劉學生 譚云亮 寧建國 李楊楊 蔣邦友 許珂

摘? 要：“雙碳”目標下，煤炭科學領(lǐng)域提出很多革命性的理論與技術(shù)成果，煤炭行業(yè)實施技術(shù)革命已成必然，對高校人才培養(yǎng)提出新要求新挑戰(zhàn)。針對這一問題，深入分析“雙碳”目標對煤炭行業(yè)人才所需能力和知識結(jié)構(gòu)的需求，即多學科多領(lǐng)域的復合型知識結(jié)構(gòu)、工程實踐和學習創(chuàng)新能力、國際化視野和跨文化溝通能力，以及低碳意識和可持續(xù)發(fā)展觀念。基于此，山東科技大學采礦工程專業(yè)整合校內(nèi)外優(yōu)勢資源，設(shè)置適應(yīng)雙碳目標的，由通識教育、學科基礎(chǔ)、專業(yè)必修、專業(yè)拓展和實踐環(huán)節(jié)五大課程群構(gòu)成的課程體系，為煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展輸送更匹配的高水平人才，也為同類高校采礦工程專業(yè)建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：采礦工程；雙碳目標；人才需求；課程體系；知識結(jié)構(gòu)

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）21-0062-04

Abstract： Under the dual carbon target， many revolutionary theoretical and technological achievements have been put forward in the field of coal science. The implementation of technological revolution in the coal industry has become inevitable， and new requirements and challenges have been put forward for talent training in colleges and universities. In response to this problem， the demand of dual carbon target for the ability and knowledge structure of talents in the coal industry is analyzed in depth， namely， the compound knowledge structure of multidisciplinary and multidisciplinary， engineering practice and learning innovation ability， international vision and cross-cultural communication ability， as well as low-carbon awareness and sustainable development concept. Based on this， the mining engineering specialty of Shandong University of Science and Technology integrates the advantages of resources inside and outside the university， and sets up a curriculum system consisting of general education， discipline foundation， professional compulsory， professional development and practice links to adapt to the dual carbon target. The study provides more matching high-level talents for the transformation and development of the coal industry， and also reference for the construction of mining engineering specialty in similar universities.

Keywords： mining engineering; dual carbon target; talent requirements; curriculum system; knowledge structure

2020年，黨中央作出“2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和”的重大戰(zhàn)略部署，是我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。我國作為一個礦產(chǎn)資源消費大國，礦產(chǎn)資源特別是煤炭生產(chǎn)消費的碳排放是我國碳排放的重要來源，約占碳排放總量的70%～80%[1]，因此要順利實現(xiàn)“雙碳”目標，必須降低煤炭生產(chǎn)消費的碳排放。然而，我國以煤為主的能源資源稟賦和經(jīng)濟社會發(fā)展所處階段，決定了未來相當長一段時間內(nèi)仍離不開煤炭，這就要求我們必須科學認識我國能源結(jié)構(gòu)和煤炭生產(chǎn)消費演變趨勢，利用技術(shù)創(chuàng)新降低煤炭生產(chǎn)消費的碳排放，推動煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[2]。因此，“雙碳”目標的提出在給煤炭行業(yè)帶來挑戰(zhàn)的同時，也是煤炭高質(zhì)量發(fā)展、升級高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和搶占新能源主陣地的重大機遇。

近年來，煤炭行業(yè)主動適應(yīng)國家經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展趨勢，提出進行煤炭技術(shù)革命和轉(zhuǎn)型升級[3]。從理念上，推進煤炭開發(fā)利用一體化、煤基多元清潔能源協(xié)同開發(fā)和煤炭潔凈低碳高效利用；從目標和藍圖上，通過技術(shù)創(chuàng)新、理念創(chuàng)新實現(xiàn)零生態(tài)損害的綠色開采、零排放的低碳利用、建設(shè)多元協(xié)同的清潔能源基地，實現(xiàn)采掘智能化、井下“無人化”、地面“無煤化”（圖１），推進煤炭成為清潔能源。山東科技大學采礦工程專業(yè)始終堅持培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實、工程實踐能力強、綜合素質(zhì)高的應(yīng)用創(chuàng)新型人才，面向國家礦產(chǎn)資源開發(fā)重大需求，先后開設(shè)智能開采、非煤礦山開采、新能源三個特色方向，學生培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高，入選國家一流本科專業(yè)建設(shè)點。

“雙碳”目標下煤炭技術(shù)革命成為必然，如何確保培養(yǎng)的畢業(yè)生繼續(xù)在同類高校中保持競爭優(yōu)勢，急需對專業(yè)培養(yǎng)方案進行完善和優(yōu)化。課程體系作為培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容，是人才培養(yǎng)的主要載體，應(yīng)結(jié)合“雙碳”目標要求和國家一流本科專業(yè)建設(shè)契機進行建設(shè)和完善，可為專業(yè)人才培養(yǎng)目標實現(xiàn)和培養(yǎng)標準的落實奠定堅實基礎(chǔ)。

