礦業(yè)工程多專(zhuān)業(yè)融合數(shù)字場(chǎng)景體驗(yàn)式教學(xué)方法

徐劍坤，王恩元，習(xí)丹陽(yáng)，周 蕊

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 安全工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)代分析與計(jì)算中心，江蘇 徐州 221116）

數(shù)字場(chǎng)景是一種學(xué)習(xí)情境，是綜合運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)、系統(tǒng)仿真、“互聯(lián)網(wǎng)+”等實(shí)現(xiàn)技術(shù)，依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界物理實(shí)體，創(chuàng)建的存在于數(shù)字空間的虛擬模型，可借助數(shù)據(jù)模擬與推演物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為，也可借助虛實(shí)交互反饋、數(shù)據(jù)融合分析、決策迭代優(yōu)化等手段，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字空間的雙向映射，達(dá)到數(shù)字孿生效果[1]。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為知識(shí)是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)的結(jié)果[2]，具身認(rèn)知觀強(qiáng)調(diào)人體在認(rèn)知活動(dòng)中的作用[3]，這兩者共同構(gòu)成了數(shù)字場(chǎng)景體驗(yàn)式教學(xué)的理論基礎(chǔ)。數(shù)字場(chǎng)景與教育教學(xué)結(jié)合應(yīng)用極具潛力，主要體現(xiàn)在激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)、創(chuàng)設(shè)心理沉浸感、實(shí)現(xiàn)情境學(xué)習(xí)和知識(shí)遷移等方面[4]。國(guó)家《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》（教技〔2018〕6號(hào)）的落地實(shí)施，加快了新一代信息技術(shù)與教育的深度融合，眾多教育工作者開(kāi)展了相關(guān)研究與探索，促進(jìn)了教育教學(xué)改革與創(chuàng)新[5]。但需要指出的是虛擬現(xiàn)實(shí)、系統(tǒng)仿真、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其自身的發(fā)展，需要擴(kuò)展應(yīng)用范圍，創(chuàng)新教育教學(xué)應(yīng)用方法與模式[6]。

1 礦業(yè)工程傳統(tǒng)教學(xué)方法不適應(yīng)新時(shí)代需求

以網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)出現(xiàn)為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命正在發(fā)生，人類(lèi)社會(huì)正在由后工業(yè)時(shí)代向信息時(shí)代邁進(jìn)，新一代信息技術(shù)的突破與應(yīng)用，正在深刻地影響著人類(lèi)社會(huì)的各行各業(yè)。一方面，計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)已經(jīng)能夠代替人類(lèi)完成大量任務(wù)，極大地改變了知識(shí)的存儲(chǔ)方式、獲取方式及應(yīng)用方式，教育的目的正在由知識(shí)記憶與操作訓(xùn)練轉(zhuǎn)向知識(shí)應(yīng)用與創(chuàng)新創(chuàng)造；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器人、5G通信等新技術(shù)的突破與應(yīng)用，正在推動(dòng)資源開(kāi)發(fā)由機(jī)械化向智能化邁進(jìn)，行業(yè)對(duì)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)與能力素養(yǎng)的需求發(fā)生了重大改變，具備多專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)、實(shí)踐與創(chuàng)新能力兼?zhèn)涞膹?fù)合型人才成為時(shí)代寵兒。

礦業(yè)工程旨在培養(yǎng)適應(yīng)及引領(lǐng)資源開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的工程師，強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐與創(chuàng)新，但傳統(tǒng)的教學(xué)方法與模式滯后于時(shí)代發(fā)展。傳統(tǒng)教學(xué)中教授者將資源開(kāi)發(fā)依據(jù)流水線(xiàn)環(huán)節(jié)劃分為細(xì)致的專(zhuān)業(yè)方向，在各專(zhuān)業(yè)方向下將真實(shí)情境中非良構(gòu)的、復(fù)雜的工程問(wèn)題，通過(guò)去情境化的抽象與概括，加工為概念與知識(shí)，再通過(guò)直接、單向的方式灌輸給學(xué)習(xí)者。在這一過(guò)程中，學(xué)習(xí)者始終處于被動(dòng)接收的地位，把更多的精力投入到對(duì)抽象知識(shí)的記憶。應(yīng)用考核也多是基于去情境化的、人為設(shè)計(jì)的問(wèn)題，這些問(wèn)題多缺乏深度和復(fù)雜性，與工程實(shí)際差異較大。教學(xué)組織多采用固定時(shí)間、固定地點(diǎn)、固定內(nèi)容和集中式組織方式，在教學(xué)過(guò)程中學(xué)習(xí)者角色單一，興趣引領(lǐng)與主觀能動(dòng)性調(diào)動(dòng)不足。這種教學(xué)方法及其模式直接導(dǎo)致學(xué)習(xí)者知識(shí)結(jié)構(gòu)單一、能力欠缺、工程實(shí)踐不足、創(chuàng)新精神不強(qiáng)、與企業(yè)需求脫節(jié)，因此，急需探索適應(yīng)于新時(shí)代特征的教學(xué)方法與模式。

