采礦計算機輔助設(shè)計實驗教學(xué)改革

摘要：分析采礦工程計算機輔助設(shè)計實驗教學(xué)存在的問題，結(jié)合實驗教學(xué)實踐，對采礦計算機輔助設(shè)計實驗教學(xué)方法進行了研究，提出以能力訓(xùn)練項目為依托，制定適合采礦工程專業(yè)計算機輔助設(shè)計實驗教學(xué)的指導(dǎo)書，注重實驗教學(xué)的過程考核評價，達到理論與實驗教學(xué)緊密結(jié)合和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

關(guān)鍵詞：采礦工程；計算機輔助設(shè)計；實驗教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G42 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 10-0000-02

計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design，簡稱CAD)是利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進行輔助設(shè)計、分析、修改和優(yōu)化。礦圖是礦井設(shè)計、施工和生產(chǎn)過程中得重要工程資料，礦山生產(chǎn)中越來越多的礦圖使用CAD技術(shù)繪制，它已廣泛應(yīng)用于礦床開采設(shè)計的各個工藝環(huán)節(jié)。如繪制開拓系統(tǒng)圖，井巷斷面圖，采礦方法圖，爆破回采設(shè)計圖，露天地下采區(qū)平面布置圖，提升運輸系統(tǒng)圖，地質(zhì)剖面圖，地質(zhì)地形圖等等。使得采礦CAD技術(shù)逐漸成為礦山工程技術(shù)人員的必備技能。采礦工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后如何勝任礦山采采過程中各個生產(chǎn)工序圖紙的設(shè)計，計算機輔助設(shè)計的繪圖能力的培養(yǎng)就顯得尤為重要。

在全國采礦工程專業(yè)各大院校的課程設(shè)置中，很多課程與計算機輔助設(shè)計相關(guān)聯(lián)，比如露天開采課程設(shè)計、地下開采課程設(shè)計、礦井通風(fēng)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。但在實踐的教學(xué)過程中計算機輔助設(shè)計的實驗教學(xué)普遍存在與工程實際應(yīng)用存在一定差距以及成績評定只注重結(jié)果的問題，因此在采礦計算機輔助設(shè)計實驗教學(xué)過程中如何提高實踐教學(xué)的效果，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力，為培養(yǎng)卓越工程師奠定堅實基礎(chǔ)的意義重大。

一、我校采礦工程專業(yè)CAD實驗教學(xué)現(xiàn)狀

目前我校環(huán)資學(xué)院《采礦計算機輔助設(shè)計》課程是依據(jù)“計算機輔助設(shè)計與采礦工程專業(yè)”中的礦床開采設(shè)計工作領(lǐng)域設(shè)置的。但在課程設(shè)置上，《采礦計算機輔助設(shè)計》是專業(yè)基礎(chǔ)選修課，并且此課程是在《采礦學(xué)Ⅰ》、《采礦學(xué)Ⅱ》、《井巷工程》和《礦井通風(fēng)與除塵》等專業(yè)課之前設(shè)置的，這樣直接導(dǎo)致了《采礦計算機輔助設(shè)計》課程與采礦工程專業(yè)知識脫節(jié)。而在教學(xué)過程中，計算機輔助設(shè)計采用“先學(xué)后用”的教學(xué)方式，大部分教學(xué)時間是授課教師進行軟件操作命令的演示性講解，學(xué)生學(xué)習(xí)知識脫離專業(yè)背景，僅僅是觀看很難發(fā)揮好的教學(xué)效果，導(dǎo)致學(xué)生對課程失去興趣，進而影響教學(xué)效果。

