向课板块和选修课板块,以实现课程体系的整体优化。

(2)专业课程模块化。南华大学矿物加工工程专业学生毕业后就业方向主要有三方面:一部分学生进入核工业矿山、工厂从事铀水冶工作;另一部分进入铜、金等金属、非金属矿山从事湿法冶金工作;第三部分到金属、非金属选矿厂从事传统的选矿工作。因此专业课的安排也围绕铀水冶工艺、湿法冶金、选矿三大块,教师应以综合能力培养为中心开发课程,组织教学,使专业课的教学更加贴近生产实际,培养出的学生更符合用人单位的要求。

(3)加强课程的实践性。为加强课程的实践性,“铀水冶工艺学”、“溶浸采铀”、“矿物加工学”、“矿物岩石学”、“矿物加工试验研究方法”、“分析测试技术”等大部分专业课程开设了实验课,“铀水冶工艺学”、“矿物加工试验研究方法”和“选矿厂设计”三门课开设了课程设计。实验课程内容减少验证性实验,增加综合性、设计性和研究探索性实验以培养学生实践能力和创新精神。

2.南华大学矿物加工工程专业课程体系

近年来,我国矿物加工教育界对矿物加工工程专业的课程体系进行了许多研究和探讨。南华大学矿物加工工程专业在制定教学计划时充分考虑和借鉴了学者们的成果,并结合本校矿物加工核特色,将整个课程体系分为公共基础课程平台、学科基础课程平台和专业课程平台如表1所示。

(1)课程体系的整体优化。

1)公共基础课程平台。公共基础课程主要包括思想政治理论、外语、体育、计算机基础、军事理论和训练等课程。大学四年会一直开设外语和信息技术课程,且采取分类、分层次的教学方法。一、二年级开设大学英语和计算机基础课,高年级安排双语教学课程、专业英语、计算机专业应用及包含外语和计算机教学内容和要求的选修课程。

公共基础课一方面为学生学习专业奠定知识和能力基础,另一方面为学生形成科学的世界观、价值观和完善人格奠定知识、情感和意志基础。

2)学科基础课程平台。学科基础课程平台是向学生传授从事某一学科方向所必须的基本理论、知识、技能和态度,并为学习专业课奠定基础,为学生日后的交叉综合研究能力的形成打下坚实的基础,课程设置尽可能采用综合化课程,从而拓宽学生的知识面,达到“宽口径”的要求,同时使学生对自己以后学习、从事的专业有所了解。

南华大学矿物加工工程专业、矿物资源工程专业和矿物勘探专业三个专业合在一起成为地矿类大类,这一大类内的学生大一课程一样,而通过大一一年学习后,学生自主选择专业。

3)专业课程平台。专业课程平台强调专业的前沿信息和专业发展的前瞻性,按照拓宽专业口径与灵活设置专业方向相结合的原则,课程设置要突出专业特色,以增强学生就业的针对性。表2列出了南华大学矿物加工工程专业基础课程和专业课程平台的具体课程。

选修课板块可以拓展学生的自主学习空间、营造个性发展的环境、激发学生的创造意识,学生通过选修不同知识层面的学科,形成特殊的知识结构、拓宽视野、训练创新思维。

4)实践教学环节。集中性实践教学环节包括军训(2周)、实习(金工实习、电工电子实习、认识实习、生产实习、毕业实习)、课程设计、学年论文、项目实训、毕业设计(论文)、社会实践(独立生产实习)等。

5)第二课堂。积极开辟第二课堂,探索“研究型”课外教学模式,教师在教学实践中,对于学有余力,而又有志于从事科学研究的学生,除了对其鼓励和引导以外,还应积极为他们开辟第二课堂,使其利用课余时间进行探索性实验。

为提高学生的工程实践能力,可以让学生直接参加教师的科研项目。学生的毕业论文选题绝大部分是结合教师科研任务进行。

三、效果与问题

1.研究与实践的初步效果

自从南华大学重新开办矿物加工工程专业以来,一直突出强调坚持“核”特色,努力把矿物加工工程专业建成南华大学的品牌专业,为核工业和地方经济培养适应社会主义现代化建设以及国防工业、核工业发展需要,具有良好敬业精神、较高的道德水准和科学素养,具备从事矿物(铀及其他金属、非金属)分选加工和矿产资源综合利用的生产、设计、科学研究、开发、技术改造及生产管理能力的高级工程技术人才。通过近几年的教学改革,本校矿物加工工程专业特色教育已经取得初步成效,主要表现在毕业生的就业率和考研率上。详细数据见表3、表4、表5、表6。总的看来,近四年来矿物加工专业毕业生人数每年增加,读研率每年增加,毕业生在核工业系统内就业的比例在10%~30%左右,一次就业率100%,读研率在20%左右。

