新工科背景智慧矿山建设采矿工程专业人才培养方案改革研究

刘波 何梦瑶 柳晓飞

（1.赣南科技学院，江西赣州 341000；
2.江西理工大学应用科学学院，江西赣州 341000）

第四次科技、产业革命对我国的高等教育培养人才提出了更高的标准和要求，“新工科”建设应运而生。“新工科”建设是对科技革命和产业革命的积极回应，是深化高等工程教育改革、是培养多元化与创新型的卓越工程科技人才的必然路径。

绿色、高效、节能、智能化是传统工业的发展方向，矿业领域也将迎来深刻变革。坚持以信息化、工业化互相促进相互协调，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路，矿山行业的技术变革势在必行。以大数据、人工智能为代表的第四次工业革命和产业变革以前所未有的发展速度、影响范围改变着一切，与中华民族伟大复兴进程形成历史性交汇。通过利用人工智能、大数据、云计算、物联网等为代表的高新技术的途径，改造升级矿山行业现状。加快我国智慧化矿山建设，已经成为矿业行业适新时代中国特色社会主义发展必然趋势。

采矿工程类专业教学主要培养学生运用各种专业的理论知识和矿山开采过程中解决问题的能力。全国设置采矿类的高校数量不多，其现在的培养模式仍套用的是计划经济体制内的传统培养方式。传统的人才培养方式存在以下几个弊端，首先，课程只是设置简单，教材陈旧；
其次专业面知识面涉及的方向较少，无法适应现代矿山技术的发展；
最后实践课程少，理论与实践基本脱钩，难以适应现代矿山行业对人才的需求。因此，积极探索新工科背景下改革，面向未来智慧矿山应用型人才，服务智慧矿山建设战略发展新需求，培育新工科背景下智能开采人才，是我国金属矿山行业转型升级的需要，也必将成为采矿工程人才培养的新趋势。

目前，赣南科技学院采矿工程专业现有人才培养方案中对毕业生的要求基本是：掌握从事采矿工程专业工作所需要的工程基础和专业知识，具备运用这些知识进行采矿工程涉及生产与管理，以及将这些知识用于解决复杂工程问题的能力。掌握采矿学科的基本理论和基本知识，掌握矿床开采、地下工程、基础工程、工程施工、生产技术管理、应用研究与技术开发的能力，能够综合运用理论和技术手段设计解决复杂采矿工程问题的方案。人才培养方案中，涉及的核心课程主要有岩石力学、爆破工程、矿床地下开采、矿床露天开采、矿井通风与除尘、井巷工程、矿山机械与智能装备、充填理论等，从采矿工程课程设置与进度安排表可出，培养方案对学生的专业基础理论和工程实践等十分重视，然而涉及矿业智能化发展的课程则较少。

通过培养人才方案课程设置可以得出，课程专业涉及的广度及深度均不够，知识结构体系不完整。课程设置的先天不足导致培养的学生基础理论学习和行业应用实践脱节的问题，学生的工程实践能力和应用创新能力较低。采矿工程专业人才培养模式的效果不理想，毕业生难以完全适应中国特色社会主义市场经济发展。因此，智慧矿山建设应作为重点课程予以完善。

表1 采矿工程专业主要课程设置与教学进度安排表

智能矿山基于现代智能化理念，关注效率问题、安全问题和效益问题，智慧矿山是基于物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，集成各类传感器、自动控制器、传输网络、组件式软件等，形成一套智慧体系，能够主动感知、自动分析，依据深度学习的知识库，形成最优决策模型并对各环节实施自动调控，实现设计、生产、运营管理等环节安全、高效、智能、绿色的矿山。

智慧矿山是以矿山数字化、信息化为前提和基础，对矿山生产、职业健康与安全、技术支持与后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理，智慧矿山的建设最关键就是实现矿山安全、高效、绿色回采。

