《礦山壓力與巖層控制》實驗教學(xué)模式探索

史文豹+李傳明

【摘 要】在傳統(tǒng)實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上對《礦山壓力與巖層控制》提出新的改進(jìn)方案，使該門實驗課程的內(nèi)容形成一個完整整體，學(xué)生成為實驗課堂的主體，在提高學(xué)生動手能力、組織能力和與他人協(xié)作能力的同時，更好的對實驗課程的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)和掌握。

【關(guān)鍵詞】礦山壓力；巖層控制；實驗教學(xué)

【Abstract】This paper presents a new scheme for 《Mining Pressure and Strata Control》based on the traditional experimental teaching， this scheme makes the experimental course content to form a complete whole， students become the main body of the classroom， to improve the students' practical ability， organization ability and collaborative ability， and better learn and master the experimental courses at the same time .

【Key words】Mine pressure；Strata control；Experimental teaching

《礦山壓力與巖層控制》作為采礦工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，其全面系統(tǒng)地介紹了煤層開采引起的礦山壓力與巖層控制的基本理論與基礎(chǔ)知識，并扼要介紹了礦山壓力與巖層控制的研究方法。該門課程在課堂教學(xué)的同時配備一定的實驗課程，幫助學(xué)生對知識點的吸收與掌握，但在以往的教學(xué)過程中，學(xué)生普遍反映課程內(nèi)容信息量大，復(fù)雜且抽象，在與具體工程實際相聯(lián)系過程中，學(xué)生思維易于混亂，難于形象直觀的對重要知識點進(jìn)行掌握，這些問題使得傳統(tǒng)教學(xué)中出現(xiàn)“教與學(xué)”相分離，高等教育的基本任務(wù)難以實現(xiàn)。據(jù)此在傳統(tǒng)實驗課程的基礎(chǔ)上，對《礦山壓力與巖層控制》實驗課程創(chuàng)新教學(xué)進(jìn)行一定的改革探索。

1 傳統(tǒng)實驗課程教學(xué)內(nèi)容

以往《礦山壓力與巖層控制》實驗課程課時量只有6-8個課時，分三至四次進(jìn)行上課，分別進(jìn)行相似模擬試驗（觀察和參觀）、支護(hù)設(shè)備與材料-單體支柱性能測試（參觀與測試）、礦壓觀察儀表實驗（參觀和測試）。因為課時量較少，上課人數(shù)較多，往往形成單一的實驗課老師介紹講解模式，學(xué)生成為課堂的客體，難以融入實驗課教學(xué)中，教學(xué)效果較差，進(jìn)而學(xué)生心理往往會形成對實驗課程的不重視態(tài)度，極大程度的影響了教學(xué)效果。

2 實驗課程內(nèi)容的改進(jìn)方案

在傳統(tǒng)的實驗課程的基礎(chǔ)上，增加8-10個課時，將傳統(tǒng)介紹性實驗改進(jìn)為動手性實驗，讓同學(xué)能夠主動參與到實驗教學(xué)中去，使其成為實驗課堂的主體，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的積極性，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生對該門課程相關(guān)知識的掌握。

2.1 相似模擬實驗改進(jìn)

相似模擬實驗是采用與原理物理力學(xué)性質(zhì)相似的材料，按一定的幾何相似常數(shù)縮制成試驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行相應(yīng)目的的研究的一種試驗方法。這種方法是采礦工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)研究井工開采下覆巖運移規(guī)律以及變形破壞規(guī)律的重要手段，其實驗成本低，結(jié)果更加直觀。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，相似模擬實驗只有兩個課時，主要采用實驗課老師講解的形式進(jìn)行，本次課程的改進(jìn)主要體現(xiàn)在于相似模擬實驗由單純介紹性實驗改進(jìn)為學(xué)生動手性實驗，以班級為單位，將一個班級分成4個組，每個組分別負(fù)責(zé)相似模擬實驗過程的一部分。由于實驗是一個系統(tǒng)工程，每個環(huán)節(jié)之間均會相互影響環(huán)環(huán)相扣，可以使得每個學(xué)生都能積極的參與其中。

2.2 礦壓觀察儀表實驗改進(jìn)

礦壓觀測儀表實驗主要是對礦山壓力觀測記錄儀器的使用方法及原理進(jìn)行介紹，讓學(xué)生掌握儀器的使用方法及原理。但由于很多學(xué)生沒有能形成完成的采礦空間概念，單純的介紹礦壓觀測儀器使用方法及原理，往往顯得該實驗課程內(nèi)容空洞，不利于學(xué)生對所學(xué)知識的掌握。

