產教深度融合的地質類專業創新型人才培養模式研究

劉志新 楊慧 朱宗奎 封雪

［摘 要］ 深化產教融合是推進創新型人才培養供給側改革的迫切要求。中國礦業大學針對地質類專業跨學科專業融合需求，在分析資源勘查工程、地質工程、地球物理學等傳統地質類專業內涵建設的基礎上，構建了“跨學科專業交叉、教研協同育人、產教深度融合”的地質類專業創新人才培養模式，通過構建“模塊化、層次化、一體化”的實踐教學體系、建設地質類專業“雙創”實踐實訓平臺、搭建地學虛擬仿真與大數據實踐教學中心等具體措施推進產教深度融合，從而提升學生運用前沿交叉多學科知識，解決地球科學問題的創新實踐能力。

［關鍵詞］ 產教深度融合；地質類專業；人才培養模式；跨學科專業交叉

［基金項目］ 2020年度教育部第二批新工科研究與實踐項目“行業特色高校新工科人才培養實踐創新平臺建設探索與實踐”（E-XTYR20200624）；2021年度中國礦業大學研究生教育教學改革研究與實踐項目“成果導向教育OBE驅動的教學模式改革”（2021YJSJG008）

［作者簡介］ 劉志新（1976—），男，安徽蕭縣人，博士，中國礦業大學資源與地球科學學院副院長，教授，主要從事電磁法正反演理論與技術應用研究；楊 慧（1983—），女，江蘇泰州人，博士，中國礦業大學資源與地球科學學院地球信息科學系主任，教授，主要從事基于大數據的地球時空信息智能分析研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）18-0013-07［收稿日期］ 2022-06-14

一、產教深度融合背景下的地質類專業建設現狀

產教深度融合是高校和企業將各自的優勢資源進行合作共用，以達到資源互補、發展共贏的目的。高校借助企業的產業資源，提升人才培養、科學研究和社會服務能力，提高人才培養和就業質量，進而提升師資隊伍教學科研能力和服務經濟社會的能力［1］。企業借助高校的科研平臺和能力，在關鍵技術研發、知識產權轉化、技術人才培訓、管理組織優化等方面快速發展，以提高企業的產品研發創新能力和品牌效應［2］。在行業和企業的共同參與之下，高校的產教融合人才培養模式逐漸完善，將素質教育、創新創業教育進行有效融合，對人才進行專業能力與綜合素質的協同培養。

中國礦業大學作為以礦業命名的具有鮮明特色的高水平大學，注重能源資源特色的凝練與發展。地質學學科是江蘇省“十四五”重點學科，其中地質資源與地質工程學科在第四輪學科評估中成績為A-，同時也是江蘇省優勢學科。中國礦業大學的地質類學科在煤炭資源的勘探、開發、利用，環境和生產相關的礦建、安全、生態恢復等領域形成了優勢品牌和鮮明特色。為此，中國礦業大學將資源勘查工程、地質工程、地球物理學、水文與水資源工程和地球信息科學與技術五個本科專業歸為地質類，并按照地質大類統一招生并實行“跨學科專業交叉、教研協同育人、產教深度融合”的地質類專業創新型人才培養模式。

資源勘查工程專業培養目標是培養系統掌握資源勘查工程領域的基礎知識、基本理論和基本技能，了解學科發展前沿，獲得良好工程實踐訓練，能夠在企業、科研院所等單位從事以煤系礦產資源為主的資源與環境勘查、評價、開發、科學研究及管理等方面工作的人才，資源勘查工程專業建設內涵如圖1所示。

地質工程專業作為地質學的一個分支，是地質學與工程學相互滲透、交叉的邊緣學科。培養目標體現為培養系統掌握地質工程專業基礎知識，掌握工程地質與巖土工程、鉆掘與非開挖工程、智能地質工程、地熱勘查與開發工程等方向的基本理論、方法和技能，具備分析和解決復雜地質工程問題的能力，能夠運用現代技術手段在地質工程勘察、設計、施工、監測監理、鉆掘工程、地質災害防治工程等領域從事生產、管理和科學研究工作的專業人才，其專業建設內涵如圖2所示。

