適應智能采礦的人才培養模式研究

發布時間：2021-06-23所屬分類：管理論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要:基于物聯網、云計算、大數據、人工智能等高科技在采礦業中的大量應用及智能采礦的快速發展的需要，本文通過調查分析國內外智能采礦技術的發展現狀、采礦工程專業的人才培養模式以及存在的問題，分別從政府的政策支持、學校教學體系和企業人才需求三個角

　　摘要:基于物聯網、云計算、大數據、人工智能等高科技在采礦業中的大量應用及智能采礦的快速發展的需要，本文通過調查分析國內外智能采礦技術的發展現狀、采礦工程專業的人才培養模式以及存在的問題，分別從政府的政策支持、學校教學體系和企業人才需求三個角度，對適應智能采礦的人才培養模式提出建議，培養創新型人才，實現智能采礦的科學應用和發展。

　　關鍵詞:智能采礦;采礦工程;人才培養模式;創新型人才

　　智能采礦是在礦山數字化和信息化之后提出的新概念，是指在礦床開采中，以開采環境數字化、采掘裝備智能化、生產過程遙控化、信息傳輸網絡化和經營管理信息化為特質，以實現安全、高效、經濟、環保為目標的采礦工藝過程[1]。我國是世界上第一大產煤國，截至2019年底，全國煤礦數量在5300處左右，其中千萬噸級煤礦44處，大多數是地下開采。隨著開采深度的增加，礦山環境變得越來越復雜，重大事故風險增加，導致有意愿在煤礦工作的年輕人不斷減少，采礦行業人力資源危機嚴重。為了解決上述問題，我國學者不斷致力于礦山的技術研究，提出發展智能采礦戰略以減少井下作業人員，實現安全高效開采。礦業人才是實現智能采礦、推進礦山信息化的主導踐行者[2]。高等院校作為高等礦業人才的主要來源，須對智能采礦的人才培養模式進行思考。

　　如圖1所示，在萬方數據庫中以“礦業人才培養”為主題詞搜索期刊顯示，我國近20年關于智能采礦的研究熱度總體呈上升趨勢，2018年是熱度最高的一年，達到了127篇。而以“智能采礦人才”為主題詞搜索期刊，結果如圖2所示，最早論文發表在2015年，相關期刊數量很少，最多是在2019年，僅為10篇。這說明在我國智能采礦作為一個新的研究議題，有關人才培養方面的研究剛剛起步。一些專家學者陸續提出智能采礦的概念、人才培養模式改革的重要性以及采礦專業培養模式的改革方向等，但是關于如何落實改革的研究卻寥寥無幾。本文結合國內外的智能采礦發展現狀和采礦工程專業的人才培養現狀，分析我國采礦工程專業人才培養模式中存在的問題，并從政府、學校和企業三個視角提出培養智能采礦人才的建議，旨在建立一個科學有效、適用于智能采礦的人才培養模式。

　　1研究背景

　　1.1智能采礦的發展現狀

　　20世紀90年代，國外就已開展智能采礦的研究。如瑞典的基律納鐵礦、加拿大的KiddCreek礦和斯托比礦、芬蘭的PyhǎsalmiMine，目前已經基本實現了全過程的自動化采礦[3-5]。我國智能化采礦的技術自2010年以來也有了明顯的進步。黃陵礦業公司一號煤礦1001工作面在2014年率先實現了“有人巡視，無人值守”的智能化開采模式，成為我國煤炭智能化開采的里程碑和標志性事件[6]。神華集團在礦井生產的采掘、運輸、地面、生產、通風、供配電、供排水、安全、暖通、環保等方面，都實現了在線監視和遠程控制[7]。杏山鐵礦和三寧礦業挑水河磷礦也初步實現智能化開采模式[8-9]。