2 數(shù)字場(chǎng)景體驗(yàn)式教學(xué)方法研究與設(shè)計(jì)

數(shù)字場(chǎng)景是一種存在于數(shù)字空間的可視、可交互的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)情境，其教育理論基礎(chǔ)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論[7]。建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式而獲得的，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主體作用[8]。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論改變了師生角色，由傳統(tǒng)的教師主動(dòng)、學(xué)生被動(dòng)的“教—學(xué)”單向線(xiàn)性灌輸模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的往復(fù)建構(gòu)模式；學(xué)生知識(shí)的建構(gòu)與遷移需要借助學(xué)習(xí)環(huán)境——任務(wù)情境，任務(wù)情境是由教師根據(jù)真實(shí)世界任務(wù)設(shè)計(jì)的，蘊(yùn)含知識(shí)和智力操作，強(qiáng)調(diào)真實(shí)性[9]。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論較好地說(shuō)明了人類(lèi)學(xué)習(xí)過(guò)程的認(rèn)知規(guī)律?；诖耍疚囊哉鎸?shí)世界與真實(shí)任務(wù)為藍(lán)本，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)數(shù)字場(chǎng)景，作為學(xué)生學(xué)習(xí)的任務(wù)情境。在學(xué)習(xí)情境中學(xué)生將通過(guò)體驗(yàn)互動(dòng)，完成知識(shí)的建構(gòu)與遷移，如圖1所示。

圖1 礦業(yè)工程多專(zhuān)業(yè)融合數(shù)字場(chǎng)景體驗(yàn)式方法及模式

（1）采用知識(shí)圖譜[10]梳理礦業(yè)工程學(xué)科下資源、采礦、安全、機(jī)械、信息等專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系，將知識(shí)節(jié)點(diǎn)化，以節(jié)點(diǎn)為單元建立多向聯(lián)通關(guān)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)任務(wù)目標(biāo)，規(guī)劃任務(wù)解決途徑，建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中從始點(diǎn)到終點(diǎn)的知識(shí)線(xiàn)索與脈絡(luò)，對(duì)同一問(wèn)題可以有多條解決途徑即形成多條知識(shí)線(xiàn)索與脈絡(luò)。

（2）根據(jù)真實(shí)工程與真實(shí)任務(wù)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)、系統(tǒng)仿真等技術(shù)，設(shè)計(jì)并構(gòu)建數(shù)字場(chǎng)景，將知識(shí)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)多種形式融入數(shù)字場(chǎng)景中。

（3）針對(duì)不同真實(shí)場(chǎng)景與真實(shí)任務(wù)，在統(tǒng)一架構(gòu)下開(kāi)發(fā)數(shù)字場(chǎng)景，形成礦業(yè)工程數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源庫(kù)，運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)開(kāi)發(fā)數(shù)字教學(xué)云平臺(tái)，構(gòu)筑數(shù)字場(chǎng)景學(xué)習(xí)空間。

（4）教師是數(shù)字場(chǎng)景的設(shè)計(jì)者，也是學(xué)習(xí)過(guò)程的引導(dǎo)與監(jiān)督者。教師通過(guò)發(fā)布具體任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生以問(wèn)題解決者的身份在數(shù)字場(chǎng)景中尋找解決策略與路徑，并付諸實(shí)施。

（5）學(xué)生是知識(shí)的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用者。在不斷地與數(shù)字場(chǎng)景互動(dòng)過(guò)程中，學(xué)習(xí)與應(yīng)用知識(shí)，通過(guò)體驗(yàn)、研究、反思、推理，生成新的知識(shí)理解與發(fā)現(xiàn)，并在多種視角與場(chǎng)景中檢驗(yàn)驗(yàn)證，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能的建構(gòu)與訓(xùn)練。