地球物理學是運用物理學的原理和方法，通過各種地球物理儀器，對地球物理場（如重力場、磁場、彈性波場、電場、電磁場、地熱場、放射性場等）進行觀測，來探測地球內部的介質結構、物質組成、形成和演化，以及研究與地球相關的各種自然現象及其變化規律。地球物理學的功能是優化和改善人類生存環境和活動環境，防御及減小地球災害和空間災害對人類的影響，為探測和開發利用國民經濟發展中急需的能源及資源提供新理論、新方法和新技術，圖3為地球物理學專業內涵示意圖。

二、地質類專業創新型人才培養模式

中國礦業大學“三融合、四貫通、多元支撐”的一流本科人才培養體系，體現了寬口徑、厚基礎的大類培養模式，即通識教育與專業教育融合、專業交叉融合、科教融合，將思想政治教育、創新創業教育、實踐教育和國際化教育貫穿人才培養全過程，然后通過專業建設、課程建設、教材建設、教師教學能力建設、教學管理改革等多元方式的不斷改革創新來支撐人培養目標的實現［3-4］。中國礦業大學地質類專業在貫徹執行學?！叭诤?、四貫通、多元支撐”一流本科人才培養體系的同時，依托地質資源與地質工程、地質學兩個一級博士點學科及地球物理學、地理學和水利工程三個一級碩士點學科，以面向前沿、追求卓越、促進交叉、引領發展為宗旨，構建了“跨學科專業交叉、教研協同育人、產教深度融合”的創新型人才培養模式，以提高地質類專業人才的創新能力和綜合素質。

（一）構建跨學科專業交叉融合體系

跨學科專業交叉融合區別于以往單一學科專業的培養模式，強調知識融合和資源共享，有利于拓展創新型人才培養的教育空間［5］。地質類專業側重工程和應用，其基礎來源于理學地質學，地質類、地質學類兩個大類是互相依存和互相促進的。中國礦業大學五個地質類本科專業支撐著地質資源與地質工程、地質學兩個一級博士點學科和地球物理學、地理學及水利工程三個一級碩士點學科，具體內涵關系如圖4所示。

如地球物理學本科專業分別支撐地球探測與信息技術二級學科，地球信息科學與技術本科專業支撐地球信息科學二級學科，而上述兩個二級學科同屬于地質資源與地質工程，為兩個本科專業的交叉融合提供了拓展空間?？衫玫厍蛐畔⒖茖W與技術專業的云計算、大數據、物聯網、人工智能等新興技術對地球物理的海量數據進行數據分析、融合建模，可培養智能地球探測專業的技術創新型人才。

中國礦業大學地質類專業人才培養目標定位為：培養德智體美勞全面發展，厚基礎、強能力、高素質，具有家國情懷、創新精神、實踐能力和國際視野，好學力行、求是創新，能夠引領科技創新、行業發展、社會進步的棟梁之材。目前，已經為我國煤炭資源、煤層氣資源、煤系其他礦產資源勘探開發及礦井安全生產地質保障領域培養了大批專業技術及管理人才。根據培養目標要求，地質類本科培養方案構建了“4+3+X”課程體系?！?”是指四大課程模塊，即通識教育課程、專業大類基礎課程、專業課程和拓展課程。通識教育課程即所有專業的本科生原則上都要學習的課程，包括德智體美勞全面發展所要求的基本課程，旨在培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀，提高學生的綜合素質；專業大類基礎課程是專業大類理論基礎課程、大類平臺課程和基礎實踐課程的統稱，旨在夯實學生的專業理論基礎，提高學生的學術素養。主要包括：“電工技術與電子技術”“工程力學”“工程圖學”“普通地質學”“構造地質學”“測量學”“工程地質學基礎”“地球信息科學概論”“水文地質學基礎”“地球物理學基礎”等學科基礎課程；專業主干課程由專業主干課程和專業選修課程組成，旨在培養學生的專業知識和專業技能；拓展課程是在上述基礎上的提高或拓寬，旨在進一步拓寬學生的知識視野，提高學生的創新精神，提升學生的創新實踐能力?！?”是指拓展課程所包含的三大拓展方向，即本專業深入拓展、挑戰性課程拓展和跨學科交叉融合拓展。拓展課程應充分考慮學生個性化發展的需要，體現學生的興趣愛好和個人發展規劃?！癤”是指每個拓展方向所包含的多樣化課程組。地質類專業課程體系的設置也是跨學科專業交叉的具體體現。