　　與國外相比，我國智能采礦研究起步較晚，但發展較快。截至2019年底，我國建成智能化采煤工作面200多個，計劃2022年建成1000個智能采礦工作面�！蛾P于加快煤礦智能化發展的指導意見》[10]提出我國智能采礦發展的3個階段性目標:到2021年，建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦;到2025年，大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現智能化;到2035年，各類煤礦基本實現智能化。山東作為用煤較多且煤礦災害發生比較嚴重的地區，在最近兩年中大力發展智能化采礦。其中，山東能源至今已經建成80個智能采礦工作面、71個智能掘進工作面、10個智能礦山示范點，其沖擊地壓礦井全部實現智能化開采，累計減少井下作業人員9700余人，這無疑是一個振奮人心的階段成果[11]。

　　可見，智能采礦已經成為采礦業的必然趨勢。然而，目前現實中也存在一定矛盾:企業的智能采礦水平在不斷提高，而高校對于采礦人才的培養還停留在傳統模式，難以滿足智能采礦時代下企業對復合型人才的需求。推動科技發展的核心力量是科技人才，智能采礦時代對采礦、設備、人工智能、管理類人才的需求越來越大。采礦工程專業是采礦業的核心學科，為適應智能采礦的發展，須對采礦工程專業的人才培養模式進行改革。

　　1.2國內外采礦工程專業的開設情況

　　通過資料調查，對國內外15所高校的采礦工程專業從培養目標、開設課程、培養方式、考核方式、畢業流向多個維度上進行了比較分析(表1)。其中，國內調查了9所在全國采礦工程專業排名較靠前的幾所學校，分別是中國礦業大學、中南大學、北京科技大學、重慶大學、河南理工大學、東北大學、山東科技大學、太原理工大學和西安科技大學;國外的院校有6所，分別是西澳大學、科廷大學、美國的科羅拉多礦業學院、德國的弗萊貝格礦業大學、倫敦帝國理工學院、科羅拉多礦業學院�？梢钥闯觯瑖�外的培養模式更實用一些，對人才的培養注重實踐操作、緊跟企業需求、注重職業道德[16]。由于學校課程涉獵較廣，畢業后的就業方向也比較多。除了必修的課程教學外，國外學校還注重培養學生的人文意識和社會責任感，注重學生的興趣發展。而國內培養模式專注于學生的專業素質，且較多地停留在基礎理論層面，給學生的實踐機會較少，對學生創新能力的培養不夠重視，課程體系不夠完善，學科設立不滿足智能采礦技術的需求。

　　智能采礦的核心關鍵技術包括精確的定位和導航技術、智能探測技術、設備故障自動化處理技術[17]、遠程監控技術、信息感知與傳輸技術、數據的獲取與處理技術等[18]。國內學校的課程體系現狀不利于培養具備采礦、計算機、數字地質、機械設備制造與控制、管理知識的復合型人才。學生在學校時過多地專注于專業理論知識，不能發掘更多的興趣愛好，不利于人才的全面發展。

　　2我國采礦人才培養模式的現狀及問題

　　目前，我國專門開展智能采礦人才培養的高等院校只有中國礦業大學、北京科技大學、河南理工大學和山東科技大學等少數學校，且現在正處于試驗階段。而其他學校還沒有開設專門的智能采礦專業，依然局限于采礦工程傳統課程的教學，在培養方案、課程安排、教學方式、創新能力培養、考核方式上都存在一定程度的問題。

　　2.1培養方案不合理

　　雖然大部分學校有明確的培養目標，但是培養方案落后，與培養目標不夠匹配。目前，大部分院校采用的是以基礎課、專業課和畢業論文為主要框架的人才培養方案[19]。學校注重學生對基礎知識、基本技能的理解和掌握，不重視對學生的智慧開發和能力培養，缺乏個性化教育。將學生的科研成果量化，注重研究成果的數量而非質量[20]。學生的論文研究多是停留在理論層面，實現存在困難。這種培養方案會使學生形成固定的思維模式，不利于學生的潛力開發和創造力的培養。