2.存在的问题

南华大学矿物加工专业一直坚持走“铀矿冶”特色、兼顾湿法冶金和传统选矿的办学道路,取得了一定的成绩,但是还存在一些不足之处。

(1)师资力量不足、专任教师的专业结构不太合理。目前,南华大学矿物加工工程专业有专任教师7人,5名教师本科毕业于化学专业,都是从核工业第六研究所进入南华大学,从事的研究方向也与矿业相关,例如:溶浸采铀、细菌冶金、铀矿浸出液的分离纯化、铀的吸附淋洗、重铀酸盐的精制的理论、技术及工艺、铀矿冶辐射防护与环境保护等。他们对目前该校矿物加工方向教学的要求还不太适应。

(2)缺乏合适的核方面专业教材。关于矿物加工核方面的专业教材不多,最近两年相关教师已编写三本核方面教材《核工业微生物学》、《铀水冶工艺学》和《溶浸采铀》。

(3)教学经费不足。矿物加工工程专业是一个实践性很强的专业,本校坚持走“铀矿冶”特色、兼顾湿法冶金和传统选矿,因此学生必须到铀矿山、湿法冶金矿山、选矿厂实习,但是分配到矿物加工工程系的教学经费非常有限,制约了许多教学环节(如让学生到一些较远矿山实习等)的开展。

参考文献:

[1]张晋霞,牛福生,聂轶苗,等.矿物加工工程专业创新性课程体系的构建研究[J].煤炭技术,2009,28(12):152-154.

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一、有核特色环境工程教学体系的建立

随着环境保护政策的深入,环境保护相关产业的发展基本走过了以“三废”治理为主要特征的发展阶段,正在朝着有利于改善经济的环境品质、促进经济增长、提高经济档次的方向发展,这样就对环境专业人才应具备的知识、能力、素质提出了更高要求。

环境工程专业既坚持“统一”性又注意发展“特殊”性,突出“个性”。统一性就是在培养规格和基本要求上做到一致。特殊性就是要根据学校相关学科优势和自身条件及毕业生服务行业、部门和区域的要求,使培养的人才在某个或某些方面具有特色或优势,得到社会的认可。kyoto大学本科生的教学重点以有毒有害及放射性废物管理为主。德国环境工程专业本科生的教学目标是使学生能够从事一般性的环境技术问题,更多地强调工程教学的实践性和应用性,并以应用型人才的培养为主。[2]国内大多数高校已经或正在使自己的环境工程教育特色化。为使南华大学环境工程专业学生能满足国防事业、核电建设、地方经济发展对环境工程专业人才的需求,实现“厚基础、高素质、重实践、强能力、宽适应”的全新的教学内容和课程体系,拓宽学生专业知识,为培养多样化、个性化、高素质的创造性人才构建好平台。在教学体系的制订过程中,以市场需求为导向,以追求教学质量和教学效果为目标,以学生的能力提高为核心,多平台设置课程,将实践教学、实习与校内课堂教学放在同等重要的位置。设有公共基础课平台、学科基础课平台、专业课平台、实践教学平台。每个平台又分为必修和选修,开设跨专业修双学士学位课程,对学生实行弹性管理模式,学生在一定的时间内修满180课程学分、10分第二课堂学分即可申请学位。为了达到上述目的,根据教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会的意见,将所有的课程分为四大类:一是公共基础课,重点培养学生的基本素质,尤其强调世界观、道德、外语和计算机应用知识的学习。二是学科基础课,在于让学生打好基础,开设了“大学物理”、“分析化学”和“核工业生产概论”等课程。三是专业课程,提供1~2个专业课程模块,让学生了解相关专业的情况,实行主修和辅修相结合的教学机制。将“水污染控制工程”与“排水工程”的相关内容结合起来教学;“环工原理与设备”、“环境微生物学”、“大气污染控制工程”、“固体废弃物的处置和综合利用”、“噪声控制工程”为主要专业课程。特别增设了“核环境学”、“放射性辐射防护”、“放射性三废处理”、“放射性环境监测与评价”等课程,以“环境保护与可持续发展”、“环境系统工程”等课程强调持续发展理念以及环境伦理学的观念。四是专业选修类课程,分为限制选修和任意选修。鼓励学生跨专业跨学科选修课程,也可在大类学科范围内任意选课,以建立合理的知识结构,扩展知识面,开设了“环境管理与法律”、“工程监理”等课程。培养计划的模块化操作除了落实教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会制订的高等学校本科环境工程专业专业规范所要求的教学任务外,其显著的特点是增加涉核课程,突出实践教学,使毕业生能快速地适应国防、核工业等有关领域的工作需要。

