新工科背景下露天矿运输课程改革与实践

渠爱巧,韩延清,李子木

(1.辽宁科技学院 资源与土木工程学院,辽宁 本溪 117004;2.沈阳师范大学 文学院,辽宁 沈阳 110034)

露天矿运输课程内容主要涉及露天矿山运输方面的基本知识和理论、铁路运输设备选型与线路设计、汽车运输设备选型与线路设计、胶带运输设备选型。该课程重点在于露天矿线路设计和设备选型的实践应用,侧重于实践应用能力和创新能力的培养。本课程改革的重点在于建立露天矿运输在线课程,实现教学资源共享及实时互动;以工程案例、大创项目、学科竞赛为依托构建的实践体系和创新体系。

1 露天矿运输课程教学存在的问题

(1)课程思政未合理融入课程体系

未能很好地梳理与总结露天矿运输课程体系中所蕴含的思政元素,从而不能很好地结合课程知识点进行相应思政教育,专业特色在思政教育中体现不足等,因而,需要推进思政教育合理的融入课程体系,进一步开发专业课程所承载的思政教育功能。

(2)教学方式单一,难以实现教学目标

课堂教学以教师讲解为主,以学生为中心的教学理念未能很好贯彻执行,学生的主体地位在课堂中没有得到充分体现,教学方式单一,难以适应现阶段大学专业课的教学。由于教学环节的师生互动重视不足,学生的学习兴趣不足、课程参与积极性不高,因此难以达到既定教学效果[1]。

(3)教学内容滞后

传统《露天矿运输》教材涉及的线路设计与设备选型缺乏与采矿行业新标准、新技术、新工艺等有效衔接,课堂教学内容更新滞后于前沿技术,导致学生对行业新标准、矿业新装备和技术关注不足、面对未来矿业不适应的问题[2]。

(4)实践教学不足

从素质教育和专业培养目标的角度来看,课程教学目标应是能使学生灵活地应用理论知识,来解决生产中的实际问题,本课程的线路设计与设备选型同矿山实践结合性很强,需要理论和实践应用并重。露天矿运输课程在教学中存在两个方面的问题:一是课程不设置实践教学,教学活动以教师理论讲解为主;二是设置了实践教学,而实践训练在有限时间内的实际执行中,并不能对每个学生进行充分的指导,导致实践教学以教师讲解案例为主,甚至实践教学流于形式,最终导致学生理论难以应用实践。

结合露天矿运输课程自身的特点,转变教学方式、丰富教学内容、加强实践教学建设等可激发学生积极性、有利于学生综合能力培养的课程改革已刻不容缓。

2 课程改革内容与实施方案

2.1 深化课程思政建设

结合露天矿运输课程特点,梳理和总结课程所蕴含的思政元素,依托专业特色把思政教育贯穿于课程中。通过课程中道路设计部分,要求学生遵循矿山道路设计规范,线路绘制精益求精,培养学生的职业操守;通过课程中运输设备选型部分,理论公式计算结果与矿山实际的差距,让学生认识到实践的重要性;通过课程中的案例分析及训练,培养学生的发展观、整体观;通过学生实践作品的制作,培养学生的动手能力和团队合作精神;针对新时代学生个体,结合课程和采矿专业特点挖掘与专业知识衔接的思政案例,培养学生开拓创新、求真务实、踏实肯干的精神;增强学生对采矿行业的自豪感和赤诚的家国情怀。

2.2 重构课程体系,优化教学内容

(1)课程内容依据人才培养目标中学生应获得的知识和能力设定。本课程分为4章,要求学生系统地掌握露天矿运输的基本知识,具备铁路运输设备选型与线路设计、汽车运输设备选型与线路设计以及胶带运输机的设备选型能力。

(2)按照“能力递进”和“素质提升”的标准设置课内实践。设置采矿场外部公路线路设计与模型制作、采矿场内部公路设计与模型制作、露天矿铁路站场识图与设计三个设计性实践项目,强化实践应用能力。

(3)改变课程缺乏与数字矿山、新工科、“1+X”职业资格标准等有效衔接的问题,优化教学内容,力求体现行业新工艺、新技术、新标准、新规范。

(4)捋顺本课程与专业其他相关课程的衔接关系。采矿工程导论、地质学、矿山CAD等先修课程使学生对识图和线路设计有了一定的基础;同期开设的课程中露天采矿技术和矿山机械与本课的线路设计和设备选型可以相互支撑;本课程知识的全面掌握,可以为后续课程如矿井运输与提升、毕业设计等打下良好的基础。

