工程教育的本科人才培养支撑体系建设

工程教育的本科人才培养支撑体系建设

摘要:工程教育专业认证遵循成果导向、以学生为中心、以持续改进为理念。中国矿业大学资源勘查工程专业构建了面向工程教育专业认证的多元化本科人才培养支撑体系。在软件平台建设方面,夯实基础理论,加强实验操作,完善课程设计,创新专业综合设计,积极参加地质技能竞赛,改变教学方式;在硬件平台建设方面,加强实验室建设,完善野外实习和校外实践基地建设,加快教材和网络课程建设。

关键词:工程教育专业认证;资源勘查工程专业;本科人才培养支撑体系

工程教育专业认证遵循成果导向(能力、目标、需求)、以学生为中心、以持续改进为理念〔1〕〔2〕,明确提出了工程教育专业毕业生应具备人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德、专业基本理论知识、创新态度和意识,能正确认识工程对于客观世界和社会的影响具备一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力、终身学习能力,具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作的能力等基本能力和素质。为了增强资源勘查工程专业人才培养对煤炭工业发展的适应性,突出体现中国矿业大学的“矿业(煤炭)”特色〔1〕,本研究以中国矿业大学资源勘查工程专业为例,通过近年来本科生人才培养支撑体系的软件和硬件建设,保障和提高资源勘查工程专业人才培养质量,着力构建多元化的本科人才培养支撑体系。

一、面向工程教育专业认证的本科人才培养支撑体系软件平台建设

(一)夯实基础理论

资源勘查工程专业要依据工程教育专业认证的理念,调整理论教学体系。理论课程分为通识教育课程、学科基础课、专业核心课程和专业方向课程。通识教育课程设置有大学体育、大学英语、高等数学、思想道德修养和法律基础、信息技术应用基础、大学物理、大学化学、工程力学、采矿概论等。学科基础课程设置有普通地质学、矿物学(含晶体光学)、岩石学(双语)、地层古生物学(双语)、构造地质学等。专业核心课程设置有地质制图学、钻探工程学、地球物理勘探、煤田地质学、矿产勘查理论与方法等。专业方向课程包括矿床学、矿井地质学、水文地质学、工程地质学、矿产资源评价与管理、地质测试分析与技术、专业英语、资源勘查工程进展等。地质制图学为专业核心课程,系统讲授地图的基本知识、绘图软件、主要地质图件的编制原理和编制方法,如地质图、图切地质剖面图、实测地质剖面图、地层综合柱状图、钻孔柱状图等,着重培养学生应用计算机软件绘制地质图件和分析地质图件以解决资源勘查工程问题的能力。矿产勘查理论与方法为专业核心课程,系统讲授矿产(煤炭)地质勘查理论、勘查方法、勘查设计、勘查工程布置、地质编录和资源储量估算方法〔3〕,着重培养学生应用勘查理论知识和方法来分析并解决勘查过程中复杂工程问题的能力。

(二)加强实验操作

地质制图学课程总计32学时,设置了16学时的实验课。实验课用以培养学生利用MAPGIS软件、CorelDraw软件或Auto-CAD软件绘制主要地质图件的能力,让学生在计算机上亲自操作MAPGIS软件、CorelDraw软件和AutoCAD软件,掌握各软件的基本操作,并熟悉各软件的特点,利用各软件绘制地层综合柱状图、图切地质剖面图和地质图,完成对地质图件的绘制和分析。通过这样的实验课程,学生可以具备利用现代计算机技术绘制地质图件的能力。矿产勘查理论与方法课程总计32学时,设置了8学时的实验课。实验课用以培养学生对矿产勘查工作的综合分析能力,即让学生通过勘查设计和地质报告阅读和分析,了解其基本内容及相互关系;通过主要地质图件的综合分析,了解矿产勘查主要地质图件的内容及关系;开展钻孔岩心鉴定描述和部分钻孔柱状图编制,掌握钻孔岩心鉴定描述和原始地质编录方法〔3〕。

(三)完善课程设计

针对工程教育专业认证提出的工程教育专业毕业生应具备的基本能力和素质,完善资源勘查工程专业实践教学体系。在原来只有地质认识实习、地质填图实习、专业综合设计、毕业实习、毕业设计的基础上,增加了地质制图课程设计、盆地构造分析课程设计、地球物理资料地质解释课程设计、综合地质实习、煤田地质课程设计等实践环节。其中,地质制图课程设计时间为2周,主要内容包括:根据给定钻孔编录数据,利用MAPGIS的投影法自动生成钻孔柱状图;根据给定勘探线上的钻孔编录数据和地表剖面数据,利用MAPGIS编制勘探线剖面图;根据某煤层底板标高数据,利用MAPGIS自动编制煤层底板等高线图。通过课程设计,学生能掌握MAPGIS软件的自动生成图件功能、编图技巧和地质图件的分析,具备利用现代工具分析和解决资源勘查工程专业工程问题的能力。

