科研型實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用

賈后省+張夢(mèng)婕

摘要：針對(duì)采礦工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的特殊性和復(fù)雜性，提出了對(duì)科研型實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)轉(zhuǎn)化的理念，以河南理工大學(xué)礦壓控制實(shí)驗(yàn)室為例，介紹了該實(shí)驗(yàn)室教學(xué)轉(zhuǎn)化的方案及其在采礦工程課程《礦山壓力與巖層控制》中的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)課堂反應(yīng)良好，對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)室利用率、學(xué)生理解專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)、提升動(dòng)手能力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情具有積極意義。

關(guān)鍵詞：采礦工程；礦山壓力；實(shí)踐教學(xué)；SAKAI

中圖分類(lèi)號(hào)：G482 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）14-0254-02

煤炭是我國(guó)的主題能源，并將長(zhǎng)期主導(dǎo)我國(guó)的能源消費(fèi)，采礦工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)是煤炭行業(yè)持續(xù)、有續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)[1-2]。采礦工程所涉監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、測(cè)試等實(shí)驗(yàn)眾多，但由于煤礦工程的特殊性和復(fù)雜性，相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)難以行之有效的開(kāi)展，即便結(jié)合老師的課堂講解，學(xué)生也很難想象出實(shí)際工程條件下的專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)某些專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)理解困難甚至理解錯(cuò)誤[3-4]。

隨著煤礦行業(yè)近年來(lái)的飛速發(fā)展，一些致力于基礎(chǔ)科學(xué)研究和解決現(xiàn)場(chǎng)難題的科研類(lèi)實(shí)驗(yàn)室蓬勃發(fā)展，然而，由于科研過(guò)程的間斷性和不均勻性，導(dǎo)致此類(lèi)實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)利用率低下的問(wèn)題，如能對(duì)此類(lèi)實(shí)驗(yàn)室所涉實(shí)驗(yàn)稍作改進(jìn)，并在合理編排的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，對(duì)于實(shí)踐教學(xué)效果的提升、實(shí)驗(yàn)室利用率的提高將具有實(shí)際意義。本文以河南理工大學(xué)礦壓控制實(shí)驗(yàn)室為例，介紹了該實(shí)驗(yàn)室教學(xué)轉(zhuǎn)化的方案及其在采礦工程本科生核心課程《礦山壓力與巖層控制》中的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)課堂反應(yīng)良好，對(duì)于學(xué)生理解專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)、提升動(dòng)手能力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情具有積極意義。

一、礦壓控制實(shí)驗(yàn)室概況

礦壓控制實(shí)驗(yàn)室主要由河南理工大學(xué)太行學(xué)者科研團(tuán)隊(duì)組成，是能源科學(xué)與工程學(xué)院下屬的專(zhuān)門(mén)從事煤礦巷道礦壓理論與控制技術(shù)的研究部門(mén)。主要從事礦壓理論及支護(hù)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)指導(dǎo)、支護(hù)技術(shù)咨詢(xún)和服務(wù)、礦區(qū)支護(hù)規(guī)范制定、支護(hù)材料、注漿材料、礦壓監(jiān)測(cè)儀器、支護(hù)機(jī)具等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)研究與應(yīng)用，擁有一支具有豐富設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)的長(zhǎng)期從事現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)的高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員隊(duì)伍，解決了大批現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，獲得了諸多科研成果。然而，由于該實(shí)驗(yàn)室所涉科研項(xiàng)目的間斷性、不均勻性，導(dǎo)致該實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)利用率低下的問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)初期，共設(shè)五個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)：（1）巷道地質(zhì)力學(xué)評(píng)估實(shí)驗(yàn)區(qū)；（2）煤礦鉆孔鉆進(jìn)理論與裝備實(shí)驗(yàn)區(qū)；（3）礦用錨固產(chǎn)品與錨固材料實(shí)驗(yàn)區(qū)；（4）巷道底臌錨固治理方法及設(shè)備實(shí)驗(yàn)區(qū)；（5）煤礦錨固質(zhì)量評(píng)估與無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)區(qū)。其中，煤礦鉆孔鉆進(jìn)理論與裝備實(shí)驗(yàn)區(qū)、礦用錨固產(chǎn)品與錨固材料實(shí)驗(yàn)區(qū)、煤礦錨固質(zhì)量評(píng)估與無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)區(qū)等三個(gè)分區(qū)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)均與本科生核心課程《礦山壓力與巖層控制》教學(xué)密切相關(guān)。

二、礦壓控制實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)轉(zhuǎn)化

根據(jù)采礦工程本科專(zhuān)業(yè)《礦山壓力與巖層控制》的課程要求，結(jié)合礦壓控制實(shí)驗(yàn)室已有設(shè)備情況，以科研項(xiàng)目所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行科研項(xiàng)目相關(guān)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，開(kāi)展了錨桿（索）孔鉆進(jìn)施工演示、錨桿（索）樹(shù)脂錨固劑錨固機(jī)理、錨桿（索）錨固性能實(shí)驗(yàn)、錨桿（索）預(yù)緊力損失監(jiān)測(cè)等四個(gè)方面的實(shí)踐教學(xué)，基本覆蓋了《礦山壓力與巖層控制》課程全部的實(shí)驗(yàn)課程。