二、培养核特色环工人才的实践

1.整合资源,促进发展

不同层次学校学科建设的目标和建设思路有所不同,如何坚持走以内涵发展为主的道路,突出特色,优化资源配置,打破学科壁垒,增强学科间的内在联系和相互支撑是实施资源整合、培养有核特色的环境工程人才的前提条件。核心能力是资源整合的结果,但核心能力首先不是单指一个组织所拥有的一、两种“我有你没有”、“我行你不行”的专长设备、专长技术,而是获取、配置并充分运用各种资源的有效优化的整合能力。教学资源整合可分为四个方面。专业内课程资源整合:同一专业、不同研究方向的教师共享教学资源,就教学内容、教学形式等进行交流与合作,形成基于课程的教师学习与教研共同体;专业之间教学资源的整合:与辐射防护与环境工程、市政工程及安全工程专业实现教学资源的整合与共享;校内教学资源的整合:在专业课之外,与校内采矿工程、核技术及应用、市政工程等6个省级重点学科中环境相关的研究领域建立资源共享机制,拓展专业的课程内容,丰富课程学习资源;校园—社会相关资源的整合:为了营造学术氛围,学校经常开展学术报告、咨询、讲座等活动,让学生在这个大环境中受到潜移默化的影响,充分利用核类企业实践教学资源。

2.改革实验教学,培养动手能力

实验室是“知识创新的源头、人才培育的基地”。实验室在提高学生的实践能力、创新能力以及实施素质教育的过程中发挥着不可替代的作用。学校一直高度重视实验室建设,以培养学生的实践能力、创新能力和社会竞争力,体现专业特色为基础,构建了校园微型专业环境,进行专业之间的横向拓展,实现专业之间的教学资源、校内教学资源整合;市政与环境实验室、基础化学实验室、放射性辐射防护实验室和环境监测实验室对学生全面开放;作为部省级重点实验室的节能与环境实验室和氡实验室向学生的科研、毕业论文开放,不仅使实验室的功能得到了拓展,而且使仪器设备的功能得到了开发和利用。

在实验内容和形式上,增加设计性实验、综合性实验、创新性实验和探索实验,减少单纯验证性实验。部分实验,学生在独立查阅文献的基础上自己设计方案,采用“三开放”形式,实验时间、实验地点和实验方式开放,以此培养学生的初步工程意识和提高学生的工程实践能力。

3.强化实践,培养工程能力

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能力结构、基本要求及特点一个大学生除了具备丰富的知识、良好的素质,还必须具备基本的工程师能力。工程师能力包括理性思辨能力、协同能力、业务能力,其中协同能力包括语言能力(包括外语能力)、组织管理能力、经营管理能力、国际合作能力、应变生存能力等;业务能力包括观察分析能力、获取知识能力、科学实验能力、工程设计能力、计算机能力等。而协同能力的核心是意志力,业务能力的核心是创造力,因此最为关键的是一个人的意志力、创造力。对石油工程本科专业合格人才的能力要求,我们强调的是相对意义上的多层次、多规格培养目标[4]。即对于普通大学生而言,应至少具备一定的获取知识的能力、工程设计能力、语言能力和计算机能力,因为这是对一个合格的石油工程专业学生的基本要求;对优等生而言,应在具备比较全面的基本能力的同时,有所侧重。有些侧重研究能力,有些侧重语言能力和经济管理能力,有些侧重工程设计和生产管理能力,有些侧重计算机应用能力等。学生的奋斗目标是有层次、有差异的,应该给学生一个发展的空间,以利于培养学生的志趣,挖掘学生的潜力,鼓励优秀人才脱颖而出。总之,我们认为培养相对意义上多层次、多规格复合型或拓宽型石油工程专业人才,是石油工业发展和石油高等教育发展的内在要求;立足内复合或内拓宽型石油工程专业人才培养的实践,着眼于外复合或外拓宽型石油工程人才培养的探索,是我们人才培养规格的定位;全面因材施教是我们强化教育的手段;全目标培养、有限目标发展,还学生一个发展空间是我们的指导思想;立足素质、能力的培养是我们必须坚决贯彻执行的教育思想。