(四)创新专业综合设计

为了培养学生具有利用专业知识解决复杂工程问题的能力,创新了专业综合设计。专业综合设计时间为3周。专业综合设计内容从原来只编制4幅图件调整为根据给定某区的煤炭普查资料,结合《煤、泥炭地质勘查规范》等相关标准和规范,开展某区煤炭地质详查设计。具体内容为编写煤炭勘查设计的部分章节,编制煤炭勘查设计的基本图件(预想勘探线剖面图4幅和煤层底板等高线及资源储量预算图1幅),布置钻探工程,编制钻探工程布置图1幅,采用地质块段法预算煤炭资源储量〔4〕。通过专业综合设计,使学生能够针对煤炭资源勘查工程问题设计可行且具有一定创新性的解决方案,并能够考虑社会、环境、安全、法律以及文化等因素的影响,培养学生的综合分析能力和实践创新能力。

(五)积极参加地质技能竞赛

为激励学生学习和运用地学知识的积极性和创造性,提高学生掌握地学基础知识和解决地学实际问题的能力,提高地学人才培养质量,学校鼓励学生积极参加全国大学生地质技能竞赛(由中国地质学会、教育部高等学校地质学专业教学指导委员会、教育部高等学校地质类专业教学指导委员会、中国地质学会地质教育研究分会主办)和全国煤炭地学大赛(由中国煤炭学会与教育部地质类专业教学指导委员会、中国地质学会、中国矿业大学〔北京〕联合主办)。全国大学生地质技能竞赛分为地质技能综合应用、野外地质技能竞赛、地质标本鉴定、地学知识竞赛四个单元〔5〕。全国煤炭地学大赛分为煤炭地质综合大赛、煤炭地质技能赛、煤炭知识竞赛、学术论坛、知名教授与学生对话5个部分。针对不同的竞赛单元,学校配备专业特长的教师对学生进行指导。如地质技能综合应用部分,指导教师与学生一起对以往竞赛试题进行详细的分析,教师收集历届竞赛试题和编制相应试题让学生训练,从计算机的操作、地层界线如何画、构造界线如何画到地质灾害点如何画等对学生进行详细的指导。

(六)改变教学方式

为了使学生把地学知识更好地运用到工程实际中,在专业综合设计中邀请中煤地质集团的副总工程师刘福胜老师作为校外指导教师为学生进行讲授和指导,在矿产勘查理论与方法课程讲授中定期邀请校外专家给学生做专题讲座和报告等。校内教师具有扎实的基础理论,校外教师具有丰富的现场生产实践经验,校内教师和校外教师各自发挥优势,实现了理论知识与生产实践相结合。同时,加强国际交流,扩大学生的视野,邀请国外知名专家做专题报告和学术讲座,如邀请加拿大斯图国际矿业公司董事长YingtingGuo博士讲授加拿大的矿业(勘探)和发展趋势,澳大利亚CSIRO非常规储层室主任、国际SCI期刊Jour-nalofNaturalGasScienceandEngineering执行副主编ZhejunPan博士讲授SCI科技论文写作。岩石学和地层古生物学专业采用双语授课,鼓励学生阅读英文书籍。教师在课程讲授中,针对某个知识点,让学生讲授和讨论。通过教学方式的多元化,扩大了学生的视野,调动了学生学习的积极性和主动性,实现了理论知识与生产实践相结合,培养了学生的工程意识和自主学习能力。