在現(xiàn)有的計算機輔助設(shè)計教材中，關(guān)于CAD技術(shù)應(yīng)用學(xué)習(xí)的教程和書籍已經(jīng)很多，但關(guān)于采礦工程圖紙和CAD技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用方面的教材和資料非常有限。同時，在現(xiàn)實的計算機輔助設(shè)計實驗教學(xué)過程中沒有相應(yīng)的采礦工程CAD技術(shù)的實驗指導(dǎo)書，學(xué)生就表現(xiàn)出對實驗實踐課沒有興趣和逃課，或者在考勤的壓力下進行實驗，但對著計算機又不知道該做什么的，也不知道通過這樣的實驗?zāi)芘囵B(yǎng)自己什么樣的能力[3]。因此在這種教學(xué)模式下，直接影響學(xué)生上機實驗效果，大部分學(xué)生無法真正結(jié)合專業(yè)背景學(xué)會軟件的使用，也影響采礦工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計。與此同時，很多老師和用人單位反映，學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計和參加工作后，不能很快勝任采礦工程專業(yè)制圖工作。

二、采礦CAD實驗教學(xué)改革

2010年出版的《金屬非金屬礦山采礦制圖標(biāo)準(zhǔn)》打破了采礦工程制圖長期處于無規(guī)范狀態(tài)，實現(xiàn)了采礦計算機輔助設(shè)計制圖標(biāo)準(zhǔn)化，提高制圖效率，保證圖面質(zhì)量，不用或少用文字說明便能表達設(shè)計意圖，使設(shè)計、施工和生產(chǎn)之間有簡捷共同語言。

鑒于目前本課程設(shè)置和教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合《金屬非金屬礦山采礦制圖標(biāo)準(zhǔn)》，如何更好的利用《采礦計算機輔助設(shè)計》教學(xué)中8個學(xué)時的上機實驗，讓學(xué)生有濃厚的興趣掌握CAD各中常用命令，同時又能掌握采礦工程制圖方法和規(guī)范，為今后培養(yǎng)卓越工程師奠定扎實的基礎(chǔ)。

（一）能力訓(xùn)練項目設(shè)計

在采礦工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)中，對學(xué)生CAD應(yīng)用能力的要求越來越高，采礦工程工程專業(yè)的畢業(yè)生必須熟練掌握露天開采設(shè)計、礦井設(shè)計、礦圖和采礦CAD的相關(guān)知識。圍繞采礦工程設(shè)計中礦圖的繪制，以實際項目為載體，以學(xué)生為主體，配合老師講解，以《金屬非金屬礦山采礦制圖標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，結(jié)合學(xué)生感興趣的工程設(shè)計實例進行基本操作命令的實驗。根據(jù)采礦工程專業(yè)知識特點，選取了實際工程項目中主要礦圖為能力訓(xùn)練項目的載體，分別為露天開采終了平面圖設(shè)計、地下開采開拓系統(tǒng)圖設(shè)計、無底柱分段崩落采礦方法圖設(shè)計、井巷斷面設(shè)計。

學(xué)生可以通過這樣定時的實驗可以極大程度的調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，可以掌握計算機輔助設(shè)計的基本功能和《金屬非金屬礦山采礦制圖標(biāo)準(zhǔn)》的制圖規(guī)則，能讓采礦工程專業(yè)學(xué)生具備扎實的礦圖知識和CAD應(yīng)用技術(shù)，使學(xué)生增強利用計算機繪圖平臺和采礦知識解決課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和工程現(xiàn)場的繪圖設(shè)計問題的能力。

（二）《采礦計算機輔助設(shè)計實驗指導(dǎo)書》的研究

主要以項目為主題制作實驗指導(dǎo)書，融入相關(guān)CAD命令的應(yīng)用和采礦制圖的規(guī)范要求，制定實驗內(nèi)容、目的、要求和能力培養(yǎng)的目標(biāo)及作圖步驟[2]。

以其中礦井開拓系統(tǒng)圖繪制實驗項目為例，介紹制定實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容，包括實驗內(nèi)容、目的要求和能力培養(yǎng)的實驗步驟。