3 數(shù)字場(chǎng)景設(shè)計(jì)與教學(xué)資源開(kāi)發(fā)

任務(wù)情境是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)的根基，包括任務(wù)和情境兩個(gè)核心要素。這里的任務(wù)是指由教師發(fā)布的、鑲嵌有學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)內(nèi)容的活動(dòng)要求，通常是找尋、發(fā)現(xiàn)、揭示、解決特定的事物、方法、規(guī)律、困難等，多是依據(jù)工程實(shí)踐的具有多種解決方法、解決途徑和少量確定性條件的劣構(gòu)問(wèn)題。情境是蘊(yùn)含知識(shí)和智力操作的真實(shí)性環(huán)境，鐘志賢[11]指出真實(shí)的情境設(shè)計(jì)應(yīng)具備以下要點(diǎn)：最大限度反映知識(shí)/技能在實(shí)際中的運(yùn)用方式；要鑲嵌相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)與認(rèn)知策略；要保持現(xiàn)實(shí)情境的復(fù)雜度，保證學(xué)習(xí)結(jié)果的跨情境遷移力；要考慮學(xué)習(xí)內(nèi)容的多樣性和遷移性。

基于這些原則，本文設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了數(shù)字場(chǎng)景。以現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)研究場(chǎng)景與礦山生產(chǎn)場(chǎng)景為藍(lán)本，設(shè)計(jì)制作對(duì)象的外觀數(shù)字模型、行為數(shù)學(xué)模型與操控界面，依據(jù)場(chǎng)景中多對(duì)象運(yùn)行耦合規(guī)律建立場(chǎng)景運(yùn)行機(jī)制，采用3d Max軟件數(shù)字建模、采用Unity3D引擎開(kāi)發(fā)數(shù)字場(chǎng)景、采用 MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理數(shù)據(jù)、采用Visual Studio環(huán)境開(kāi)發(fā)程序，將知識(shí)以語(yǔ)音文字提示、設(shè)備構(gòu)造拆解、行為過(guò)程再現(xiàn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)操控模擬與實(shí)施效果推演等具現(xiàn)形式融入數(shù)字場(chǎng)景[12]。開(kāi)發(fā)了包括理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)系統(tǒng)認(rèn)知、生產(chǎn)實(shí)踐與安全培訓(xùn)5個(gè)部分的系列數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源，形成礦業(yè)工程數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源庫(kù)，如圖 2所示。

圖2 礦業(yè)工程數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源庫(kù)

在數(shù)字場(chǎng)景中，學(xué)生可以打破時(shí)間與空間的限制，拓展認(rèn)知空間，從不同視角直觀體驗(yàn)事物特征、結(jié)構(gòu)及過(guò)程，完成觀察性學(xué)習(xí)；可以通過(guò)反復(fù)操作與組合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練技能、修正原有理解與認(rèn)知，可以開(kāi)展現(xiàn)實(shí)條件不具備的實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)新的知識(shí)技能，完成操作性學(xué)習(xí)；可以靈活地改變研究條件與環(huán)境，以較低的成本與風(fēng)險(xiǎn)，在高度仿真的數(shù)字空間中進(jìn)行科學(xué)探索與工程實(shí)踐，完成研究性學(xué)習(xí)；可以打破空間限制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多人協(xié)作探索與交流，完成合作性學(xué)習(xí)。

4 數(shù)字教學(xué)云平臺(tái)與教學(xué)模式

互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了教育變革及發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)前正在由工業(yè)時(shí)代教育向信息時(shí)代教育過(guò)渡，信息時(shí)代教育的典型特征是以數(shù)字公民的培養(yǎng)為核心、以個(gè)性化學(xué)習(xí)方式為導(dǎo)向、以信息化互聯(lián)環(huán)境為支撐[13]。為適應(yīng)這一時(shí)代特征，有必要將數(shù)字場(chǎng)景架構(gòu)于互聯(lián)網(wǎng)，云計(jì)算與云服務(wù)提供了有效的解決途徑[14]。云計(jì)算、云服務(wù)與教育行業(yè)融合派生出了教育云，它將虛擬化硬件資源、海量教育資源、教育應(yīng)用系統(tǒng)整合起來(lái)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向?qū)W習(xí)者提供應(yīng)用服務(wù)，可分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）三個(gè)層次[15]。本文在學(xué)校數(shù)據(jù)中心私有云平臺(tái)上部署礦業(yè)工程數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源庫(kù)及其學(xué)習(xí)系統(tǒng)。數(shù)字場(chǎng)景可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在多種終端（如3D環(huán)幕、VR穿戴裝備、全息投影、移動(dòng)設(shè)備等）上呈現(xiàn)，供學(xué)習(xí)者交互體驗(yàn)。如此整合軟硬件和教育云服務(wù)，構(gòu)建了礦業(yè)工程多專(zhuān)業(yè)融合數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)空間——數(shù)字教學(xué)云平臺(tái)。該平臺(tái)提供了泛在化的數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境，打破了時(shí)空限制；教學(xué)內(nèi)容可個(gè)性化選擇，實(shí)現(xiàn)差異化與定制化學(xué)習(xí)；其教學(xué)組織不再是封閉式的集中學(xué)習(xí)，而是開(kāi)放式的以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)，因此其教學(xué)模式較之傳統(tǒng)發(fā)生了根本性變化[16]。

