采礦工程專業(yè)數(shù)字礦山“嵌入式”教學體系研究

王浩宇

摘 要：數(shù)字礦山技術為現(xiàn)代采礦業(yè)提供先進工具與技術平臺的同時，也對采礦從業(yè)人員的素質與能力提出了更高的要求，現(xiàn)代化的采礦工程人才培養(yǎng)模式也要做出適應性的調整。本文針對數(shù)字礦山在我國教學現(xiàn)狀以及存在的問題，提出了采用“嵌入式”教學體系改革模式，主要從相關專業(yè)課程的教學內(nèi)容、教學方式與教學過程、各專業(yè)課的課程設計、實踐教學等幾個環(huán)節(jié)進行教學改革，把數(shù)字礦山理念與技術“嵌入”整個采礦工程專業(yè)本科教學體系中，為現(xiàn)代采礦專業(yè)人才培養(yǎng)貢獻一份力量。

關鍵詞：采礦工程專業(yè)；數(shù)字礦山；“嵌入式”教學

隨著計算機網(wǎng)絡技術、圖形技術、自動化技術、數(shù)字通訊技術、3S技術等新技術的飛速發(fā)展，以計算機和網(wǎng)絡通訊為核心的信息技術將人類帶入了信息時代。信息技術和產(chǎn)品滲透到社會的各個領域，從政府的戰(zhàn)略決策到企業(yè)的經(jīng)營管理和生產(chǎn)工藝，再到人們的日常生活，無不受到信息技術的影響。礦山生產(chǎn)已經(jīng)從20世紀80年代的機械化、自動化時代步入今天的信息化、數(shù)字化時代，采礦專業(yè)和數(shù)字礦山的嵌入式教學已經(jīng)成為了新時代背景下的必然趨勢。

一、數(shù)字礦山的定義及功能分析

（一）什么是數(shù)字礦山

有人把數(shù)字礦山看成是建立一批數(shù)據(jù)庫，有人則把它看成是一個礦山地理信息系統(tǒng)，也有人認為數(shù)字礦山就是3S技術在礦山開采上的應用。這些說法都是片面的，都只是給出了數(shù)字礦山的一個或幾個局部定義而已，而且主要是有關數(shù)據(jù)獲取、存儲和表述的局部。

所謂數(shù)字礦山就是指在礦山范圍內(nèi)建立一個以三維坐標為主線，將礦山信息構建成一個礦山信息模型，描述礦山中每一點的全部信息，按三維坐標組織、存儲起來，并提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使有關人員都可以快速準確、充分和完整地了解及利用礦山各方面的信息。從這個意義上說，數(shù)字礦山就是一個礦山范圍內(nèi)的以三維坐標信息及其相互關系為基礎而組成的信息框架，并在該框架內(nèi)嵌入我們所獲得的信息的總稱。

（二）數(shù)字礦山的功能內(nèi)涵

數(shù)字礦山是對礦山數(shù)據(jù)的存儲、傳輸和表述向更深層次延展，包括各個層次的更實質性的應用，特別是作用于生產(chǎn)過程的直接應用。只有這樣，我們才能從數(shù)字礦山得到可觀的回報。縱觀礦業(yè)發(fā)達國家的實踐，數(shù)字礦山的主要功能可以歸納為以下幾點：

數(shù)據(jù)的獲取、存儲、傳輸和表述。利用現(xiàn)代技術獲取更具時效性、更準確的有關數(shù)據(jù)，對礦區(qū)的空間、屬性和管理數(shù)據(jù)實現(xiàn)全方位的存儲、管理和限定的傳輸，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的性質和需要提供各種必要的表述形式。

礦山生產(chǎn)與經(jīng)營決策優(yōu)化。數(shù)字礦山應該使分析、預測和優(yōu)化方法走出書本，在礦山生產(chǎn)方案確定、參數(shù)選取與經(jīng)營決策中發(fā)揮盡可能大的作用。發(fā)達國家的實踐表明，生產(chǎn)優(yōu)化與科學決策能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，盡管這樣的效益大都是隱形的。