一? 人才能力和知識結(jié)構(gòu)新需求

（一）? 礦產(chǎn)資源開發(fā)新成果及發(fā)展方向

“雙碳”目標下煤炭行業(yè)開展技術(shù)革命成為必然，為實現(xiàn)煤炭開采的綠色化、無人化，煤炭利用的低碳化、清潔化，實現(xiàn)國家能源產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略目標，煤炭科學領(lǐng)域的專家學者們提出了眾多革命性的理論與技術(shù)[3-7]。煤炭革命在技術(shù)路線上，可分為智能化無人開采、流體化開采、地下空間開發(fā)利用、清潔低碳利用四大領(lǐng)域，謝和平院士等[3]提出了升級與換代、拓展與變革、引領(lǐng)與顛覆三階段、三層次技術(shù)裝備攻關(guān)清單。

智能化無人開采技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制和機器人裝備等高新技術(shù)與現(xiàn)代礦山開發(fā)技術(shù)相結(jié)合，形成礦山感知、互聯(lián)、分析、自學習、預(yù)測、決策和控制的完整智能系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井開拓、采掘、運通、洗選、安全保障、生態(tài)保護和生產(chǎn)管理等全過程智能化運行[4]。該技術(shù)可有效提高礦山產(chǎn)能，減少人員需求，開采效率、安全和效益也隨之大幅提升。

流態(tài)化開采即將深地固體礦產(chǎn)資源原位轉(zhuǎn)化為氣、液或氣液固混合態(tài)物質(zhì)，在井下實現(xiàn)無人智能化的采選充、熱電氣等轉(zhuǎn)化的流態(tài)化開采技術(shù)[5]。該技術(shù)可有效提高礦業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)效率、安全和效益，減少開采運輸過程中生態(tài)破壞和能量損耗等，實現(xiàn)地下資源開采的顛覆性變革。

地下空間開發(fā)利用是指對煤炭開采產(chǎn)生的大量地下空間加以有效利用，利用空間分配、生態(tài)系統(tǒng)再造、地下通信等技術(shù)，實現(xiàn)存儲、旅游觀光、軍事設(shè)施、醫(yī)療、交通和廢棄物處置等用途[6]。該技術(shù)可減少煤炭開采對環(huán)境的影響，避免人力、財力及資源的浪費。

清潔低碳利用技術(shù)是指在煤炭開發(fā)和利用過程中減少溫室氣體排放、提高資源利用效率， 從而實現(xiàn)低能耗、高能效和低碳排放。包括開采過程中提高資源回采率和減少地表植被破壞與土壤擾動，提高風排瓦斯、煤層氣、煤矸石等伴生資源利用率，加工過程中高效分選、深度凈化、優(yōu)化提質(zhì)，燃燒轉(zhuǎn)化過程中提高能效、減少污染，能源利用過程中CO2分離、捕獲和封存等[7]。

目前煤炭技術(shù)革命的理念已獲得較廣泛認可，很多高校和科研單位已開始進行相關(guān)研究工作。如謝和平院士等[5]提出了深部原位流態(tài)化開采構(gòu)想，系統(tǒng)闡述了其基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)體系；王國法院士等[4]建立了煤礦智能化（初級階段）技術(shù)體系。總之，近年來煤炭領(lǐng)域產(chǎn)生了很多新的理論、技術(shù)和工藝等創(chuàng)新成果，且“雙碳”目標下預(yù)期在智能開采、綠色開采、清潔利用等方向產(chǎn)生更多突破革新，給從事煤炭領(lǐng)域科研、生產(chǎn)、管理等的人員提出新的要求。

（二）? 畢業(yè)生能力和知識結(jié)構(gòu)框架

“雙碳”目標下，礦產(chǎn)資源開發(fā)領(lǐng)域產(chǎn)生了一系列新的基礎(chǔ)理論、核心概念、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新工藝等成果，未來采礦行業(yè)將成為集成信息化、智能化、知識化、專業(yè)化、清潔化、現(xiàn)代化的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，新型的采礦行業(yè)必將需求新型的采礦人才。因此，高校采礦工程專業(yè)的人才培養(yǎng)面臨新要求新挑戰(zhàn)，采礦畢業(yè)生必須具備更加多元化的能力和知識結(jié)構(gòu)。

1? 多學科多領(lǐng)域的復合型知識結(jié)構(gòu)