三、石油工程专业人才培养计划的鲜明特色

人才培养计划是学院保证教学质量和人才培养规格的重要文件,是组织教学过程、安排教学任务、确定教学编制的基本依据,是实现学院人才培养目标和基本规格要求的总体设计蓝图和实施计划。陇东学院能源工程学院制定修改人才培养计划的鲜明特色主要体现在:

1.树立“学以致用”的应用型人才培养理念

构建实践教学新体系。应用型人才培养的总体特征就是在知识、能力、素质结构上体现较扎实的理论基础和一定的专业知识面,实践能力强,综合素质高,并有较强的创新意识和科技运用、推广与转换能力。作为转型发展中的地方性高校,我们的人才培养目标既不趋同于重点工科学校偏重于研究型的人才培养定位,也不模仿高职院校单纯技能型的人才培养模式,我们的定位是为油气田生产一线培养“应用型、能力强、素质高、多样化”的复合性技能型技术人才,既有一定的知识理论素养,又有很强的实践动手能力,充分发挥实践性教学在人才培养上的关键性作用。体现在教学体系设计上,就是采取多层次系列训练方案,形成由单一到综合、由相对独立到学科(专业)融合的实践教学体系,强调培养学生的实践能力和创新能力,真正体现人才培养模式的应用性特色。概而言之,即构建了由课程实验教学、专业实习教学、模拟训练教学和生产实践教学四大模块组成的,既与理论教学体系有机结合又相对独立的实践教学体系,达到掌握基本技能和方法、训练工科设计能力和工科实践能力、培养创新思维的教育目的。

2.把实践能力强作为人才培养的亮点

我国专业石油院校大多远离石油一线,油企因安全等原因不便接收学生实习,加之学校实验实训设施的匮乏与陈旧,造成学生对石油井场布局,钻机、抽油机、修井机、固井机的主要部件,管汇安装,井控设备等缺乏足够认识,因此,我们必须在校内通过演示性实验、验证性实验、综合性实验等方式加强石油工程能力的训练,强化石油工程意识,比如,通过模拟实训平台建设,强化情景训练;针对采油工程和钻井工程核心专业课,分别设置了钻井工程实训与设计和采油工程实训与设计课程。另外还专门设置了石油工程综合课程设计、生产实习、毕业设计等。实践环节相对较多、时间安排跨度较大,从而有力地促进了学生实践能力的增强。

3.依托实验条件,开设特色课程

为了加强学生自主能力的培养,增强钻井和采油方向学生动手能力,我院独立设置了定向井钻具配套与设计、多分支水平井钻井完井技术、采油修井管柱配套与设计、酸化压裂实训与设计、钻井工程实训与设计等特色课程,包括钻井工具、管柱配套、司钻操作、采油工具和抽油机工作原理实训,以加强学生的实际动手操作能力,引导学生自主设计实验,突出学生创新思维和创造能力的培养;为了更多地适应油田的发展情况,我院还增设了固井工程实训,修井工程实训,酸化压裂设计与实训课程。

4.以就业为导向,注重“一专多证”人才培养模式的探索

按照“一专多证”开设多种形式的技能培养选修课程。从事油田钻采工作有没有相应的职业资格证书,是衡量就业竞争力强弱的一个重要筹码。根据专业特点,我们在人才培养计划中专门为学生考取钻井证、采油证、施工证、修井证、安全证等职业资格证书开辟了一个学业课程选修模块,引导鼓励学生以考证、制作设计代替毕业论文,着力提高学生适应社会的能力。

5.科学设置了人才培养计划中各教学环节和课程体系

体现了整体优化原则。正确处理好理论教学与实践教学、课内教学与课外指导之间的关系,对于形成融会贯通、紧密结合、有机联系的课程体系,促进大学生人文素质、科学素质的提高,增强实践能力、创新能力的培养有着十分重要的意义。

