提升運輸機械設(shè)備課程教學(xué)研究

李占芳　仝軍令

摘 要 針對目前煤礦提升運輸設(shè)備的應(yīng)用狀況，分析提升運輸機械設(shè)備課程教學(xué)中存在的問題，提出從理論教學(xué)內(nèi)容和實踐教學(xué)內(nèi)容上進行改革，并探討在教學(xué)中應(yīng)用多媒體技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，這些方法對其他機械類課程的教學(xué)改革具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞 提升運輸機械設(shè)備；教學(xué)改革；虛擬仿真技術(shù)

中圖分類號：G642.3 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）08-0083-02

Study on Teaching of Hoisting and Transporting Equipment//LI Zhanfang， TONG Junling

Abstracts According to the current application status of the mine hoisting and transporting equipment， problems in the Hoisting and

Transporting Equipment teaching was analyzed. And then the tea-ching reform from the theoretical teaching contents and practical tea-

ching contents were put forward. The application of multimedia technology and virtual simulation in teaching advantage were dis-cussed. There is valuable reference to teaching reform of other me-chanical engineering courses.

Key words hoisting and transporting equipment； teaching reform； virtual simulation

1 引言

提升運輸機械類課程是機械工程和采礦工程專業(yè)的主干課程，主要講授煤礦運輸和提升設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)性能、工作原理、選型計算等相關(guān)知識。近幾年煤炭行業(yè)一直在建設(shè)大型現(xiàn)代化煤礦，提升小煤礦辦礦水平，這對煤機企業(yè)打造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品具有巨大的推動作用。煤礦機械產(chǎn)品現(xiàn)代化和智能化水平的提高使得社會對煤礦機械高技術(shù)型人才的需求也與日俱增，提升運輸機械課程擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)運輸提升機械應(yīng)用型人才的責(zé)任，因此，課程的教學(xué)革新也日益迫在眉睫。針對中國礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)生的特點和培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)的要求，對煤礦提升運輸機械設(shè)備課程的教學(xué)改革進行以下研究。

2 提升運輸機械設(shè)備課程教學(xué)中存在的主要問題

教學(xué)內(nèi)容不適應(yīng)教學(xué)的需要 煤炭是我國的主體能源，而機械化開采運輸是保障煤礦安全生產(chǎn)運營的重要手段?，F(xiàn)在煤礦機械設(shè)備正在朝著大型化、重型化及智能化、信息化和模塊化方向發(fā)展，因此，本課程培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備現(xiàn)代礦山常用的先進的提升運輸設(shè)備的基本知識，達(dá)到能夠安全操作，維護和管理大型化、集成化、成套化、低碳化的機電裝備的水平，并具備改進、設(shè)計和研發(fā)機電裝備的創(chuàng)新能力。但本課程在實際教學(xué)過程中，現(xiàn)有的教材部分內(nèi)容比較陳舊，無法與現(xiàn)代煤機的發(fā)展水平相適應(yīng)。

教學(xué)模式單一 提升運輸機械設(shè)備課程以煤礦現(xiàn)場應(yīng)用的機械設(shè)備的原理及結(jié)構(gòu)為主要內(nèi)容，要求學(xué)生具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，如工程制圖和液壓傳動等。即使這些基礎(chǔ)知識掌握牢固，對于沒有實踐經(jīng)驗的學(xué)生來說，這些設(shè)備的工作地點與結(jié)構(gòu)特點之間的關(guān)系，設(shè)備種類及其工作原理等也非常抽象。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師強調(diào)知識的傳輸，喜歡滿堂灌的方式，學(xué)生只在課堂上聽，沒有活動，久而久之會失去興趣。教學(xué)模式應(yīng)該是豐富多彩的，雖然國內(nèi)教育專家在探討這一問題時提出過不同的教學(xué)方法，比如激勵式教學(xué)法、引新式教學(xué)法、開發(fā)式教學(xué)法、情境式教學(xué)法、興趣式教學(xué)法等，但教師也要根據(jù)自身的特長、課堂學(xué)生反映狀態(tài)，靈活掌握，及時進行變換，正確引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)的興趣，達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)要求。