在學(xué)生做相似模擬實驗的過程中，結(jié)合實驗的具體內(nèi)容和過程對學(xué)生礦壓理論進(jìn)行講解指導(dǎo)，非常有利于學(xué)生對礦壓理論理解和掌握，同時連貫現(xiàn)場實踐過程，引出實際生產(chǎn)過程中工人們是如何對礦山壓力進(jìn)行了解和掌握的，進(jìn)而引出礦山壓力觀測記錄儀器，并促使學(xué)生主動了解和學(xué)習(xí)儀器的使用方法和原理。

綜上可以看出，《礦山壓力與巖層控制》實驗課程是個完整的系統(tǒng)工程，通過改進(jìn)，使得課程的每個環(huán)節(jié)緊緊相連，環(huán)環(huán)相扣，也使得學(xué)生能夠在實驗課程中提高自己動手能力，同時自主的加強對本門課程內(nèi)容的掌握。

3 實驗課具體實施

本次實驗課程分為四個階段，共需12個課時。

第一階段（2課時），實驗老師對相似模擬實驗進(jìn)行介紹，主要包括相似模擬實驗簡介、原理、內(nèi)容、步驟、相似材料的選擇和配置、模型的設(shè)計、制作與觀察，在介紹完畢后，根據(jù)學(xué)生興趣，對學(xué)生進(jìn)行分組。以一個班40人為例，分成4組，每組10人，根據(jù)每組的興趣，分別負(fù)責(zé)相似模擬實驗過程的四個部分，包括實驗方案的制作、實驗?zāi)Ｐ偷闹谱?、工作面回采上覆巖層運移規(guī)律觀測、采場圍巖應(yīng)力觀測。

第二階段（4課時），實驗課老師指導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行模型制作，讓學(xué)生了解巖層組成、巖層中裂隙對覆巖變形垮落的影響等等知識點。

模型制作的好與壞與第一組所做的實驗方案直接相關(guān)，所以第二組在制作模型時要和第一組進(jìn)行討論交流。

第三組對采場覆巖壓力變化的監(jiān)測，其監(jiān)測點的布置由第一組的方案確定，由第二組在制作模型過程中進(jìn)行應(yīng)變片的預(yù)埋，所以第三組需提前和第一二組進(jìn)行討論和溝通，進(jìn)而形成集體協(xié)作，共同學(xué)習(xí)。而第四組對采場上覆巖層位移監(jiān)測同樣需和第一二組相聯(lián)系。

第三階段（4課時），模型制作完成后，需要晾曬幾天，等模型問題后，需對模型進(jìn)行拆架并對表面進(jìn)行處理，同時需對位移監(jiān)測點進(jìn)行布置和應(yīng)力監(jiān)測進(jìn)行接線（即與靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變儀相連接），進(jìn)而實驗工作面開采開始。在此過程中將礦壓觀測儀表等實驗引進(jìn)其中。

這個階段是最重要的一個階段，老師需要將靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變儀、定位拍照、位移監(jiān)測（全站儀）等工作原理對學(xué)生進(jìn)行講解，并幫助其對監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行掌握。

第四階段（2），實驗課老師對學(xué)生采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理講解，協(xié)助學(xué)生對試驗進(jìn)行總結(jié)分析，并形成完成實驗報告。

4 結(jié)語

通過對《礦山壓力與巖層控制》傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式進(jìn)行改革，使得整個實驗內(nèi)容形成完整整體，讓學(xué)生主動參與其中，使其成為實驗課程的主體，學(xué)生主動動手做實驗，又要相互交流相互協(xié)作，在提高學(xué)生動手能力、組織能力以及與他人協(xié)作的能力的同時，更好的對課程內(nèi)容進(jìn)行吸收掌握。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳仁倫，楊勝利.礦山壓力與巖層控制，課程設(shè)計教學(xué)改革與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2016（06）：139-140.

[2]孫偉博，王燕，邵小平.礦山壓力與巖層控制課程教學(xué)法探討——分組互動教學(xué)法[J].教育教學(xué)論壇，2016（02）：167-168.

[3]孫光中，于紅.數(shù)值模擬技術(shù)在礦山壓力與巖層控制課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)，2010（33）：146-147.

[4]馬文頂，許家林，鄒喜正.“礦山壓力與巖層控制”課程實驗教學(xué)的探索[J].實驗室研究與探索，2004（06）：58-60.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]