（二）教研協同育人、創新人才培養

中國礦業大學地質類專業現有本科生999人（詳見表1）、專職教師130人，多數教師應聘教學科研崗，生師比不到8∶1。為了落實“五育”并舉、培養全面發展的創新型人才，在地質類專業本科生中實行了全員導師制，每位導師指導7～8名本科生。實施本科生導師制是圍繞提升辦學質量、落實“五育”并舉、培養全面發展棟梁之材的重要舉措。本科生導師制工作中明確了導師的具體職責：依托所承擔的科研選題、大學生創新訓練項目等，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，培養創新精神。

在教師所承擔的科研項目中加入創新人才培養考核指標，要求教師面向本科生定期開展學術研究講座，鼓勵教師吸收學生參與科學研究課題，指導學生發表科研論文、申請專利等，以培養學生的實踐工作能力和創新意識；整合科學研究與技術應用資源，及時把最新科研成果轉換為教學資源，融入課程教學中，幫助學生了解學術前沿。通過教研協同育人方式，培養學生面向學術前沿及自主創新的意識。轉變教學方式，把傳統教學的知識傳授型轉變為探究教學的知識發現型，使教學成為科學研究的展現過程，提升學生對課程內容的理解能力。營造以興趣引導知識發現、以問題驅動知識應用的教學氛圍，引導學有余力的學生創設問題情境，提高面向問題與目標導向的自主創新能力。

（三）推進產教深度融合

產教融合本質上是一種跨界融合，高校和企業將各自的一部分資源進行合作共用，以達到資源互補、發展共贏的目的。高校借助企業的資源，在人才培養、科學研究和服務社會等方面快速提升，從而提高人才培養質量和就業質量、提升師資隊伍教學和科研能力、提高服務經濟社會的能力。企業借助高校的科研平臺和科研能力，在關鍵技術研發、知識產權轉化、技術人才培訓和管理組織優化等方面快速發展，以提高企業的產品研發創新能力和品牌效應。在行業和企業的共同參與之下，高校的產教融合人才培養模式逐漸完善，將素質教育與創新創業教育進行有效融合，對人才進行專業能力與綜合素質的協同培養。

產教深度融合強調校企資源重組，達到融合創新的目標。在高校創新型人才培養方面，主要涉及以下幾個內容。

1.構建“層次化、模塊化、一體化”的產教融合實踐教學體系。以創新驅動為抓手，以提升地質類專業學生的創新精神和實踐能力為目標，進一步深化實踐教學體系改革，采用產教融合機制，將高校的理論教學能力和企業的實踐能力結合，構建“層次化、模塊化、一體化”的產教融合實踐教學新體系，針對不同的實踐需求層次，把實驗教學分為基礎、綜合和創新實踐教學三個層次并分設教學模塊，旨在提升學生的動手實踐能力、運用交叉學科知識解決問題的能力及基于前沿多學科知識進行創新實踐活動的能力［6］。實踐教學體系的層次化是指把實驗教學分為基礎、綜合和創新實踐教學三個層次；模塊化是指不同層次實踐教學分設教學模塊，知識獲得與能力發展主要通過課程實踐教學實現；一體化是指實踐層次、內容和類型的一體化。層次化和模塊化主要由學生課程教學體系來實現，針對不同的實踐需求層次，開設不同的課程。以地球信息科學與技術專業為例（如圖5所示），為培養學生的數據處理和分析能力，開設“地學數據采集預處理”等基礎實驗課程。在綜合實踐教學中為了使學生能夠獨立完成科學驗證研究，開設“三維地質建模與可視化”等課程；在創新實驗教學部分，為了與人工智能學科前沿對接，開設“地學大數據基礎”等課程。充分發揮企業平臺優勢，形成校內外“層次化、模塊化、一體化”教學體系，從理論—實踐、課內—課外、校內—校外分階段培養人才的綜合能力。深化產教融合，強化綜合能力培養，構建以實踐能力、科研能力和創新創業能力為主體的實踐教學體系。

