基于采礦實踐作品設(shè)計的煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)研究

龐冬冬　史文豹　李傳明

摘 要：針對煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)中的現(xiàn)狀，本文提出了一種基于采礦實踐作品設(shè)計的煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)方法，旨在探索一種跳出課本之外、跳出學(xué)科之外，跳出環(huán)境之外的理論學(xué)習(xí)、動手實踐、拓展領(lǐng)域、發(fā)散思維、探索實踐的實驗教學(xué)方法，豐富該課程的實驗教學(xué)手段和內(nèi)容，打開學(xué)生思維和視野，拓展實踐形式和技能，使實驗環(huán)節(jié)更有創(chuàng)造力。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué) 煤礦開采學(xué) 實踐作品設(shè)計

中圖分類號：G642；TD82-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（b）-0215-02

煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)是采礦工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)《采礦開采學(xué)》課程必不可少的重要實踐環(huán)節(jié)。在鞏固課堂所學(xué)理論知識，幫助建立礦井實體概念，進行工程素質(zhì)訓(xùn)練上起著重要作用。但與之相對應(yīng)的卻是實驗教學(xué)手段落后，參與式的實驗內(nèi)容匱乏、實驗教學(xué)效果差的現(xiàn)狀[1]，因此，開展一種創(chuàng)新有效的煤礦開采學(xué)實驗手段研究尤為必要。

1 煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

受到煤碳行業(yè)形勢的影響，采礦工程的本科生招生數(shù)量和質(zhì)量嚴重下滑，大多數(shù)的本科生都是調(diào)劑后進入采礦工程專業(yè)的，這一批學(xué)生，大多都對采礦課程不感興趣，課程學(xué)習(xí)的積極性不高，煤礦開采學(xué)是采礦工程的主干課程，該項課程偏向圖文理解和空間想象，實驗課程教學(xué)多以模型演示為主，對知識的輔助理解和實踐運用效果較差，缺乏拓展思考和動手實踐過程，大大降低了實驗課程教學(xué)效果。主要存在的問題：（1）教學(xué)方法傳統(tǒng)單一，實驗手段落后，學(xué)生參與程度低，教學(xué)效果較差。目前，煤礦開采學(xué)的實驗手段主要是模型參觀和演示，輔以實驗課老師講解，方法單一、技術(shù)落后，內(nèi)容多而淺，學(xué)生聽得多、看得多，但思考研究少，動手遇疑機會少，無法深入探知和思考，很難有較好的教學(xué)效果。（2）實驗教學(xué)內(nèi)容單一，實驗內(nèi)容更新緩慢，教學(xué)效果有待提升。煤礦開采學(xué)是一個綜合性學(xué)科，包括采礦工程、安全工程、地質(zhì)工程、煤礦機電、測繪等多學(xué)科內(nèi)容的融合，目前的模型參觀和演示，多數(shù)模型都是很早以前的開采模式，與真實礦井相去甚遠，多年未曾更新，甚至課本知識都是落后的，十幾年都沒有發(fā)生改變，學(xué)生靠老師講解獲取信息，教學(xué)方式被動，學(xué)生很難參與其中。因此，研究一種創(chuàng)新的緊跟科技前言、現(xiàn)場工程實際的實驗教學(xué)方法來提高教學(xué)效果極為必要。

2 采礦實踐作品設(shè)計理念

2.1 實踐作品設(shè)計背景

全國高等學(xué)校采礦工程專業(yè)學(xué)生實踐作品大賽是由教育部高等學(xué)校礦業(yè)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會主辦的全國大賽，自2011年第一屆舉辦至今已連續(xù)成功舉辦八屆，其目的是引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計意識、綜合設(shè)計能力與團隊協(xié)作精神；加強大學(xué)生工程設(shè)計和工程實踐能力；吸引、鼓勵廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動，拓展知識、開闊視野、勇于探索、緊跟前沿、發(fā)散思維、動手實踐和學(xué)以致用，為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件[2]。

2.2 實踐作品設(shè)計思路

全國高等學(xué)校采礦工程專業(yè)學(xué)生實踐作品大賽設(shè)計主要包括以下項目：（1）采礦物理模型設(shè)計。如開拓系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、充填系統(tǒng)、采礦方法、礦用設(shè)備、控制系統(tǒng)等實體物理或演示模型。（2）采礦數(shù)字模型。根據(jù)數(shù)字軟件建立的礦山開采數(shù)字模型等。（3）采礦數(shù)學(xué)模型。如由理論或?qū)嶒灲⒌母鞣N表達采礦問題的數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型要求具有原創(chuàng)性。（4）采礦學(xué)習(xí)模型。如采礦DV作品、采礦動漫、學(xué)習(xí)課件、網(wǎng)站等作品。（5）學(xué)生創(chuàng)新成果，如大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目成果，含撰寫的學(xué)術(shù)論文、申報的專利等。