四、石油工程专业人才培养计划实施的保障措施

1.教师是应用型人才培养计划实施的主导者

教师培养坚持“两条线”,一是向上走,鼓励年轻教师攻读博士学位,提高教学水平。二是向下走,到油田一线去,丰富教师的实践经历,每3年安排专任教师进企业锻炼半年;引进有高等工程教育教学经历的“双师型”教师,重点建设“双师型”师资;同时,建立“专兼结合”的师资队伍,从企业聘技术人员作兼职教师,或直接授课,或指导课题,或作技术交流;对在某方面确有专长的高技能人才,在政策上给予倾斜,不拘一格引进人才。遵循工科教育教学规律,引导促进教师在教学理念和教学方法的转变过程中体现贯彻应用型办学定位是我院教学工作的重中之重。两年多来,我院共引进石油工程、采矿工程、安全工程三个专业十八名教师,他们大多都是从学校到学校、从学生到老师,既缺乏一线实践工作经历,又没有系统接受过师范技能的培训,教学盲点很多,一方面需要接受有关教师教学技能的培训,另一方面又要按照“应用型”的要求凸显工科教学目标中的实践能力和动手能力强的特点,因此,对于应用型教师的培养,我们的思路和做法是:在去油田企业和煤炭企业一线锻炼中丰富实践阅历,增强课堂教学的情景性体验;在考试命题的改革中促进课堂教学由单纯理解式、记忆式向分析应用式转变;在课题项目的参与攻关中增强知识综合运用能力。从2013年开始,计划每年派出2-3名教师,利用2个月时间到油田现场实地掌握学习钻井、修井、测井等技术,了解一线的生产工作情况,感受企业文化,争取在3年时间让大部分教师都有这样的实践阅历,不断增强工科教师对知识的应用能力,这是应用型人才培养的队伍保障。

2.改革完善考试方式,延伸学习空间,提升学习自觉性

在所有的教学环节中,考试是提高课堂教学质量的关键一环,特别是命题质量。一封试卷,向上推可以反映出教师的教学水平和教学方法,向下看可以分析教学效果的好坏,横向看可以判断出是否对应用型人才培养定位提供了有效支撑。工科学科的特殊性就在于知识原理在物理学意义上是否得到了实现,是否变为实践的动力,考试的出发点和落脚点也正在于此。我们的基本做法是:根据学科性质的不同,教师命题应力戒单纯记忆性题型,增加材料应用、工程案例分析、情景判断、计算、识图填图、设计制作等能反映学生实践能力和综合分析能力的题型,这种改变进而倒逼教师教学方法的转变,在这个前提下,我们再通过不断地听评课来引导教师按照应用型的教学理念逐步探索个性化的教学方法。为了培养学生的动手实践能力,实现应用型人才培养目标,我们还不断地延伸了学生自主学习的空间,包括:通过开发一些实训设计课程向实验室延伸;通过布置作业题、讨论题、书目阅读向图书馆延伸;通过制图、3D设计制作等向机房延伸;通过集体辅导、问题答疑向自修室延伸;通过硕博论坛、专业讲座向学术厅延伸。

3.把教师的课堂授课与实验教学结合起来

为了提高教师知识应用的能力,我们要求每位教师不但要精讲授课内容,不断提高课堂教学的质量,同时,还要承担本门课程中所包含的实验课,从教学设计一开始,就把课堂授课与实验教学同时准备,一并计划,做到边进行知识传授,边引导学生进行知识应用,这样既提高了教师的综合能力,又使教学内容达到了理论与实践的完整统一,彻底改变了过去工科教学中课程主讲老师与实验老师分离的现象。

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现代教学理念提倡,知识的生成不是单纯个人的事件,而是通过彼此之间心灵的交互作用建构的,人是在社会文化情境中接受其影响,通过与他人的交互作用来建构自己的见解与知识,这种社会建构主义兼容了“反映”与“建构”两种机制。研究型教学是一种以现代教育教学理论为基础,以教学和研究相结合为基本原则,以提高学生综合素质和自主创新学习能力为宗旨,以培养学生的问题意识、探究意识、创新精神和实践能力为重点的教学活动过程。研究型教学中“教”的特点是:教师注重对学生的开放指导、过程教学和合作参与;“学”的特点是:学生的学习具有自主性、可选性和复合性。研究型教学与“社会建构主义”为核心的现代教学理念具有高度的契合性,是现代教学理念的集中体现。首先,二者的价值取向完全相同,都强调学生自我思考、探究和发现事物,而不是消极地“接受”知识,鼓励学生自主学习和个性发展,以培养学生的创新精神和实践能力为目的,表现出多元化价值取向。其次,二者强调的教学主客体关系也完全一致,都提倡应突出学生在整个教学活动中的主体地位,强化教师在学生学习活动中的指导作用,师生共同参与,以问题为中心通过探索、讨论等教学方法实施教和学的过程。“教材对教育理念的渗透发挥着重要作用,它已成为促进或阻碍教学模式转变的活跃而关键的要素”。研究型教学理念下的教材是基于全新的教学理念,求得学生人格健全发展的社会建构主义教材,它聚焦了社会文化和智慧的发展,为学生的智力发展、学术发展和终身学习奠基,它会让更多的学生因为它的存在而爱上这门学科,走向最宽广的科学研究的路。无疑,研究型教学理念的融入是高校教材建设创新的必然路径选择。