二、面向工程教育专业认证的本科人才培养支撑体系硬件平台建设

(一)加强实验室建设

资源勘查工程专业加强和完善了普通地质实验室、构造地质实验室、地层古生物实验室、岩矿实验室、地学信息技术实验室、工程地质实验室、水文地质实验室、显微镜实验室、能源地质实验室、矿产勘查实验室、地球化学实验室、物探实验室、非常规天然气实验室等13个专业实验室的建设。如地学信息技术实验室重新配备了70台dell计算机、总操控台和投影仪等,上机实验时教师更便于给每个学生指导。计算机上除了有常用软件外,还装有MAPGIS、CorelDraw、AutoCAD、Surfer、ERDAS、ArcGIS、SQLserver等地质相关软件。利用相应软件,学生可进行地质图件的处理、解译、编制、绘制、生成及分析。同时,建设了矿产勘查实验室。矿产勘查实验室包括展示及实验操作室、岩心库和室外钻机三部分。其中,展示及实验操作室分为四个区:典型现象岩心标本展区,展示《含煤岩系钻孔岩心描述标准》(DZ/T0002-2017)中实物岩心标本;钻探设备展区,展示各类钻头、钻铤、钻杆接头、钻杆、扩孔器、扶正器、岩心管、绳索取心工具等;钻机井场模型展区,展示钻机、动力机、钻塔、泵及井场等空间配置,模拟演示钻机钻探过程;勘查资料展区,展示地质勘查设计、勘查报告、勘查图件等。岩心库存放了我国石炭系、二叠系和侏罗系典型含煤地层钻孔岩心。室外钻机为实际煤田钻探钻机,包括钻塔、钻机、钻具、动力机设备及循环设备等。实验室面向本科学生全面开放,为本科学生课程实验、课程设计、科研训练、大学生创新实验项目、地质技能竞赛、专业综合设计等的顺利开展提供了条件保障。

(二)完善野外实习和校外实践基地建设

为了更好地满足学生地质实习的需要,资源勘查工程专业建立和完善了稳定的实习基地,包括北京西山地质实习基地、河北秦皇岛柳江盆地地质实习基地和唐山开滦集团有限责任公司荆各庄煤矿实习基地〔6〕。北京西山实习基地主要承担一年级的地学认识实习任务,河北秦皇岛柳江盆地地质实习基地主要承担二年级的地质填图实习任务,唐山开滦集团有限责任公司荆各庄煤矿实习基地主要承担资源勘查工程专业四年级的毕业实习任务。为了使学生将理论知识向实践转化,培养学生解决复杂工程问题的能力,目前已与中国煤炭地质总局、中煤地质集团、北京市勘察设计研究院等多家单位建立了资源勘查工程专业校外实践基地〔6〕,为资源勘查工程专业学生的实习和毕业设计提供了条件。

(三)加快教材和网络课程建设

高等学校教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,是保证学校基本教育质量的“依靠”和“凭借”。资源勘查工程专业优先选用部级教材,注重自编教材的及时更新,把资源勘查工程领域的最新科研成果和最新进展及时反映到教材中。在教学实践和科研成果积累的基础上,资源勘查工程专业教师编写特色教材4部,其中,曹代勇、魏迎春等编写的《煤炭地质勘查与评价》(第二版)教材为“十二五”部级规划教材〔7〕。随着互联网的飞速发展,网络课程教育以其不受时空限制、交互性好、优质资源多、使用便捷等优势,成为学校教育的一种创新模式。推进网络课程建设与应用已经成为资源勘查工程专业课程建设的重要组成部分。工程教育专业认证的理念之一是持续改进。为了培养出更好的面向工程教育专业认证本科毕业生,资源勘查工程专业从软件和硬件建设方面不断改进,进一步完善多元化的本科人才培养支撑体系,为学生多样化发展提供了合适的舞台。

参考文献:

〔1〕安勇.工程教育专业认证改进工作质量提升的深度思考〔J〕.中国高等教育,2018,(23):38-40.

〔2〕王玉高,盛清涛,申峻,郝晓刚,刘世斌.基于工程教育专业认证的“煤化学”教学改革〔J〕.教育理论与实践,2018,38(30):55-57.

〔3〕魏迎春,曹代勇.矿业类院校地质勘查课程改革与实践〔J〕.中国现代教育装备,2015,(15):80-82.

〔4〕魏迎春,曹代勇,刘福胜.矿业院校地质工程专业综合设计的探索与实践〔J〕.中国地质教育,2015,(3):30-31.

〔5〕魏迎春,李超,张强等.以竞赛促教学———以地质竞赛中综合地层柱状图绘制方法为例〔J〕.中国现代教育装备,2017,(3):24-27.

〔6〕曹代勇,魏迎春.煤炭地质专业本科生人才培养支撑体系建设〔J〕.中国现代教育装备,2011,(9):64-66.

〔7〕曹代勇,魏迎春.矿业类院校《煤炭地质勘查与评价》教材建设〔J〕.煤炭高等教育,2015,33(1):110-112.

作者:魏迎春 曹代勇