5 實(shí)踐應(yīng)用

以“采礦學(xué)”為例講述本文研究成果在教學(xué)中的應(yīng)用。“采礦學(xué)”是專(zhuān)業(yè)主干課程，其教學(xué)目標(biāo)是：了解以煤炭為代表的固體礦產(chǎn)資源開(kāi)采的基本方法和基本原理，掌握現(xiàn)代礦山開(kāi)采的基本概念、基本方法和主要技術(shù)，較全面和系統(tǒng)地理解煤礦井下生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和開(kāi)采技術(shù)和裝備，具備應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決礦山開(kāi)采復(fù)雜問(wèn)題的能力，具備從事礦山采掘設(shè)計(jì)、工程施工、生產(chǎn)組織的能力[17-18]。作為工程類(lèi)課程，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力是重中之重。傳統(tǒng)教學(xué)多采用繪制工程設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)等方式，但存在設(shè)計(jì)實(shí)施驗(yàn)證困難、工程實(shí)踐困難、評(píng)價(jià)困難等問(wèn)題。為此，在教學(xué)過(guò)程中引入礦井三維可視化設(shè)計(jì)與仿真運(yùn)行模塊，該模塊是礦業(yè)工程數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源庫(kù)中生產(chǎn)實(shí)踐部分的一組數(shù)字場(chǎng)景，其場(chǎng)景內(nèi)容框架如圖3所示，部分場(chǎng)景顯示效果如圖4所示。