三、基于研究型教学理念的高校教材建设探索

《教育部关于“十二五”普通高等教育本科教材建设的若干意见》(教高[2011]5号)中关于教材建设的方针和目标中里提到:“教材建设要锤炼精品,改革创新。鼓励编写及时反映人才培养模式和教学改革最新趋势的教材。”近年来,北京科技大学本科教学改革的导向,逐步从传统教学模式转变为对研究型教学模式的引导和激励。2007年,张欣欣校长在全校本科教学工作会议上做了“研究和探索研究型教学模式,培养创新人才”的主题发言,正式拉开了研究型教学改革的序幕。近几年,学校大力提倡和推进教师开展研究型教学,目前共立项建设147门研究型教学示范课,涵盖全校13个学院的主干学科、基础学科、优势学科和前沿学科,形成了开展教学方法改革的良好氛围。“教材是反映教学内容和课程体系的重要标志,教学内容和课程体系改革的最终成果必须落实到教材的编写上。创造性人才培养要求教材与教育教学改革同步”。基于此,学校对于精品教材建设的导向,更加注重将研究型教学课程改革与基于研究型教学理念的教材建设相结合,鼓励编写研究型教材。在研究型教学改革酝酿之初,许多教师主动把研究型教材的建设也列入课程建设规划。

(一)树立“教师即教材”的教学理念

北京科技大学首届国家级教学名师奖获得者余永宁教授,从教半个世纪以来从未间断本科教学改革,从20世纪60年代的“现场教学”、70年代的“结合课题教学”到新世纪开展“研究型教学”改革,都凝聚了他与时俱进的大学教学理念,余教授提倡将教学理念融入到教材建设中。余永宁教授所在的材料学国家级教学团队牢固树立“教师即教材”的理念,该团队包括了3名国家、北京市教学名师,多名材料学专业资深教授,共同打造了系列研究型教材,“十二五”期间,共有5部教材获得北京市精品教材和国家“十二五”规划教材。余教授在讲授材料专业基础课程———金属学原理时,结合时代对学生的要求,注重把数理化、力学及材料学等多方面的知识融入教学和教材编写中,源于他本人精深的科学研究和凝练、精湛的教学技艺,编写出国家重点教材《金属学原理》。近几年,古稀之年的余教授结合研究型教学最新理念,追踪科学研究的最新进展和国家对创新型人才的要求,以注重全面培养学生综合能力为宗旨修订再版了《金属学原理》,该教材被同行专家誉为“我国迄今为止内容最丰富、系统和深入的金属学原理教材”。近年来,随着材料研究与应用领域的交叉渗透加剧,材料功能也由单一化向多元化发展;另外,虽然根据无机非种类的不同和性能要求的不同,各种无机非的生产方法有较大差异,但从整个无机非的生产过程来讲,其制备过程又有着很多共性。近年来,同样由余教授领衔主编的《材料科学基础》融入研究型教学理念进行修订再版,教材注重材料科学与工程专业宽口径培养的特点,编写内容涵盖金属、无机非金属及高分子材料等,同时兼顾结构材料与功能材料,结合学科前沿最新进展,从基础层面上对各类材料进行综合与融合。北京科技大学材料学院周张健教授主编《无机非金属材料工艺学》教材打破传统的课程体系界限,突出无机非共性的工艺技术和原理,加强学生的基础知识,并向“宽”和“深”两个维度发展,使学生全面系统地掌握无机非的工艺原理和过程的共性与个性问题,理解工艺因素对无机非产品性能与结构的影响,并能从技术与经济的角度分析各类无机非金属材料生产中出现的问题,提出改进生产的方案。可见,高校教师不只是教材的执行和传递者,更是教材的开发者、建设者,教师摒弃了“以教材为本”和“教教材”的旧观念,确立“以人为本”和“用教材教”的新理念,通过创造性地建设教材,培养智能型和复合型人才。