3 提升運輸機械設(shè)備教學(xué)改革的方法與措施

教學(xué)內(nèi)容改革

1）理論教學(xué)內(nèi)容改革。隨著科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的急速發(fā)展，煤礦機械相關(guān)企業(yè)研制出很多新設(shè)備或?qū)σ延械膫鹘y(tǒng)設(shè)備進行改進，而現(xiàn)有教材一般是幾年前編制的，已經(jīng)跟不上時代發(fā)展的需要。因此，必須對現(xiàn)有的教材內(nèi)容進行合理更新，以滿足煤礦對人才的需求。

比如對于提升系統(tǒng)來說，具有環(huán)節(jié)多、控制復(fù)雜、運行速度快、慣性質(zhì)量大、運行特性復(fù)雜的特點，且工作狀況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換。機械結(jié)構(gòu)組成方面沒有大的變化，但是近幾年提升機正向著提升運輸能力大、自動化和智能化方向發(fā)展，要想實現(xiàn)深井且提升能力大，那么提升機的尺寸會變大，這就涉及在設(shè)計、制造過程中用到新技術(shù)、新方法和新工藝。

對于大型礦井提升機，現(xiàn)在主要采用晶閘管變流器—直流電動機傳動控制系統(tǒng)和同步電動機矢量控制交—交變頻傳動控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動化運行，效率高，有準(zhǔn)確的制動和定位功能，運行可靠性高，但教材中還是原來的串接電阻的調(diào)速方式。因此，對新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的介紹做得還很不夠，應(yīng)予以補充。

更新教學(xué)內(nèi)容，需要重新編寫教材，而編寫教材一般需要兩三年的時間才能出版，對于教學(xué)任務(wù)比較重的教師來說，自編講義是一個不錯的選擇。更新教學(xué)內(nèi)容既要滿足論教學(xué)要求，又要補充培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力的內(nèi)容。

2）實踐教學(xué)內(nèi)容改革。實驗實訓(xùn)教學(xué)是高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)型人才的根本保證。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中由于設(shè)備比較大，因此，一般都是教師講，學(xué)生看，無法親自動手操作，容易造成實踐與理論教學(xué)的脫節(jié)，學(xué)生分析問題和解決問題的能力得不到有效鍛煉。因此，筆者考慮可以從以下幾方面進行改革。

①增加專題講座。學(xué)院可以聘請一些大中型煤礦機械企業(yè)的專家，讓他們對一些大型煤礦機械設(shè)備設(shè)計的新方法和新技術(shù)進行詳細(xì)講解，比如虛擬設(shè)計制造技術(shù)，大型設(shè)備的制造加工工藝及加工用到的設(shè)備，在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)設(shè)備的區(qū)別等。把國內(nèi)外最新的科學(xué)成果和最新的技術(shù)應(yīng)用納入專業(yè)知識的學(xué)習(xí)中，使學(xué)生掌握本專業(yè)最新的發(fā)展動態(tài)和方向，從而增加學(xué)生對本門課程及本專業(yè)的興趣。

②對于機械專業(yè)的學(xué)生來說，到煤礦單位實習(xí)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如到機械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，因為有些煤礦設(shè)備還沒有更新?lián)Q代，是沿用的老設(shè)備。同時，由于正在運轉(zhuǎn)的設(shè)備機身比較長，受到煤礦條件限制，一般看不到設(shè)備全貌，因此實習(xí)收獲不大。而讓學(xué)生到一些先進的設(shè)備制造企業(yè)去實習(xí)，既可以看到設(shè)備的加工制造過程，又可以看到先進的產(chǎn)品全貌，一舉兩得。

③缺乏實踐經(jīng)驗的教師可到企業(yè)進行鍛煉，在企業(yè)里能把具有實際特點的工程材料性能、機械機構(gòu)學(xué)原理、機械加工方法、公差配合與測量技術(shù)等課程的內(nèi)容與生產(chǎn)實踐更好地融合起來，在今后的授課中不僅對課程內(nèi)容從形式上進行更新，經(jīng)過實際訓(xùn)練的教師將會把課程的內(nèi)涵傳授給學(xué)生。

綜上幾點，這就要求教師不斷更新知識，加強教學(xué)內(nèi)容的時代性和新穎性，及時掌握最新的理論研究和發(fā)展動態(tài)，加快實踐教學(xué)的步伐。