2.建立產教深度融合的地質類專業“雙創”實訓平臺。構建以“互聯網+”、挑戰杯等高水平項目與高層次競賽驅動的科教融合育人模式，針對具體賽道題目，企業為參加“雙創”實踐的學生提供實訓崗位，組建企業關鍵技術研發共同體，聘請企業高級技術職稱人員作為產業導師，指導學生實訓工作。積極推進賽課結合，推進各類專業競賽的實踐教學，引導學生深入企業參加社會實踐，以解決企業地質學領域關鍵技術和社會實際問題為目標導向，在產業導師和教師的指導下探究解決問題方案，致力培養學生的創新意識和團隊協作能力；鼓勵教師帶領學生參加各個類別的專業技能競賽，將產業導師引進課堂實踐教學中，改變傳統的教學模式，建立賽課合一的創新實踐教學模式。同時，通過各類專業競賽可以發現地質類專業課程實踐教學中存在的問題和不足，促進教學改革，使專業競賽內容融入大學的專業教育中，豐富和完善實踐教學內容，不斷提高學生的實踐能力和創新能力。

3.建立虛擬仿真實踐的大數據教學應用服務平臺。利用虛擬現實、GIS、RS、高分辨率三維激光掃描成像等現代信息技術手段，基于產教合作企業技術操作問題建立一個面向學生的實踐空間場景，具有視覺、聽覺、觸覺等多種感知的虛擬實踐環境，將虛擬仿真技術全面融入實驗教學，使學生通過虛擬仿真系統在線完成實訓過程。通過構建地質類專業實習虛擬仿真教學平臺，建立統一的地質學專業數據管理平臺，融合多元數據，統籌數據資源，實現數據采集、清洗、分類存儲一站式管理服務。面向地質大數據應用分析場景，建立地質大數據分析算法庫，通過分布式模型計算引擎和承載容器的建設，持續挖掘、沉淀各場景下的數據價值，形成多類滿足科研和教學的信息資產，滿足平臺使用者在教學實踐中輔助工具的全部需要，為教師和學生提供一體化實踐教學支撐。

中國礦業大學已經建成了面向地質類專業實踐教學需求的地學虛擬仿真與大數據實踐教學中心，如圖6所示。該實驗中心的建設推進了現代信息技術融入地質類各專業課程的實驗教學過程，進而擴展了思想政治、教學及實驗內容的廣度和深度，更為培養學生利用相關知識進行空間分析從而解決地球科學問題的實踐技能提供了高質量的教學設備、資源和環境。

結語

在學?！叭诤?、四貫通、多元支撐”一流本科人才培養體系下，以推進產教深度融合為契機，構建了“跨學科專業交叉、教研協同育人、產教深度融合”的地質類專業創新人才培養模式。以創新驅動為抓手，以提升地質類學生的創新精神和實踐能力為目標，進一步深化實踐教學體系改革，采用產教融合機制，將高校的理論教學能力和企業的實踐能力結合，構建了“層次化、模塊化、一體化”的產教融合實踐教學新體系，針對不同的實踐需求層次，把實驗教學分為基礎、綜合和創新實踐教學三個層次并分設教學模塊，旨在提升地質類專業學生的動手實踐能力、運用交叉學科知識解決問題的能力，以及基于前沿多學科知識進行創新實踐活動的能力。

參考文獻

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［6］楊慧，閆兆進，慈慧，等.OBE驅動的工程教育課程教學創新設計［J］.高等工程教育研究，2022（2）：150-154.

Research on the Innovative Talent Training Model for Geology Majors with Deep Integration of Industry and Education

LIU Zhi-xin， YANG Hui， ZHU Zong-kui， FENG Xue

（School of Resources and Geosciences， China University of Mining and Technology， Xuzhou，

Jiangsu 221116， China）

Abstract： Deepening the integration of industry and education is an urgent requirement to promote the supply-side reform of innovative talent training. In response to the needs of interdisciplinary integration of geology majors， on the basis of analyzing the connotation and construction of traditional geology majors such as Resource Exploration Engineering， Geotechnical Engineering and Geophysics， China University of Mining and Technology has constructed an innovative talent training model for geology majors， which mainly includes interdisciplinary professional crossover， teaching and research collaborative education， and industry-education deep integration. Through the construction of a “modularized， hierarchical， and integrated” practical teaching system， the construction of an innovation and entrepreneurship practice platform for geology majors， and the establishment of a virtual simulation of geology and a big data practice teaching center and other specific measures to effectively promote the deep integration of industry and education. In this way， students can improve their innovative and practical ability to use cutting-edge interdisciplinary knowledge to solve earth science problems.

Key words： deep integration of industry and education; geology majors; talent training model; disciplinary crossing and integration