二、采礦專業(yè)和數(shù)字礦山的嵌入式教學體系

（一）嵌入方式

在教學上引進數(shù)字露天礦的概念，數(shù)字露天礦總體結構設計采用先進的數(shù)據(jù)礦山構架技術并主要考慮了露天礦生產(chǎn)管理需求及當前具體條件，既要實現(xiàn)生產(chǎn)管理中各類不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與共享，又將各類系統(tǒng)中大量異質信息存儲到核心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉庫中，實現(xiàn)信息的綜合管理、分析和利用。

（二）嵌入式系統(tǒng)應用人才培養(yǎng)目標

結合采礦工程專業(yè)的實際情況和學生特點，嵌入式系統(tǒng)應用人才的培養(yǎng)目標提出：綜合素質好，創(chuàng)新能力強，專業(yè)基礎理論扎實，應用領域明確，工程實踐技能突出，具備工程應用開發(fā)過程中計劃、需求、設計、研發(fā)、測試、維護和管理等方面的知識與技能，能夠勝任系統(tǒng)化、規(guī)范化、度量化的項目研發(fā)工作的實用型中高級應用型工程技術人才。培養(yǎng)具備專業(yè)知識完備的采礦工程專業(yè)新型人才，嵌入式系統(tǒng)設計師、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工程師等。通過專業(yè)知識的，實現(xiàn)學業(yè)與職業(yè)零距離對接，培養(yǎng)面向工程、立足實踐、具有創(chuàng)新精神的工程型采礦工程專業(yè)學生。

（三）嵌入式系統(tǒng)課程體系

嵌入式系統(tǒng)涉及內(nèi)容廣泛、系統(tǒng)性強，是一個軟硬件系統(tǒng)的綜合體。按照不同的要求和目的來建立一套合理的教學課程體系，根據(jù)教學特點與時間問題，以及學生的素質，把嵌入式系統(tǒng)的課程體系結構分為三個階段。第一個階段學習礦山專業(yè)基礎課，主要開設采礦專業(yè)的基礎知識和數(shù)字礦山的一些相應知識。第二個階段學習專業(yè)課，主要開設采礦技術、數(shù)字礦山的詳細知識、數(shù)字礦山的運用、操作系統(tǒng)原理。第三個階段學習嵌入式系統(tǒng)課程，主要開設嵌入式系統(tǒng)原理與應用、嵌入式操作系統(tǒng)、采礦工程和數(shù)字礦山的有效嵌入。

三、教學方法

（一）開設嵌入式系統(tǒng)的相關課程

以項目驅動的方式為基礎，在講述項目設計方法和設計過程時要求學生熟悉開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具。而且在真正作項目之前還要不斷復習、不斷動手操作使各種工具應用熟練，對專業(yè)知識的掌握更加完備，讓采礦工程和數(shù)字礦山不僅在教學上能很好的嵌入，在實際操作中也能很好地融合在一起。

（二）培養(yǎng)學生的動手能力

采礦專業(yè)的實踐性特別強，所以鍛煉學生的動手能力是十分有必要的，因而不采用傳統(tǒng)的期末筆試的方式進行，而是實訓的過程中跟進每組的實際情況，綜合考核?；A性的操作和專業(yè)知識要求學生都掌握，既要鍛煉學生的動手能力，又要強調學習過程中理論聯(lián)系實際的能力，更好地理解項目成功實現(xiàn)的原理。

四、結束語

嵌入式系統(tǒng)在國內(nèi)、外的應用發(fā)展非常迅速，需要的面向應用的嵌入式方面的工程技術人員缺口很大，但目前我國針對的嵌入式人才培養(yǎng)還沒有一定的模式，嵌入式系統(tǒng)教學也沒有形成統(tǒng)一的教學體系和規(guī)范，為了促進采礦工程嵌入式系統(tǒng)教學需要建立科學的、可操作性的嵌入式系統(tǒng)理論和實驗教礦工程專業(yè)和數(shù)字礦山的嵌入式教學體系、教材以及教師隊伍的培養(yǎng)體系。

參考文獻

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