　　2.2課程安排不合理

　　采礦工程專業是培養既懂生產又懂安全、既懂技術又懂管理的復合型人才[21]。智能采礦則是在采礦工程培養目標的基礎上，更重視培養人才對智能采礦機械設備的控制能力、發明創造能力以及計算機操作能力。而現在大部分開設采礦工程專業的學校仍以采礦技術和地質勘探相關課程為主，對于計算機和機械電子類知識涉及較少，不利于培養適應智能采礦的復合型人才。另外，與國外相比，我國的教學對人文社科方面關注比較少，開設課程集中于培養學生的專業能力，而忽略了培養學生的交際能力、人文意識、興趣發展和心理健康，學生很難得到全方位的發展。

　　2.3教學方式老舊

　　現在大部分高校教學方式是課堂授課，且注重于基礎理論教學而實踐教學較弱。老師用多媒體講課，與學生缺乏互動，課堂氣氛枯燥不活躍。單一的授課方式使學生不能很好地消化課堂知識，缺少實踐能力，學生畢業之后很難迅速適應工作內容和環境。另外，學校缺乏優秀教師資源，一些年輕老師一般是畢業之后直接留校，缺少在采礦企業工作的經歷，缺乏實踐經驗，且采礦技術發展迅速，只靠老師教學很難將最先進的技術和理念傳授給學生[22]。

　　2.4缺乏基礎研究能力和原始創新能力培養

　　基礎研究和原始創新，是發展智能采礦關鍵核心技術的科技保障。與其他發達國家相比，我國學生普遍缺乏原始性創新能力[23]。在基礎研究投入方面，我國2017年用于基礎研究的費用占研發總費用的5.5%，遠遠低于美國的16.9%和瑞士的38.2%;在人才培養模式上，高校對人才創新能力培養力度小，缺少特色;在考核評價方式上，主要看重學生成果的數量和實用性，導致學術研究的功利化和短視化，使學生忽略基礎研究，缺乏原始創新能力。大學作為國家知識創新體系的“中流砥柱”，應是基礎研究與原始創新的重要源頭[24]。

　　2.5考核方式簡單

　　與國外相比，不管是期末考核還是畢業考核，我國采礦工程專業的考核形式都比較簡單。大多數學校的期末考核都是選擇考試或者寫論文的方式，而且考試的題目比較簡單，考前突擊便可及格，對課程論文的要求也比較低，使學生對課程不夠重視。畢業考核一般是采取寫論文或畢業設計的方式，學生寫論文的目的是畢業，具有功利性。

　　3適應智能采礦的人才培養模式的創新

　　人才培養模式的創新，不只是學校的任務，政府和企業也擔負著相當大的責任。由政府指導、企業配合、學校執行的方式對培養模式進行改革更加有效。

　　3.1政府給予政策支持

　　由于智能采礦現在屬于起步階段，在適應智能采礦的人才培養模式成型的過程中，政府應該處于主導地位，通過制定一系列的鼓勵政策，讓學校和采礦企業重視起來。

　　3.1.1政府引導學校

　　結合我國采礦業的現狀，順應采礦工程國際化發展趨勢，為明確我國智能采礦人才的培養方向，指引學校確定自己的培養目標，政府應該在政策和方法上引導學校進行采礦人才培養模式的改革。研究表明，在安全管理和數字礦山等礦山信息化建設方面，存在研究團隊數量少、合作少、分布分散等問題[25]。針對這一問題，政府可以定期開展關于礦山智能化建設的座談會，邀請研究院所的相關研究人員、學校領導、教授、學生、專業人士等對此感興趣的人員參加，針對現階段礦山建設的實際需求，對學校應該如何更好地培養智能采礦人才進行研討，并開展相關項目合作。