2.3 重视教学方法等方面的改革

本课程在教学中运用多媒体课件、视频、虚拟仿真演示等教学手段,综合运用案例法、任务驱动法、翻转课堂等多种教学方法,帮助学生理解课程知识,激发学生学习兴趣。

(1)有效利用现代化教学手段和多媒体教学。将授课内容通过多媒体课件以视频、图形、动画、图表等形式传递给学生,使抽象的问题形象化,加深学生对课程内容的理解[3]。

(2)利用教学网络平台建设在线课程,通过课前、课上、课后的全方位参与,构建立体化课堂,实现泛在学习。 重视教学过程组织,激发学生的学习兴趣,调动学生的积极性。

(3)课程基本知识采用多媒体课件和视频教学;公路线路设计及汽车选型、铁路线路设计及设备选型、胶带运输机选型等部分,按照“能力递进”的标准设置课内实践,采用原理讲授→案例分析→实践训练三个步骤完成。

2.4 应用型课程教材建设

教材建设是教学内容和课程改革的一部分,编写与课程大纲相匹配的教材是实现教学改革的重要手段。教材既要求内容丰富、系统完整、重点突出,能反映国内外相关技术最新的进展和发展趋势,又要求能突出基础理论、基本知识和基本技术[4]。基于课程改革,应用型教材主要内容与特色如下:

(1)增加信息化与数字化技术应用内容,关注矿山运输与提升设备的最新发展;

(2)基于“1+X”课证融通,将矿山运输与提升三维设计与优化技术融入本书中;

(3)增加矿井竖井单绳提升和斜井串车提升的完整案例,强化工程教育、科研探索和实践训练;

(4)梳理本课程所蕴含的思政元素,在运输线路设计和矿井提升设计中融入最新的技术标准和规范(包含矿安〔2022〕88号、 GB 16423-2020、矿安〔2022〕4号等)。

教材结构和内容较以往教材有较大调整,以培养掌握矿业智能开发新技术、面向矿业未来的创新型矿业类人才,适应未来矿山对采矿工程技术人才的需求。

2.5 强化科技创新能力培养

课程融入生产实践案例,设置三个设计性实践项目如下:

(1)采矿场外部公路线路设计与模型制作。提供某矿山地形地质图,图纸中标注采矿场出入沟位置、排土场位置、工业场地位置,要求根据矿山地形地势设计并绘制自采矿场出入沟至排土场和工业场地的运输道路;根据矿山地形地质图和设计道路,搭建矿山三维数字模型。

(2)采矿场内部公路设计与模型制作。提供某矿山露天开采境界底部周界及台阶要素,要求学生设计矿山采场内部开拓运输道路,绘制采矿场开采终了平面图;根据设计搭建三维数字模型。

(3)露天矿铁路站场识图与设计。掌握露天矿铁路站场的布置形式,读懂大型露天矿铁路站场,并设计和绘制简单铁路站场。

通过以上三个实践项目系统性训练,培养学生逻辑思维能力、整体规划能力及科技创新能力。依托矿山道路设计工程,引导学生基于CAD、 Dimine 数字矿山软件、虚拟仿真等技术,设计虚拟仿真数字模型,引导学生积极参与学科竞赛和大创项目等,真正做到专创融合,赛教一体化。通过实践项目系统性训练,强化学生科技创新能力培养。

3 课程改革特色与意义

(1)梳理课程所蕴含的思政元素,依托专业特色开展思政教育,结合采矿专业特点“课程思政”贯穿教学全过程,增强学生对采矿行业的自豪感和赤诚的家国情怀。

(2)优化教学内容,力求体现行业新工艺、新技术、新标准、新规范,促进本课程与数字矿山、新工科、“1+X”职业资格标准等有效衔接,助力专业升级改造。

(3)重视教学方法改革,在教学中采用多媒体课件、视频、虚拟仿真演示等教学手段,综合运用案例法、任务驱动法、翻转课堂等多种教学方法帮助学生理解课程知识。

(4)以任务为载体,把实际生产案例融入课程,通过线路设计、设备选型和数字矿山软件的应用等,培养学生逻辑思维能力、整体规划能力及科技创新能力。

4 结语

露天矿运输课程改革从高等工程教育理论和实践探索的视角,融合现代教育技术,以新工科为引领,着力素质与能力培养,在课程体系、教学内容、教学方法等方面进行了全面建设和持续改进。梳理课程所蕴含的思政元素,依托专业特色开展思政教育。优化教学内容,增加矿山运输设备的最新发展,融入“1+X”矿山开采数字技术应用的矿山运输相关内容,在运输线路设计中融入最新的技术标准和规范,课程力求体现采矿行业新工艺、新技术、新标准、新规范。建立在线课程实现教学资源共享及实时互动。以工程案例、大创项目、学科竞赛为依托构建实践体系和创新体系,综合利用多种教学方式,通过线路设计和设备选型,培养学生逻辑思维能力、整体规划能力及科技创新能力。通过课程全面建设、实施与持续改进,培养掌握矿业智能开发新技术、面向矿业未来的创新型矿业类人才,适应未来矿山对采矿工程技术人才的需求。