張愛然，寧掌玄，張 磊，楊東輝

（山西大同大學煤炭工程學院，山西大同 037003）

2014 年中國在《中美氣候變化聯(lián)合聲明》中首次提出2030 年實現(xiàn)碳達峰計劃。2020 年9 月22 日，習總書記在第75 屆聯(lián)合國大會一般性辯論中宣布：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和[1]?！半p碳目標”推動了技術和產(chǎn)業(yè)變革朝著信息化、數(shù)字化、智能化方向加速演進。

煤礦智能化發(fā)展對傳統(tǒng)人才培養(yǎng)提出新的要求，同時智能化人才培養(yǎng)為煤礦智能化發(fā)展提供人才保障和支撐。萬志軍等根據(jù)中國礦業(yè)大學智能采礦工程專業(yè)的人才定位、能力素質(zhì)與知識結構構建了以“智能感知—智能決策—智能控制”為主線的課程體系[2]；劉學生等基于OBE 理念建立了《智能采掘技術基礎》課程的混合式教學資源和評價體系[3]；張俊文從培養(yǎng)目標、課程體系、培養(yǎng)過程、評價機制方面探索了智能采礦人才培養(yǎng)模式[4]；劉珊珊針對煤礦高素質(zhì)人才儲備難、現(xiàn)有人員結構與智能化需求不匹配等問題提出校企聯(lián)動、創(chuàng)新培訓等煤礦智能化人才隊伍建設措施[5]。這些成果極大地促進了煤礦智能化人才培養(yǎng)，但缺乏對煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑的整體研究。為此，另辟蹊徑，擬從人才培養(yǎng)體系、師資隊伍建設、實踐教學、培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)改進等方面進行雙碳目標下地方應用型高校煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑探索與實踐。

1 煤礦智能化人才的需求及培養(yǎng)意義

隨著開采深度的增加，礦山環(huán)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(yè)人力資源危機嚴重。從企業(yè)需求來看，現(xiàn)階段智能化煤礦建設仍然采用傳統(tǒng)的管理模式，煤礦缺少智能化專業(yè)職能部門、智能化人才培養(yǎng)體系不健全、智能化專業(yè)技術人才不足、缺少專業(yè)化運維團隊。煤炭企業(yè)迫切需要發(fā)展智能采礦戰(zhàn)略以減少井下作業(yè)人員，實現(xiàn)安全高效開采。由于師資力量、配套教材、實驗室建設、實踐基地不足等原因?qū)е旅旱V智能化相關人才匱乏，是制約煤礦智能化發(fā)展的痛點[6]。

近年來，教育部積極推進新工科建設，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制、5G、機器人等高新技術改造升級涉煤類工程專業(yè)，培養(yǎng)并造就大批掌握智能采礦技術的高級礦業(yè)人才，既是推動國家能源革命和區(qū)域經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展的現(xiàn)實需要和必然選擇，也是新工科建設對傳統(tǒng)涉煤類工程專業(yè)改革的必然要求。國家發(fā)展改革委、能源局、煤監(jiān)局等8 部委聯(lián)合印發(fā)的《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》[7]明確指出：到2035 年，各類煤礦基本實現(xiàn)智能化，構建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的煤礦智能化體系。國家《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃（2016—2030 年）》[8]指出：到2050年，全面建成安全綠色、高效智能礦山技術體系，實現(xiàn)煤炭安全綠色、高效智能生產(chǎn)。2020 年5 月，山西省能源局等部門研究制定的《山西省煤礦智能化建設實施意見》[9]，規(guī)劃目標是：2022 年建成10 座智能化示范煤礦、50 個智能化示范綜采工作面；2025 年全省大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化；2035 年各類煤礦基本實現(xiàn)智能化。截至2022 年3 月，全國煤礦數(shù)量5 300 處左右，已建成813 個智能化采掘工作面，其中采煤工作面477個，掘進工作面336 個，并且已有29 種煤礦機器人在370 余處礦井現(xiàn)場實現(xiàn)了應用。晉能控股集團煤礦智能化建設提速，挖金灣、晉華宮、麻家梁、馬脊梁、燕子山等煤礦先后完成智能化井下綜采設備的聯(lián)合試運轉(zhuǎn)工作，2021 年底已建成24 座礦井54 個智能化綜采工作面。