(二)提倡“教材”变“学材”的思路

教育哲学家阿弗烈•诺夫•怀特海(AlfredNorthwhitehead)认为,教育是一种充满生机、富有朝气和活力的节奏性跃动,这是一个发现的过程,一个逐渐习惯于奇特想法的过程,想出问题并寻找答案的过程,设计新体验的过程,注意新的探险活动会引起什么结果的过程[8]。随着新时期知识更新速度的加快和知识面的迅速拓宽,高校教材的任务不再仅仅是给学生多少知识,更为重要的是教会学生解决问题的方法。《教育部关于“十二五”普通高等教育本科教材建设的若干意见》(教高[2011]5号)里明确要求:“要注重教材内容在传授知识的同时,传授获取知识和创造知识的方法”,因而,研究型教学理念下的教材必须树立将“教材”转变为“学材”的思路。北京科技大学具有浓厚行业特色的实习教材也探索融入研究型教学理念,以《热能与动力工程专业实习教程》为例,该教材编写内容取材于具有世界一流的先进生产技术、生产流程以及最先进管理经验的代表性集团公司,基于研究型教学理念,教材引入了学生自主学习的模式。在实习前,引导学生利用该教程进行预习,教材中有意识地设置问题情境,并让学生试着提出问题,回答教材中提出的问题,带着预习时思考的问题与猜想进入现场实习,使学生运用自身拥有的最基本的知识、经验、技术去提出问题和解决问题;学生进入企业实习现场,通过切身的实践实习,感受并与现场人员的交流,在他们面前展示事物不同的侧面,让学生利用已有的知识储备和联想能力去探究、寻找各种可能的答案,深入思考并验证猜想;离开实习现场后,学生利用教程进行复习、总结,提升实习效果。教材在编写中融入培养学生正确的思考方法、学习方法和应用知识解决问题的方法和紧跟时代、不断获取本学科新知识的能力,适应了新时期社会对创造性人才的需要。为培养学生探究能力和发散型思维能力,教材精心制作了配套的光盘,充分利用多媒体技术优势,对现场难以看到的场景进行动画演示,并对实习内容(如不同工艺流程)进行对比分析,加深学生的理解与体会;本教材还具有弹性学习、分流培养、宽口径、重实践的教学特点,很好地解决了高等学校实习存在的问题,这在当前工科院校工程类实习教程中迈出了重要一步,符合当前卓越工程师建设工程对学生提出的新要求,受到同行好评,被评为北京市精品教材,并入选第二批“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。

(三)体现知识的“生成性”逻辑

研究型教学理念下的教材更能体现出知识的“生成性”逻辑。我校北京市教学名师杨炳儒教授结合自己多年的教学经验,带领教材编写团队与国内多所高校的一线教师进行充分讨论,创造性地提出国内颇具特色的认知结构教学论(简称KM教学论),在开展离散数学课程研究型教学的探索与实践中,将研究型教学的基本内涵与KM教学法相结合编写出《离散数学》。教材体现了“知识逻辑结构核心论”的教学思想、“双图融合”的教学机制、“教学回路”的教学模式、“立体塔式结构”的教学内容、“三段论式”的教学方法,突破了传统的将离散数学视为“拼盘结构”的理念,吸纳结构主义理论,形成“结构关联”的新理念;在该教材中,数理逻辑和集合论作为两块基石,其上的代数结构、序结构、拓扑结构和混合结构生长出许多数学分支,同时各分支间交叉融合形成了庞大的离散数学乃至全部数学的理论体系;教材演绎铺展的路径如下:全书概述—篇引论(树形类化图)—章粗概图—章应用概图—按节展开(核心知识点、嵌入思维形式注记图、每节小结)—章习题类化(常见题典型解析)—章知识逻辑结构图—扩展阅读—习题—篇知识逻辑结构图。该教材在模式与体例上与学生的认知规律完全吻合,具有很强的启发性,获得2013年度北京市精品教材称号,入选第二批“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。

(四)展现“集体学习的文化”

受传统教学理念的影响,一些高校教材倾向于预设凝固的知识、教学内容和整齐划一的标准答案。教育家约翰•杜威(DeweyJohn)犀利地指出:“他们惯用‘非此即彼’的公式来阐述他们的信念,认为在两个极端之间没有种种调和的可能性。当他们被迫承认极端的主张行不通的时候,他们仍然认为他们的理论完全正确……”事实上,尽管在学习中外部信息有共同的来源,但由于每个人的经验、基础、已有认知结构的差异(以及内部自治信息的差异),加工的方式和结果也就不尽相同,知识具有一定的个体性和主观性。为了解决这个问题,研究型教学理念下的高校课堂教学不再被预先设计、安排、框定与规制,教材内容也不再是不可辩驳的权威,教材编写者的职责与使命不再是将所谓的“正确性”知识有序、工业化地“组装”在一起,作为一种僵化、恒久不变的学习材料传递与灌输给学生。北京科技大学北京市教学名师张群教授主编的“十一五”国家级精品教材、“十二五”首批国家级规划教材《生产与运作管理》(第3版),强化生产与运作战略,教材中系统呈现了现代生产运作管理新概念和新方法,分析和讨论了各类典型生产运作管理系统的计划与最优控制问题,为深入研究新型生产运作管理系统提供新的思想和理论分析工具。该教材参阅了国外大量相关文献资料,注重呈现国外关于生产与运营管理研究的各种理论思想和学术观点,也充分展示中国传统文化中的管理思想。结合作者的生产管理实践体会,列举了许多典型的案例并进行了详尽的分析与研究。教材综合反映不同的学术见解,学生能从中接纳和批判多元见解,还能够接触到知识的不同侧面,思维。教材注重将相同的知识以不相同的方式呈现,不仅发挥了从信息的检索分析导向新知的“创造”功能,还具有从不同的目的与视角对知识进行灵活处置的“支撑”功能。该教材从第一版开始已经印刷20次、累计印刷10万余册,目前被国内许多知名高校采用,教材所具有的相互切磋的“集体学习的文化”是它之所以一版再版、历久弥新的重要原因。