（一）錨桿（索）孔鉆進(jìn)施工演示

該演示實(shí)驗(yàn)借助于氣腿式頂錨桿（索）鉆機(jī)、空氣壓縮機(jī)及高壓水泵，在錨桿支護(hù)錨固施工仿真綜合實(shí)驗(yàn)架上實(shí)現(xiàn)，空氣壓縮機(jī)為頂錨索鉆機(jī)提供動(dòng)力，高壓泵給予高壓水沖洗鉆頭、攜帶鉆渣排出孔外，其裝置中預(yù)設(shè)不同屬性的巖層，從而可以實(shí)現(xiàn)頂錨桿（索）鉆機(jī)工作原理、破巖過(guò)程、沖洗液排渣機(jī)理等施工工藝過(guò)程仿真。

（二）錨桿（索）樹(shù)脂錨固劑錨固機(jī)理

該實(shí)驗(yàn)是在錨桿（索）孔成孔后，利用錨桿端頭將樹(shù)脂錨固劑送入鉆孔底部，末端連接錨桿鉆機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌，從而實(shí)現(xiàn)錨桿（索）樹(shù)脂錨固劑錨固施工仿真。

（三）錨桿（索）錨固性能實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)是在錨桿（索）錨固后的基礎(chǔ)上，借助于錨桿（索）拉力計(jì)實(shí)現(xiàn)錨桿（索）錨固性能實(shí)驗(yàn)仿真。

（四）錨桿（索）錨固質(zhì)量檢測(cè)

該實(shí)驗(yàn)在錨桿（索）錨固后的基礎(chǔ)上，借助于錨桿（索）超聲波檢測(cè)儀，對(duì)錨桿尾部進(jìn)行敲擊，通過(guò)接收到的信號(hào)判別錨桿（索）錨固質(zhì)量的好壞。

（五）錨桿（索）預(yù)緊力損失監(jiān)測(cè)

該實(shí)驗(yàn)在錨桿（索）錨固后施加預(yù)緊力的基礎(chǔ)上，借助于錨桿（索）測(cè)力計(jì)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)錨桿（索）力預(yù)緊力與時(shí)間變化關(guān)系，分析錨桿（索）預(yù)緊力損失的影響因素，為防止預(yù)緊力損失對(duì)策提供依據(jù)。

三、礦壓控制實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)應(yīng)用效果

礦壓控制實(shí)驗(yàn)室教學(xué)轉(zhuǎn)化后所進(jìn)行的四組實(shí)驗(yàn)基本覆蓋了《礦山壓力與巖層控制》課程全部的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，共安排了8個(gè)課時(shí)，從課程學(xué)習(xí)來(lái)看，學(xué)生的思維活躍程度、課程學(xué)習(xí)積極性都有著較好的顯現(xiàn)，課堂氛圍與知識(shí)掌握情況總體較好，課堂出勤率接近百分之百。

同時(shí)，充分利用SAKAI教學(xué)平臺(tái)的討論區(qū)、作業(yè)、聊天室、資源共享等功能模塊，進(jìn)行課堂外的學(xué)習(xí)與交流。實(shí)驗(yàn)課外討論中，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)理解，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)提出針對(duì)性意見(jiàn)，對(duì)于某些知識(shí)點(diǎn)有興趣或者渴望進(jìn)一步加深學(xué)習(xí)的同學(xué)，進(jìn)行單獨(dú)輔導(dǎo)或進(jìn)一步展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。截止課程結(jié)束，在實(shí)踐教學(xué)板塊，平均每名同學(xué)的使用SAKAI教學(xué)平臺(tái)次數(shù)超過(guò)10次/人。

四、結(jié)語(yǔ)

圍繞《礦山壓力與巖層控制》課程的實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)礦壓控制實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了教學(xué)轉(zhuǎn)化，開(kāi)展了課程密切相關(guān)的四組實(shí)驗(yàn)，所涉實(shí)驗(yàn)是課堂學(xué)習(xí)的有效補(bǔ)充，由學(xué)生相互配合完成且有學(xué)生自己動(dòng)手操作，對(duì)于學(xué)生完善專(zhuān)業(yè)知識(shí)、提升實(shí)際動(dòng)手能力、增加專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等方面具有積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]弓小平，木合塔爾·扎日，黃滾，戴興國(guó)，石忠民.我國(guó)采礦工程專(zhuān)業(yè)改革現(xiàn)狀與問(wèn)題[J].高等理科教育，2010，（03）：58-63.

[2]徐學(xué)鋒，劉少偉，韋四江，顧明.新形勢(shì)下采礦工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009，（03）：150-151.

[3]秦忠誠(chéng)，蔣國(guó)安.采礦工程專(zhuān)業(yè)課程體系整體優(yōu)化與實(shí)踐[J].煤炭高等教育，2008，（01）：116-118.

Abstract：In view of the particularity and complexity of practice teaching in mining engineering，this paper puts forward the concept of teaching transformation of scientific research laboratory.Taking the rock pressure control laboratory of Henan Polytechnic University as an example，this paper introduces the scheme of teaching transformation of the laboratory.Its application in the mining engineering course"mine pressure and rock formation control"has a positive effect on the improvement of laboratory utilization rate，students'understanding of professional knowledge points，improvement of practical ability and improvement of students'learning enthusiasm.

Key words：mining engineering；mine pressure；practice teaching