煤礦智能化是以綠色開采、安全開采、科學開采、精準開采為基礎，以機械化、數(shù)字化、自動化、無人化為目標，融合機器人、人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術的綜合智能系統(tǒng)，系統(tǒng)中的煤礦開拓、采掘、運輸、通風、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等過程均可智能化運行。在此背景下，高校涉煤類專業(yè)的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式已略顯不足，“智能化元素”融入課堂教學、實驗教學、實訓實習等教學過程勢在必行。中國礦業(yè)大學（北京）、安徽理工大學于2021 年獲批首批智能采礦工程專業(yè)；部分高校（中國礦業(yè)大學、西安科技大學、遼寧工程技術大學、山西大同大學等）涉煤專業(yè)已增設智能化相關課程，如《煤礦智能開采》《智慧礦山與智能采礦技術》等，課程涉及煤炭行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢、礦山無人智能采掘技術、礦山壓力及巖體智能監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境保護與治理技術等前沿領域。

2 煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑探索與實踐

煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑如圖1。第一做好頂層設計：在充分考慮社會需求和學校定位后，應用OBE 理念制定煤礦智能化人才培養(yǎng)方案（主要包括培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系）和課程教學大綱；第二通過課程和實踐教學開展育人活動；第三高水平師資隊伍建設，進行頂層設計和實施教學活動都離不開高水平教師隊伍的保障；第四持續(xù)改進培養(yǎng)過程，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

圖1 雙碳目標下高校煤礦智能化人才路徑圖

2.1 構建地方性應用型煤礦智能化人才培養(yǎng)體系

（1）人才培養(yǎng)方案。方案制定貫徹OBE 教育理念，采用學?！叭脚_+集中實踐+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”教育模式，通識教育促進學生德智體美勞全面發(fā)展，重視多學科的交叉融合、多專業(yè)的相互滲透，同時將工程實踐能力培養(yǎng)與技術創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有機結合，培養(yǎng)具備扎實的專業(yè)基礎理論知識和工程實踐應用能力的高水平應用型人才。課程體系如圖2。

圖2 雙碳目標下高校煤礦智能化人才培養(yǎng)課程體系

（2）課程教學大綱。根據(jù)畢業(yè)要求和課程支撐矩陣，跨學科組織骨干教師精心選擇教學內(nèi)容并編寫教學大綱，同時凝練知識目標、能力目標和素質(zhì)目標，挖掘思政元素寫入大綱。

（3）優(yōu)選或編著適合應用型高校的煤礦智能化教材。教材是教師教和學生學的主要工具，是學生獲得知識、發(fā)展智力的。主講教師積極參與主編中國煤炭教育協(xié)會組織的教材《智慧礦山與智能采礦技術》《應急監(jiān)測與預警》等。

（4）深化教學改革。在學校1310戰(zhàn)略指引下，緊抓新工科和高水平應用型大學建設機遇，在現(xiàn)有資源基礎上，全面深化應用型教學模式改革，實行課程思政全覆蓋，營造三全育人氛圍，發(fā)揮立德樹人效能。構建以學生發(fā)展為中心、融合價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳承的人才培養(yǎng)體系，充分挖掘課程特色和優(yōu)勢，結合產(chǎn)教融合實踐基地進行課程改革和實踐實訓等。重構課堂教學內(nèi)容，擴大情景式工程案例教學，改革教學評價體系，充分激發(fā)學生學習興趣，切實提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2.2 高水平教師隊伍建設

對于應用型人才培養(yǎng)，必須重視師資力量，配備一支師德師風高尚、教學能力過硬、教研水平較高的教師隊伍。教師是教育工作的重要引領者，對教育工作的成敗具有關鍵性的引導與指示作用。因此，在當今的教育發(fā)展形勢下，不斷發(fā)揮教研組的團隊力量，促進每一位教師的專業(yè)成長，實現(xiàn)其對教師專業(yè)發(fā)展規(guī)劃的建設性和引導性作用顯得十分重要[10]。圍繞這一目標的實現(xiàn)，根據(jù)學校自身實際情況，采取以下3 種措施進行高水平教師隊伍建設。

（1）師德師風建設。為涵養(yǎng)教師高尚師德，定期開展師資定向培訓和師德師風警示教育，引導教師做好時代的“大先生”。

（2）“雙師雙能”型教師培養(yǎng)。鼓勵教師進行掛職鍛煉、國內(nèi)外高訪、學術交流等，通過協(xié)助企業(yè)開展工作，提升人才培養(yǎng)水平和教學科研能力。在教學過程中培養(yǎng)教師，再借以教師帶動學生的培養(yǎng)工作。院校與合作企業(yè)溝通，派在崗教師進行現(xiàn)場實踐學習，增加教師的實踐工作經(jīng)驗，摒棄教學過程的空泛講授。