(五)前瞻学科前沿知识

研究型教学理念下的高校教材编写不仅要注重前瞻新兴学科知识,紧跟科学技术的发展前沿,避免新学科不断出现、教材建设相对滞后的现象,还要以敏锐的目光关注全球学术前沿动态,时刻注意高校教材内容的先进性。北京科技大学作为国家批准的首批物联网专业和教育部特色专业建设的办学单位,在教材建设上,课程教学团队在全国范围内率先进行了积极的探索。物联网特色专业负责人王志良教授紧跟时展的步伐,及时将最新最快的知识反映在教材里,领衔主编了《物联网工程概论》教材,全面介绍了物联网相关的标签技术、传感器技术、无线传感器网络技术、智能技术以及时下热门的云计算技术,完成了物联网节点在信息获取和数据传输上的基础构建,为物联网信息的海量存储和处理以及智能的服务模式提供了解决方案,同时系统地分析了有别于普通网络安全的基于物联网安全的身份识别技术、密钥管理技术等,具有很强的前瞻性。本教材还系统地阐述了物联网研究的理论基础:控制论、信息论、人工情感与人工心理理论以及CPS理论,探讨了物联网的异构性和学科交叉特点,提出了新的科学问题。通过四届学生的教学实践,受到同行和学生的一致好评,同时被全国近百所高校物联网工程及其相关专业选为教材或教学参考书,已经进行了4次印刷,受到使用院校欢迎和业内专家的好评。适合创造性人才培养的教材应根据科技进步和社会发展的最新成果不断地充实和更新教学内容”。我校“十一五”“十二五”首批国家级规划教材《地质学》(第四版),作者精心编写了地质学基础知识、矿床学、水文地质学、矿产勘查学和矿山地质学,对各学科相关的基本概念、基础理论和研究方法等进行了系统的阐述;再版时(目前正编写第五版)教材特别注重对近年来地质学,特别是矿产资源勘查领域的进展进行更新和补充。与此同步,编写团队还制作了融合多年来从事科研工作的成果和经验的内容新颖、手段先进的电子课件,包含了大量的野外露头、手标本、显微镜下图片和地质模型动画,在实际教学中已起到了很好的效果。教材不仅得到采矿工程、矿物资源工程等相关专业本科生的青睐,地质、矿业类专业研究生也受益匪浅,更成为已经毕业从事矿业工作的在职人员随时指点迷津的“宝典”。一部好的教材,其中的内容总能紧跟社会发展步伐,不断给予读者启示,也许当年阅读这部教材的学生已经成长为业界的精英,但其中的内容依然可以帮助他站在时代前沿,这也是《地质学》这部教材从第一版问世至今20多年依然带给读者巨大影响的关键。

四、结语

由于学校扎实推进研究型教材建设,“十二五”期间,由我校教师主编的教材获得“北京市精品教材”共21部,入选率较之同类高校高30多百分点;2014年,在第二批“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材的评选中,我校入选率为80%,高出全国平均入选率(39%)40多百分点;由于一大批教师参与研究型教学课程改革和研究型教材建设,给我校本科教学工作注入了生机和活力,教学效果明显改善,学生的综合素质和创新能力明显提高,特别是在以下两个方面:

(一)学生提出问题、分析问题、解决问题

的意识有所加强由于一批研究型教材植入了教师开展研究型教学的新设计思路,体现了有利于学生进行研究性学习的新知识脉络,营造了各种有利于激发学生渴望探求知识的环境,许多学生反映,他们结合对教材知识点的思考后在教师的启发下提高了解决问题的能力。近三年,一些体现学生自己分析和解决问题的创新成果显著增加,例如软件设计、网站开发、专利设计、制作实物模型等许多项目获奖年增长率为20%左右。