1.實驗內(nèi)容

（1）在圖書館或相關(guān)專業(yè)資料中選擇開拓系統(tǒng)圖，選取相應(yīng)的開拓方案和相關(guān)參數(shù)，對照資料進行開拓系統(tǒng)圖的繪制。

（2）練習(xí)基本繪圖命令（直線、多段線、圓、圓弧、樣條曲線、塊）、修改命令（復(fù)制、刪除、鏡像、偏移、修剪、延伸、打斷）、對象捕捉、對象跟蹤、文字、圖層和掌握《金屬非金屬礦山采礦制圖標(biāo)準(zhǔn)》中一般規(guī)定、圖紙規(guī)格、圖紙標(biāo)題欄、比例、文字與數(shù)字和圖線的規(guī)定等。

2.目的要求

通過繪制開拓系統(tǒng)投影圖，掌握各種常用的繪圖和編輯命令的使用方法和技巧，熟悉各種采礦工程設(shè)計圖紙中采礦圖樣。綜合應(yīng)用多種繪圖和編輯命令，掌握二維工程圖樣的繪制。掌握采礦工程圖的繪制方法和表達內(nèi)容。要求圖面布置合理，尺寸、符號標(biāo)注完整清晰，線型、字體符合采礦制圖標(biāo)準(zhǔn)。

3.作圖步驟

（1）收集專業(yè)資料，確定繪圖對象；（2）分析圖形的組成部分，確定在CAD中繪圖比例，設(shè)計出合理的圖層、線型、線寬及顏色方案；（3）分析巷道的相對位置關(guān)系；（4）打開CAD，設(shè)置圖形界限，設(shè)置單位，保持版本類型，打開柵格，建立圖層，設(shè)置相應(yīng)圖層的線型、線寬及顏色。（5）畫出圖框和標(biāo)題欄；（6）分析平面圖和縱投影圖的關(guān)系；（7）繪制經(jīng)緯網(wǎng)、地形線和礦體的縱投影圖；（8）繪制井筒和巷道的關(guān)系；（9）繪制其他部分，比如文字、專業(yè)符號等；（10）標(biāo)注圖形；（11）進行CAD圖形的布局設(shè)置，確定好紙張圖幅、方向、打印區(qū)域和打印比例。

（三）學(xué)生實驗過程評價

在采礦工程計算機輔助設(shè)計實驗教學(xué)中，通過記錄平時每次實驗中學(xué)生進行實際操作的情況來評價和確定學(xué)生的成績，注重過程培養(yǎng)而不是以最后考試來決定成績，設(shè)計制定實驗過程評價的內(nèi)容，整個實驗成績的評分結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容包括：實驗操作占50%，報告書寫占30%，出勤和課堂紀(jì)律占10%，實驗提問占10%。以下為實驗結(jié)果分析及反饋記錄表1。

三、結(jié)語

針對礦山開采過程中實際工程設(shè)計的要求，以Auto CAD軟件為基礎(chǔ)，將計算機輔助設(shè)計與采礦工程專業(yè)工程制圖相結(jié)合，以能力訓(xùn)練項目為依托，制定出適合采礦工程專業(yè)工程設(shè)計繪圖的實驗指導(dǎo)書，切實架起理論講解和專業(yè)圖形繪制的橋梁，彌補現(xiàn)有教學(xué)手段的不足，提高學(xué)生對理論講解的興趣，注重實驗教學(xué)的過程考核評價，達到理論與實驗教學(xué)相互結(jié)合的目的。

參考文獻：

[1]王振玉，楊斌，鄭才國，等.計算機輔助設(shè)計實踐教學(xué)研究與改革[J].科教到刊，2011(9):131-132

[2]毛丹丹.淺談《計算機輔助設(shè)計》課程如何開展項目教學(xué)[J].職業(yè)教育研究，2011(6):166-167

[3]鄒光華，吳健斌.礦山設(shè)計CAD[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2007:143-146