（3）引進“行業(yè)導師”“銀齡專家”“周末教授”。與合作企業(yè)協(xié)商，聘用具有豐富工作經(jīng)驗和成熟技術的企業(yè)人員，為學生講解最貼近實際生產(chǎn)需要的知識。

2.3 探索貫通式產(chǎn)教融合專業(yè)實踐新范式

（1）加強實驗室建設和開放。為進一步完善和提高實踐教學水平和實踐創(chuàng)新能力，學院新建煤礦綜采智能化模擬訓練實驗室，用于智能化開采實訓實操教學，從演示實踐教學、操作技能實訓教學和工況綜合實訓教學三個層面，為煤礦智能化開采課程的實驗、實踐教學提供堅實保障。該系統(tǒng)根據(jù)當前主流智能化綜采工藝的應用實況，數(shù)字搭建井下智能化綜采工作面場景模型，通過操作1∶1比例制作的模擬集控中心和地面控制中心操作面板，完成對高度還原的工作面場景中生產(chǎn)設備的智能控制。系統(tǒng)可實現(xiàn)綜采自動化遠程集中控制、采煤機全工作面記憶截割、液壓支架全工作面跟機自動化與遠程人工干預、乳化液保障系統(tǒng)、工作面視頻監(jiān)控功能、設備運行狀態(tài)監(jiān)控功能等模擬仿真。

（2）共建實踐基地。目前學院與晉能控股、山西神華集團等建立校外實踐基地36 個，得到了多家企業(yè)的資金和設備贊助，進一步構建高水平產(chǎn)學研用相融的技術創(chuàng)新平臺，搭建煤炭智能采掘裝備產(chǎn)學研一體化服務平臺，加大校企教學科研資源共享力度，充分利用社會需求優(yōu)勢、高校教育資源優(yōu)勢、企業(yè)技術研發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)市場化優(yōu)勢等，形成不同主體育人資源的有序有效嵌入，實現(xiàn)院校和企業(yè)無縫對接。

（3）加強產(chǎn)教融合暨大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練基地建設。學院建設了煤礦開采與安全虛擬現(xiàn)實創(chuàng)新實訓中心，錨桿支護施工工藝虛擬仿真實驗（2019 年認定為省級虛擬仿真實驗項目）、基于北斗系統(tǒng)的礦山地質(zhì)災害防治與生態(tài)修復虛擬仿真實驗（2021 年獲批山西省虛擬仿真實驗教學一流建設課程），促進涉煤類專業(yè)實習實訓改革，強化實踐類金課建設，創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)的實踐模式，打造“引領學科、特色鮮明”的未來教育和科技創(chuàng)新的新范式。

2.4 全方位持續(xù)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量

學院高度重視人才培養(yǎng)質(zhì)量標準建設，在學校各主要教學環(huán)節(jié)質(zhì)量標準的基礎上，學院成立院長直接領導的人才培養(yǎng)質(zhì)量監(jiān)控與保障機構（圖3），建立了《煤炭工程學院教學指導委員會工作制度》《煤炭工程學院教學工作檢查實施細則》《煤炭工程學院教師課堂教學規(guī)范》《煤炭工程學院學術委員會工作制度》等多項規(guī)范人才培養(yǎng)的制度。學院將繼續(xù)以工程教育專業(yè)認證為導向，不斷深化教育教學改革，推動學習考核評價機制改革，持續(xù)優(yōu)化人才培養(yǎng)過程，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

圖3 人才培養(yǎng)質(zhì)量保障機構

3 結語

（1）“雙碳目標”推動了技術和產(chǎn)業(yè)變革朝著信息化、數(shù)字化、智能化方向加速演進。煤礦智能化發(fā)展對傳統(tǒng)人才培養(yǎng)提出新的要求，同時智能化人才培養(yǎng)為煤礦智能化發(fā)展提供人才保障和支撐。

（2）構建了包含人才培養(yǎng)體系、師資隊伍體系、實踐教學體系和質(zhì)量保障體系的雙碳目標下地方應用型高校煤礦智能化人才培養(yǎng)路徑，以滿足煤炭行業(yè)智能化發(fā)展的人才需求。