智慧矿山的建设目标主要有以下几个方面：

（1）通过信息互联网技术，建立矿山生产、经营、管理全过程、全流程的智能化管控平台，实现对矿山的动态监控，做到资源共享和统一管控，不断提高矿山的经济效益和行业竞争力。

（2）利用GIS 和BIM 技术，为智慧矿山应用提供三维一体化的服务、矿山工程及设备的全生命周期管理等服务和工具实现矿山数字孪生。

（3）全面感知井下人、机、环等的位置、状态，并可以对设备进行控制。提升企业智能化安全管理水平，通过智能视频、人员定位等技术。通过软件定义，实现井上下人机、环、管信息的强实时关联、融合与智能联动，实现本质上的安全目标。

（4）利用大数据、视频图像处理、数据挖掘等技术，对矿压预测、应急事故实现动态管理，提高数据管理推送的准确性，提高可视化矿山的建设水平。升级矿山的安全、生产、经营的智能分析、自我学习与辅助决策。提升企业的综合竞争力，同时缓解矿业人员流失、人才短缺的问题。

随着智慧矿山的不断推进，对采矿工程专业人才的需求更加迫切，这就要求学校要进一步修订和完善人才培养方案，构建符合矿业发展的智慧采矿人才培养模式。主要从以下几个路径进行改革探索：

（1）明确人才培养新目标。通过对多家矿山企业的调研，智能采矿人才必须具备现代智慧矿山开采技术、软件工程、数据处理、运营管理等知识基本原理及其应用能力。新工科下采矿工程专业的人才培养目标应具有正确的世界观、人生观、价值观，爱国、诚信、友善、守法，具备良好的人文科学素养、社会责任感和职业道德，人格健全完善、崇尚科学，德才兼备、知行合一。掌握采矿学科的基本理论、现场的实践操作、智能化开采技术等，综合运用理论和技术手段解决复杂问题的方案。

（2）智慧矿山培养重置。未来矿山行业的人才不仅需要具备最基本的专业方面的知识，还需具备矿山智能机器人、人工智能技术与应用、电气自动化、现代通信、传感与信息技术、人工智能等专业领域。现有人才培养方案中，大部分智慧矿山所需要的技术均未开设相应的课程，培养的人才难以满足矿山行业发展的需要。所以专业课程的调整显得尤为必要。课程体系建设上增加《工程测量与3S 技术》、《python语言》、《矿山物联网技术》等专业基础课程的学习。在专业核心课程，将引入新概念和新技术，设置《智能采矿学概论》、《矿山机械与智能装备》、《智能矿山管理信息系统》、《矿山现代测试技术》、《采矿过程数值模拟》、《数字软件建模与应用》等课程。形成完备的、相互融合的适应智慧化矿山建设需求的课程设置。

（3）组建跨学科、高层次的优质师资团队。智慧化矿山涉及多领域、多学科相互交叉与融合的学科。因此，需要跨学科、跨部门、跨单位组建授课教师团队。鼓励教师到矿山企业部门以技术顾问方式锻炼，深入基层开展调研，了解矿山企业的实际需求，提升师资队伍整体实战化能力和授课水平。

（4）精心打造采矿工程智能实验教学平台与实习基地。加强学科平台建设，包括科研平台和教学平台，沉浸式和交互式虚拟仿真实验教学，模拟井下实践过程，完成实践操作。构建“产学研”为一体的人才培养机制。以“校企合作”和“校际合作”的模式共同建立智慧矿山实训教学系统实验室和实训基地。智能采矿人才培养需要矿山企业的深度参与，积极与智慧矿山建设示范企业。如与铜陵有色集团有限公司、安徽省庐江龙桥矿业等建立了长期的合作关系，并建立了稳定的实习基地。

在新工科建设背景下，智慧矿山课程建设将为矿业人才培养体系完善和矿业工程智能转型提供良好基础。同时，地方高校应结合自身资源优势，紧追行业发展形势，以智慧矿山发展为契机，完善矿业人才培养体系，为未来矿山行业提供基础扎实能力卓越的采矿科技人才发挥应有的作用。

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