2.3 實踐作品教學(xué)設(shè)計方法

實踐作品的設(shè)計要求和思路給教學(xué)作品設(shè)計提供了方向，給學(xué)生方案設(shè)計指明了研究目標和作品表現(xiàn)形式，便于方案設(shè)計及作品多樣性呈現(xiàn)。（1）運用書本理論結(jié)合模型進行實物展示；（2）運用數(shù)字軟件進行制作視頻演示模型；（3）利用機械原理在作品模型中創(chuàng)新展示；（4）利用電氣原理實現(xiàn)智能控制及光電演示；（5）利用計算機信息技術(shù)實現(xiàn)信息化控制；（6）利用數(shù)學(xué)、力學(xué)或?qū)嶒炦M行工程建模；（7）以上多種方法相結(jié)合綜合展示。實驗教學(xué)按照上述的分類給班級分組，每組4～5人進行一種類型的作品方案設(shè)計制作。

2.4 實踐作品設(shè)計教學(xué)拓展

基于采礦實踐作品設(shè)計的煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)方法，不拘泥于課本，不拘泥于時間，不拘泥于手段，不拘泥于形式，由學(xué)生本身作為主體，自己思考、列出方案、做出規(guī)劃，最后呈現(xiàn)的結(jié)果也是多樣化的，可以是成品模型，也可以是設(shè)計圖紙，研究報告或是部分模型及自己的構(gòu)思。體現(xiàn)了跳出課本之外、跳出學(xué)科之外、跳出環(huán)境之外、走進現(xiàn)場工程實際、理論、動手、學(xué)習(xí)、拓展、探索實踐的教學(xué)方法。

3 實驗教學(xué)效果的滿足

3.1 實驗要求的滿足

煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)是采礦專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)《煤礦開采學(xué)》課程必不可少的重要實踐環(huán)節(jié)。其目的是鞏固同學(xué)課堂所學(xué)理論知識，幫助同學(xué)建立礦井空間概念，進行工程素質(zhì)基本訓(xùn)練等。通過采礦實踐作品設(shè)計實驗可以幫助學(xué)生加深對所學(xué)理論的理解，建立礦井開拓開采系統(tǒng)以及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的時-空關(guān)系，進而增強解決生產(chǎn)實際問題的能力，能很好的滿足該課程實驗項目的要求。

3.2 實驗內(nèi)容的滿足

煤礦開采學(xué)的學(xué)習(xí)要求是鞏固同學(xué)課堂所學(xué)理論知識，幫助同學(xué)建立礦井空間概念，進行工程素質(zhì)基本訓(xùn)練，建立礦井開拓、開采系統(tǒng)以及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的時-空關(guān)系，而基于采礦實踐作品設(shè)計的煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)方法，涉及礦井多方面內(nèi)容，發(fā)揮學(xué)生想像，以學(xué)生這個本體為中心，可結(jié)合課本、模型、現(xiàn)場、所見所聞所想，進行設(shè)計并制作，囊括了理論知識的應(yīng)用，多學(xué)科的交融，前沿知識的探索，現(xiàn)場實踐的體驗，完全滿足實驗課程的教學(xué)內(nèi)容要求。

3.3 實驗成效的滿足

基于采礦實踐作品設(shè)計的煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)方法，有效的解決了煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)存問題：（1）教學(xué)方法新穎多樣，實驗手段多變靈活，學(xué)生參與程度高，教學(xué)效果較好。這種啟發(fā)式的實驗教學(xué)手段豐富靈活、方法多樣，緊跟前沿，內(nèi)容多而廣，學(xué)生聽得多、看得多，思考研究多，動手遇疑機會多，有更好的深入探知和思考機會。（2）實驗教學(xué)內(nèi)容豐富，實驗內(nèi)容不斷更新，教學(xué)效果明顯。涉及學(xué)科多樣，包括采礦工程、安全工程、地質(zhì)工程、煤礦機電、測繪等多學(xué)科內(nèi)容的融合，緊跟前沿，教學(xué)方式由被動變?yōu)橹鲃樱瑢W(xué)生很易參與其中。

4 結(jié)論

基于采礦實踐作品設(shè)計的煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)方法，不拘泥于課本約束，不拘泥于時間限制，不拘泥于手段單一，不拘泥于形式固化，跳出課本之外、跳出學(xué)科之外，跳出環(huán)境之外的理論學(xué)習(xí)、動手實踐、拓展領(lǐng)域、發(fā)散思維、探索實踐的實驗教學(xué)方法，有效的解決了煤礦開采學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)存問題。（1）教學(xué)方法新穎多樣，實驗手段靈活多變，學(xué)生參與程度高，教學(xué)效果較好。（2）實驗教學(xué)內(nèi)容豐富，實驗內(nèi)容不斷更新，教學(xué)效果明顯。

參考文獻

[1] 熊祖強，歐陽凱，韓亞峰.煤礦開采虛擬仿真實驗教學(xué)技術(shù)研究[J].中州煤炭，2015（3）：80-82+88.

[2] 第九屆全國高等學(xué)校采礦工程專業(yè)學(xué)生實踐作品大賽通知.遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院.2019-03-10.