“雙碳”目標下，采礦工程畢業(yè)生除需具備傳統(tǒng)采礦學科的工學基礎(chǔ)外，還需具備多學科、多領(lǐng)域的復合型知識結(jié)構(gòu)，并且做到融會貫通、學以致用。應(yīng)具備的專業(yè)基礎(chǔ)知識主要包括：數(shù)學基礎(chǔ)、力學基礎(chǔ)、現(xiàn)代地質(zhì)、現(xiàn)代采礦、智能機械、自動化、編程語言與算法、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)和生態(tài)環(huán)境保護等。

2? 工程實踐能力和學習創(chuàng)新能力

采礦工程畢業(yè)生不僅要掌握大量的專業(yè)理論知識，還要具備將理論應(yīng)用到實踐的能力。采礦工程是一門注重工程實踐能力的學科，畢業(yè)生必須做到理論與實踐相結(jié)合，才能真正滿足行業(yè)人才需求。同時采礦行業(yè)日新月異的技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)升級，要求采礦人才具備較強的科研創(chuàng)新能力和終身學習能力，能夠主動學習新理論、新知識，研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，才能適應(yīng)和推動行業(yè)的發(fā)展進程。

3? 國際化視野和跨文化溝通能力

當前我國采礦行業(yè)新技術(shù)體系尚未成熟，需要加強國際交流，與國內(nèi)外行業(yè)人才共同努力促進行業(yè)發(fā)展（圖２），有利于取長補短、深度合作。因此，“雙碳”目標下的采礦人才應(yīng)當具備國際化視野和戰(zhàn)略眼光，熟知國際行業(yè)法規(guī)，能夠進行跨文化溝通交流，以適應(yīng)采礦行業(yè)技術(shù)革新和國際化發(fā)展的需要。

4? 低碳意識和可持續(xù)發(fā)展觀念

采礦工程畢業(yè)生作為未來行業(yè)的研究者、決策者、管理者和行動者，他們的低碳意識和可持續(xù)發(fā)展觀念對未來采礦行業(yè)綠色清潔低碳化發(fā)展將產(chǎn)生關(guān)鍵影響。應(yīng)強化學生的生態(tài)文明素質(zhì)， 通過深入開展低碳教育， 著力培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展觀念和低碳排放、保護環(huán)境的責任感，為構(gòu)建清潔低碳的采礦行業(yè)提供人才資源。

二? 采礦工程專業(yè)課程體系重構(gòu)

結(jié)合“雙碳”目標要求和國家一流本科專業(yè)建設(shè)契機，以學生知識結(jié)構(gòu)和能力為主線，合理設(shè)定課程體系的價值取向，完善構(gòu)成要素。整合全校優(yōu)質(zhì)課程資源，并利用校外精品在線課程，構(gòu)建內(nèi)容全面、重點突出、能力培養(yǎng)與知識學習并重的專業(yè)課程庫，設(shè)置通識教育、學科基礎(chǔ)、專業(yè)必修、專業(yè)拓展和實踐環(huán)節(jié)五個課程群，建成了適應(yīng)雙碳目標的課程體系。

通識教育課程群，圍繞通識教育、素質(zhì)教育為教學核心構(gòu)建，旨在培養(yǎng)畢業(yè)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，優(yōu)良的思想道德品質(zhì)、社會責任感和人文社會科學素養(yǎng)，具備健康的身心，出色自學和外語能力。

學科基礎(chǔ)課程群和專業(yè)必修課程群，依據(jù)煤炭開采、非煤開采、新能源開發(fā)三大主干研究方向，立足采礦工程學科知識主線，梳理凝練各研究方向基礎(chǔ)主干理論構(gòu)建，旨在培養(yǎng)畢業(yè)生具備扎實的數(shù)學、工程力學、計算機、人工智能、工程控制和工程制圖等方面的基礎(chǔ)知識，掌握采礦學科的專業(yè)基礎(chǔ)理論、基本知識及專業(yè)知識，并能用于解決復雜的采礦工程問題。

專業(yè)拓展課程群，順應(yīng)國家“雙碳”目標政策導向，把握“雙碳”背景下采礦行業(yè)多學科交叉人才需求，緊跟行業(yè)科技發(fā)展前沿構(gòu)建，增設(shè)大數(shù)據(jù)分析、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)+智慧礦山、數(shù)字礦山技術(shù)、流態(tài)化開采技術(shù)和礦山生態(tài)修復與環(huán)境治理等課程，旨在促進畢業(yè)生涉獵多學科多領(lǐng)域知識，樹立低碳意識和可持續(xù)發(fā)展觀念，培養(yǎng)與“雙碳”目標相適應(yīng)的復合型人才。

實踐環(huán)節(jié)課程群，依托山東科技大學采礦工程系已建有的綜采仿真實驗室、綜掘仿真實驗室、地質(zhì)探測仿真實驗室、智能鉆測實驗平臺和國家級實驗教學示范中心，并且與神華寧夏煤業(yè)集團、山東能源臨沂礦業(yè)集團、北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司和鄭州煤礦機械集團等多家企業(yè)建立合作交流，設(shè)立多門室內(nèi)實驗、虛擬仿真和行業(yè)實習課程，培養(yǎng)畢業(yè)生學以致用的實踐能力。學生依托學校硬件施設(shè)完成課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計課程，培養(yǎng)畢業(yè)生獨立學習和科研創(chuàng)新能力。