　　3.1.2政府鼓勵企業

　　只有學校單方面進行采礦人才培養是遠遠不夠的，還需要采礦企業的大力配合。政府應鼓勵企業大力度參與到人才培養中來，鼓勵采礦企業根據自己的智能化發展方向與學校進行聯合培養;制定校企合作的法律法規，并給予企業一定的政策支持，如對幫助學校培養智能采礦人才的企業進行公開表彰、減免一定的稅收、幫助企業宣傳人才招聘信息等。

　　3.2學校教學模式改革

　　學校作為人才培養模式改革的主要角色，應從課程體系、培養方案、教學方式和考核辦法等多方面進行創新，貫徹成果導向的教育理念，培養適應采礦企業需要的高素質創新型人才。

　　3.2.1建立多學科交叉的課程體系

　　如圖3所示，建立“智能采礦相關課程+數字地質+機械設備制造與控制技術+計算機科學與技術+實踐實操課程+管理與經濟技術+基礎教育”的課程體系，打造厚基礎、寬口徑的教育模式。其中，以智能采礦、地質學、機械設備、計算機相關課程進行教學仍然為重點，并在原先的采礦課程基礎上增加智能化相關知識的教學，開設礦山信息管理的相關課程[26];同時，采取理論課程和實踐課程相結合的教學方式，提高學生的實踐操作能力。學校與企業合作建立實驗基地，使學生能夠參觀采礦的先進機械設備[27]。

　　為了人才的全面發展，學校還需注重培養學生的管理能力和經濟分析能力，培養學生的數學思維;注重英語教學，拓寬學生的國際化視野。

　　相關期刊推薦：《礦業科學學報》(雙月刊)2016年創刊，主要刊載礦業科學領域的原創性成果，內容包括礦業工程、煤礦開采、安全科學與工程、測繪科學與技術、地質資源與地質工程、礦山建設工程、巖石力學與地下工程、礦山機械工程、礦山電氣工程與自動化、礦物加工與利用、煤礦環境保護、煤炭能源綠色開采與潔凈利用、管理科學與工程、能源安全與發展戰略等。

　　除此之外，學校還需注重學生的通識教育，以德樹人，定期開展人文意識教育，提高學生的社會科學素養、人文素養，激發學生的愛國情懷以及奉獻社會的責任感，打造通專融合的課程體系。

　　3.2.2實行“先廣后專”的培養方法

　　學校應實行“先廣后專”的培養方式，即先學習相對廣泛的基礎知識，后定位興趣進行專項學習。以本科生為例，第一學年基于多學科交叉的課程體系進行基礎課學習，在學習過程中可以了解到自己的興趣點，之后再進行專業學習。進行專業學習的方式，包括選修相關專業課程、參加相關專業的興趣團體活動、參加相關比賽以及去企業實習等。

　　3.2.3加強各個相關專業的交流和聯系

　　開設選修課，智能采礦相關的各個專業的學生都可以參加，通過分小組完成任務的方式進行考核。舉辦各類礦業實踐比賽，分為管理、地質、采礦技術、計算機、通信、機械等模塊，各專業的學生根據自己的特長進行報名，不同專業組成一隊，對采礦進行全流程的設計，通過比賽對其他專業知識進行了解，有利于培養適應智能采礦的復合型人才。

　　3.2.4采取“雙導師”的培養方式

　　“雙導師”即“學校導師+企業師傅”。采用“雙導師”的培養方式[28]，學校導師培養貫穿整個本科時期，負責方向帶領與培養，指導學生學習專業課、撰寫論文;實習期間，學校為學生搭建校外優質實習實訓平臺[29]，讓學生跟隨企業師傅在企業中進行實操學習，對智能采礦相關工作進行實踐訓練，實習時長不能短于2個月。在實習期間，企業培養學生親自參與智能采礦的全過程，對未來將要從事的工作進行深刻了解，開闊眼界，適應社會，鍛煉實踐能力。