教學(xué)方法的改革

1）充分利用多媒體技術(shù)。由于礦山機械設(shè)備比較龐大，實用性和易搬抬的教具比較少，無法在課堂上來演示，而同時礦山機械設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，應(yīng)用環(huán)境和地點比較抽象，因此，較多地在課件中加入機構(gòu)外觀圖、剖視圖及設(shè)備與礦井生產(chǎn)系統(tǒng)布置圖等，可使教學(xué)更形象化。為了讓學(xué)生更好地理解礦山機械設(shè)備的工作原理，可在課件中加入一些能體現(xiàn)設(shè)備運行原理的動畫，既可以將圖、文、聲、像融為一體，使教與學(xué)的活動變得更加豐富多彩，又可以寓知識學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練、智力開發(fā)于生動活潑的形象之中，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變苦學(xué)為樂學(xué)，同時又促進他們的思維發(fā)展，豐富學(xué)生的想象力。

2）充分利用虛擬仿真技術(shù)。雖然機械專業(yè)的學(xué)生通過采煤概論的學(xué)習(xí)，對礦井的采掘工作面的布置、礦井地質(zhì)條件、一通三防、礦山壓力與巖層控制等相關(guān)知識具有一般的了解，但他們對礦井空間的概念掌握得還不是很好。在學(xué)習(xí)提升運輸設(shè)備時，學(xué)生對各種礦山機械處于礦井的什么位置和起什么作用，本身結(jié)構(gòu)特點與工作地點的關(guān)系，各種設(shè)備之間如何配套等，缺乏一定的形象理解，只是通過圖片也無法全方位了解。因此，有必要利用現(xiàn)在先進的虛擬仿真技術(shù)進行解決。

三維虛擬仿真技術(shù)是一種采用以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視、聽、可操控性一體化的虛擬環(huán)境和設(shè)備。通過三維虛擬仿真技術(shù)建立提升運輸設(shè)備的三維模型，將此應(yīng)用于教學(xué)中，更能節(jié)省時間和成本，因此比起傳統(tǒng)的實物實景教學(xué)，虛擬仿真能夠大大縮短建立實物和獲取實訓(xùn)環(huán)境的時間。課件中的圖片和動畫只能觀看不能動手，而用虛擬技術(shù)建立的提升運輸設(shè)備的三維模型，可以觀看外觀，還可以讓學(xué)生通過自己操作，全方位了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時，三維虛擬技術(shù)建立的虛擬環(huán)境和設(shè)備運行動畫，不僅使學(xué)生能夠?qū)υO(shè)備本身獲得生動直觀的感性認(rèn)識，還對設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境和工作情況有身臨其境的感覺。利用虛擬技術(shù)建立的實訓(xùn)系統(tǒng)可以多人同時、單人多次使用，設(shè)備本身沒有損壞，不會給學(xué)生帶來人身傷害和環(huán)境危害，也不會浪費任何財力、物力。虛擬技術(shù)建立的實訓(xùn)系統(tǒng)還可以讓學(xué)生自己動手，在虛擬環(huán)境中進行設(shè)備及零部件的拆解、檢查、調(diào)整與安裝等，大大提高學(xué)生的動手能力和實踐能力，增強教學(xué)效果。

3）注重德育教育，促進全面發(fā)展。教師在教學(xué)過程中不僅要采取靈活多變的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且要以自身優(yōu)良的素質(zhì)深深吸引學(xué)生，贏得學(xué)生的敬重、欽佩、喜愛和信賴。

①對待學(xué)生要真誠。教師的授課對象不是事物，而是活生生的人，人都是有感情的，教師的真誠會對學(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響，激勵他們不斷進步。

②教師對課堂教學(xué)要有一種激情，情緒是會傳染的，這種激情會激發(fā)學(xué)生對課堂的熱愛，從而促進專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，感到?jīng)]有虛度每一個課堂生活。

③德高為范，學(xué)高為師。教師更應(yīng)當(dāng)具備多方面、多層次的知識，語言詼諧幽默，理論聯(lián)系實際，時刻抓住學(xué)生的注意力。因此，教師在教育教學(xué)過程中要注重言傳身教，以身作則，從而全面提高所有學(xué)生的綜合素質(zhì)及就業(yè)競爭能力。