綜上所述，“雙碳”目標下采礦工程專業(yè)課程體系如圖3所示。五大課程群包含眾多必修課程和選修課程。通識教育課程群中必修課程設(shè)置思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)等數(shù)門學校公共課，選修課程設(shè)置跨專業(yè)公選課，按學科門類分為人文、藝術(shù)、經(jīng)管和科技等模塊，要求學生每模塊選修達一定學分；學科基礎(chǔ)課程群設(shè)置高等數(shù)學、大學物理等工科專業(yè)必修基礎(chǔ)課程；專業(yè)必修課程群設(shè)置礦山地質(zhì)學、工程測量等采礦專業(yè)基礎(chǔ)課程，巖體力學、采礦學等采礦專業(yè)核心課程，另外還根據(jù)采礦專業(yè)學生選擇的三種不同研究方向設(shè)置不同的專業(yè)核心課程；專業(yè)拓展課程群設(shè)置大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)門選修課程，要求學生選修達一定學分；實踐環(huán)節(jié)課程群既設(shè)置物理實驗、計算機程序設(shè)計等校內(nèi)實踐課程，還設(shè)置生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐等校外實踐項目，最后完成畢業(yè)設(shè)計（論文）。

同時，還建立了與“雙碳”目標下采礦工程專業(yè)課程體系相匹配課程考核評價體系。課程的考核與評價是檢驗教學效果的重要環(huán)節(jié)，是建設(shè)高質(zhì)量課程體系的關(guān)鍵。本體系按階段包括過程考核和結(jié)果考核，按方式包括線上考核和線下考核。過程考核主要在教學活動中實時監(jiān)控學生的線上和線下學習過程表現(xiàn)，準確掌握每名學生的學習情況和效果，教師也可以由此調(diào)整自己的教學進度與方法，更有利于完成教學目標。結(jié)果考核主要包括線上章節(jié)測試、線上期末考試和線下結(jié)課考核等，充分利用考試督促作用提高學生積極性，確保學生真正掌握課程知識。在使用傳統(tǒng)線下考核方式的同時，依托現(xiàn)代信息技術(shù)的線上教學工具，為教學過程提供信息化、數(shù)據(jù)化、智能化的技術(shù)支持，使課程的考核與評價更加準確便捷。

三? 結(jié)束語

在碳達峰、碳中和的“雙碳”目標下，煤炭行業(yè)直面機遇、應(yīng)對挑戰(zhàn)，提出了很多革命性的理論與技術(shù)，這對高校采礦工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。山東科技大學采礦工程專業(yè)深刻剖析“雙碳”目標對煤炭行業(yè)人才培養(yǎng)要求，以學生知識結(jié)構(gòu)和能力為主線，整合校內(nèi)外優(yōu)勢資源，構(gòu)建了適應(yīng)“雙碳”目標的采礦工程專業(yè)課程體系，注重培養(yǎng)學生具備多學科交叉融合、優(yōu)秀的工程實踐和學習創(chuàng)新能力、國際化視野和低碳可持續(xù)發(fā)展觀念，為煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展輸送匹配性更高的技術(shù)和管理人才。

參考文獻：

[1] 謝和平，吳立新，鄭德志.2025年中國能源消費及煤炭需求預(yù)測[J].煤炭學報，2019，44（7）：1949-1960.

[2] 楊春平.建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系是建設(shè)現(xiàn)代化強國的必然選擇[J].中國經(jīng)貿(mào)導刊，2021（5）：65-68.

[3] 謝和平，王金華，王國法，等.煤炭革命新理念與煤炭科技發(fā)展構(gòu)想[J].煤炭學報，2018，43（5）：1187-1197.

[4] 王國法，王虹，任懷偉，等.智慧煤礦2025情景目標和發(fā)展路徑[J].煤炭學報，2018，43（2）：295-305.

[5] 謝和平，高峰，鞠楊，等.深地煤炭資源流態(tài)化開采理論與技術(shù)構(gòu)想[J].煤炭學報，2017，42（3）：547-556.

[6] 謝和平，高明忠，張茹，等.地下生態(tài)城市與深地生態(tài)圈戰(zhàn)略構(gòu)想及其關(guān)鍵技術(shù)展望[J].巖石力學與工程學報，2017，36（6）：1301-1313.

[7] 劉炯天.關(guān)于我國煤炭能源低碳發(fā)展的思考[J].中國礦業(yè)大學學報，2011，13（1）：5-12.