圖3 礦井三維可視化設(shè)計(jì)與仿真運(yùn)行模塊場(chǎng)景框架

圖4 礦井三維可視化設(shè)計(jì)及運(yùn)行仿真模塊

礦井三維可視化設(shè)計(jì)與仿真運(yùn)行模塊數(shù)字場(chǎng)景融合了資源地質(zhì)（地質(zhì)礦藏模型）、采礦（井巷與生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)）、安全（災(zāi)害事故應(yīng)急處置）、機(jī)械（生產(chǎn)裝備結(jié)構(gòu)分析及選型設(shè)計(jì)）等專(zhuān)業(yè)知識(shí)。教師提供真實(shí)礦井的地質(zhì)礦藏模型，發(fā)布設(shè)計(jì)任務(wù)；學(xué)生在任務(wù)引導(dǎo)下，經(jīng)歷礦井規(guī)劃與水平劃分、礦井一水平開(kāi)拓方式、井底車(chē)場(chǎng)形式選擇、準(zhǔn)備方式選擇與區(qū)域劃分、首采（盤(pán)、帶）區(qū)上山形式、首采（盤(pán)、帶）區(qū)車(chē)場(chǎng)形式、采面規(guī)劃與接替設(shè)計(jì)、水平延伸方式等8個(gè)步驟完成井巷設(shè)計(jì)，經(jīng)歷生產(chǎn)裝備選型及配套設(shè)計(jì)與生產(chǎn)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)2個(gè)步驟完成生產(chǎn)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)。完成后可通過(guò)模擬運(yùn)行驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行補(bǔ)足后再模擬運(yùn)行驗(yàn)證，如此反復(fù)直到設(shè)計(jì)合理。完成井巷設(shè)計(jì)與生產(chǎn)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)場(chǎng)景后，可進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)模擬運(yùn)行場(chǎng)景，布設(shè)各種監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)按1∶1模擬操控回采與掘進(jìn)生產(chǎn)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)，調(diào)整生產(chǎn)調(diào)度決策與生產(chǎn)系統(tǒng)控制，通過(guò)運(yùn)行模擬對(duì)調(diào)度決策與生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。在災(zāi)害事故應(yīng)急處置演練場(chǎng)景中，對(duì)生產(chǎn)常見(jiàn)事故、災(zāi)害進(jìn)行模擬，學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)分析辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)隱患、識(shí)別前兆特征并進(jìn)行應(yīng)急處置，對(duì)處置效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在“采礦學(xué)”教學(xué)實(shí)踐中，采用數(shù)字場(chǎng)景體驗(yàn)式教學(xué)方法，依托數(shù)字教學(xué)云平臺(tái)，使用礦業(yè)工程數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源庫(kù)，構(gòu)筑數(shù)字學(xué)習(xí)空間，使學(xué)生在由真實(shí)情境營(yíng)造的環(huán)境中，以任務(wù)為導(dǎo)向，自主學(xué)習(xí)，思考問(wèn)題，尋求解決途徑，并付諸實(shí)施，在不斷的體驗(yàn)與試錯(cuò)過(guò)程中建構(gòu)知識(shí)、理解知識(shí)并創(chuàng)造知識(shí)，訓(xùn)練工程實(shí)踐能力，最終達(dá)到課程目標(biāo)。教學(xué)實(shí)踐表明，在數(shù)字化環(huán)境中，學(xué)生專(zhuān)注度與主動(dòng)性大幅提高，能夠根據(jù)自身知識(shí)背景與薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行定制化與差異化學(xué)習(xí)，能夠熟練使用云平臺(tái)進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)與問(wèn)題探討，學(xué)習(xí)效率與效果大幅提升。在課程設(shè)計(jì)答辯環(huán)節(jié)，可看出學(xué)生對(duì)多專(zhuān)業(yè)知識(shí)的認(rèn)知程度與綜合實(shí)踐應(yīng)用能力較以往大幅提高。

6 結(jié)論

針對(duì)礦業(yè)工程傳統(tǒng)教學(xué)方法不適應(yīng)新時(shí)代需求這一問(wèn)題，本文基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，設(shè)計(jì)應(yīng)用于礦業(yè)工程學(xué)科的數(shù)字場(chǎng)景體驗(yàn)式教學(xué)方法，梳理并融合礦業(yè)工程學(xué)科下多專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真技術(shù)，以真實(shí)世界與真實(shí)任務(wù)為依據(jù)，構(gòu)建數(shù)字場(chǎng)景，融入知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)發(fā)數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源庫(kù)，根據(jù)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)最新進(jìn)展，建設(shè)數(shù)字教學(xué)云平臺(tái)，形成以學(xué)習(xí)者為主體、以核心素養(yǎng)發(fā)展為中心、采用信息化教育手段、在數(shù)字空間完成學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，構(gòu)筑礦業(yè)工程多專(zhuān)業(yè)融合數(shù)字場(chǎng)景體驗(yàn)式教學(xué)體系。該教學(xué)方法及模式在教學(xué)實(shí)踐中表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：

（1）由礦業(yè)工程數(shù)字場(chǎng)景教學(xué)資源庫(kù)與數(shù)字教學(xué)云平臺(tái)共同構(gòu)筑的數(shù)字學(xué)習(xí)空間，能夠有效剝離外界干擾，提高學(xué)習(xí)者專(zhuān)注度，學(xué)習(xí)者可根據(jù)自身知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行差異化學(xué)習(xí)，通過(guò)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等方式學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，并提高學(xué)習(xí)效率與效果。

（2）將礦業(yè)工程學(xué)科下多專(zhuān)業(yè)知識(shí)納入統(tǒng)一數(shù)字場(chǎng)景框架，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的可視化表達(dá)與融合，學(xué)習(xí)者通過(guò)與數(shù)字場(chǎng)景的直觀體驗(yàn)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移與技能訓(xùn)練，提高認(rèn)知效率與效果，利于適應(yīng)當(dāng)前時(shí)代特征的多專(zhuān)業(yè)復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

（3）以解決工程問(wèn)題為導(dǎo)向，在由多種實(shí)際工程場(chǎng)景營(yíng)造的任務(wù)情境中，學(xué)習(xí)、體驗(yàn)、試錯(cuò)并建構(gòu)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐的有機(jī)融合，活化知識(shí)與思維，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深化與擴(kuò)展，利于工程實(shí)踐能力、批判性思維能力和創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。