　　3.2.5重視基礎研究，提高原始創新能力

　　基礎研究是應用研究和開發研究的基礎，為提高科研水平提供了源源不斷的動力[30]。目前，在智能采礦發展的初級階段，大部分學者更偏向于應用研究和開發研究，將國外發展智能采礦的經驗，應用于我國的智能化采礦的建設上。但要使智能采礦更長久、更健康地發展，需重視對智能采礦技術的基礎研究，提高人才的原始創新能力，將創新教育理念融合于教育模式中。可以通過開展基礎研究類的科研項目和比賽，加強對學生基礎研究能力的培養，讓學生成長為不僅會操作而且能發明創造智能化機械的創新型人才。

　　3.2.6考核方式改革改變

　　卷面考試或者單一的論文考核方式。

　　課程考核引入課程設計的考核方式，將本學期學習的內容應用到實際案例中，并且在學期末的課堂中進行演示講解。

　　畢業考核可以采用畢業設計和畢業論文相結合的方式，將實習經歷作為畢業的硬性條件，學生可以根據實習單位的實際情況進行案例設計，彌補單一論文方式缺乏實踐性的缺點。重視畢業論文和畢業設計的質量，而非工作量，提高研究成果的專業性、科學性和前沿性。

　　3.3企業人才需求引導

　　企業是人才的需求方，在人才培養模式改革中，企業應該發揮導向作用，根據企業對人才的需求，幫助學校培養人才。

　　3.3.1企業與學校定向聯合培養

　　智能采礦企業對復合型人才的需求非常迫切。在現階段，采礦企業可以先采取與各學校的優勢學科進行定向聯合培養。企業根據本行業對人才類型的需求，參與學校課程體系的建設和教學，以需求為導向進行課程設計、設置專業的人才培養方案，將達到畢業標準的人才招聘到定向企業，既解決了企業人才需求問題，又解決了學生就業問題。

　　3.3.2提供實習崗位

　　企業與學校聯合辦學，共建實習基地，設置實習崗位。帶領實習生參與智能采礦的專業流程，由企業導師教授先進技術與機械設備的原理與使用[31]。實習結束后，進行結業考核，計入學校的課程成績當中。對表現優秀的學生可以給予獎勵政策，如優先聘用等。

　　3.3.3企業定期發布智能采礦行業信息

　　為了使政府和學校了解智能采礦行業的發展前沿，企業應不定時通過官方網站、論壇等媒體發布技術創新動態、企業智能采礦的最新進展等。即使在不需要招聘人員的時候，企業亦應與學校交流適應智能采礦需要的人才能力的信息，使學校和學生實時了解智能采礦行業的人才需求變化，以便學校調整和更新培養方案。

　　4結語

　　智能采礦人才培養模式作為一個體系龐大的學科教育體系，真正建立起來并成熟運作是一項大工程，需要政府、學校和企業的積極配合。本文通過分析國內外對采礦專業人才的課程差異和培養方式，提出由政府進行政策引導、企業給予技術支持、學校主導培養方法實施的創新模式，具體措施如下:

　　(1)政府需要發揮政策指導作用，引導學校進行人才培養模式改革，鼓勵企業參與人才培養。

　　(2)學校需要發揮主體作用，從課程體系、培養方式和方法、考核方法上進行創新，重視人才的基礎研究能力和原始創新能力，同時注重學生的軟素質培養，促進學生的全面發展。

　　(3)企業需要發揮需求導向作用，通過與學校聯合培養、提供實習平臺、發布智能采礦行業信息等方式，積極配合協助學校培養采礦企業需要的人才。

　　建立適應智能采礦的人才培養模式，需要緊跟智能采礦的發展方向和發展進程，以需求為導向、以科學的課程體系為基礎、以實踐為依托，培養智能采礦的創新型人才，為我國的智能采礦發展提供人才保障。——論文作者：黃輝，周文姍，劉海濱