突顯實踐教學(xué)與礦業(yè)文化特色的模擬礦井建設(shè)

[摘要] 模擬礦井是礦業(yè)類實驗實踐教學(xué)的創(chuàng)新方式，效果顯著。一是作為復(fù)雜礦山的縮影，使學(xué)生在校內(nèi)就能全面認識煤礦生產(chǎn)工藝與流程，規(guī)避高危環(huán)境；二是在“煤礦搬進校園、礦業(yè)文化彌漫校園”理念下，通過標準化采礦工藝與安全綠色環(huán)境的展示，傳承“團隊-安全-綠色”的礦業(yè)文化，激發(fā)學(xué)生專業(yè)熱情。鑒于此，本文在闡述模擬礦井的教學(xué)優(yōu)勢和文化特色的基礎(chǔ)上，探討其建設(shè)路徑，為礦業(yè)類高校實踐教學(xué)平臺建設(shè)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]模擬礦井；實踐教學(xué)；礦業(yè)文化；礦業(yè)類專業(yè)"""" [DOI]：10.20122/j.cnki.2097-0536.2025.04.030

貴州作為礦產(chǎn)資源大省，近年來以“富礦精開”戰(zhàn)略為抓手，推動礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，服務(wù)國家能源資源安全，助力新時代西部大開發(fā)[1-2]。貴州理工學(xué)院秉承“將煤礦開采搬進校園、礦業(yè)文化彌漫校園”的理念，圍繞“學(xué)科—專業(yè)—平臺—團隊一體化”的建設(shè)思路[3-4]，以學(xué)科建設(shè)為目標、專業(yè)建設(shè)為依托、平臺建設(shè)為抓手、團隊建設(shè)為核心、科學(xué)研究為動力、制度建設(shè)為保障，建設(shè)兼具實踐教學(xué)與礦業(yè)文化特色的模擬礦井實驗實踐教學(xué)平臺。該平臺旨在培養(yǎng)新時代敢闖敢干的礦業(yè)接班人，為貴州礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供堅實支撐。

礦業(yè)類專業(yè)重實踐，模擬礦井兼具實踐教學(xué)與礦業(yè)文化傳播功能，可以消除學(xué)生恐懼感，增強安全感。本文以貴州理工學(xué)院為例，闡述了模擬礦井的教學(xué)優(yōu)勢和文化特色，探討模擬礦井建設(shè)詳細路徑，可為礦業(yè)類高校實踐教學(xué)平臺建設(shè)提供參考。

一、模擬礦井教學(xué)優(yōu)勢

（一）能保障學(xué)生實踐安全

模擬礦井是一種兼具實踐與教育功能的特殊教學(xué)平臺，通過1：1仿真還原實際生產(chǎn)礦井要素，構(gòu)建了包括井壁、巷道、礦井設(shè)備及采煤工作面等在內(nèi)的逼真場景。其科學(xué)性、知識性和趣味性相結(jié)合，運用高新技術(shù)與藝術(shù)展示手段，呈現(xiàn)了從古代手工采煤到現(xiàn)代綜合機械化采煤的演變過程及地質(zhì)構(gòu)造等豐富礦井內(nèi)容。模擬礦井作為校園內(nèi)的真實礦井縮影，為學(xué)生提供了安全且便捷的實驗實踐環(huán)境，解決了傳統(tǒng)實習(xí)中存在的安全隱患和現(xiàn)場深入困難的問題：一方面，學(xué)生可在虛擬事故場景中學(xué)習(xí)，最大限度保障安全；另一方面，通過真實體驗井下采煤過程及其潛在危險性，學(xué)生能夠深刻理解礦井安全操作的重要性，樹立強烈的安全意識。此外，模擬礦井還可培養(yǎng)學(xué)生使用采礦設(shè)備的科學(xué)性、規(guī)范性和嚴謹性的意識，為安全教育與實踐能力提升提供了有力支撐。

（二）能高效助力實踐效果

采礦工程與安全工程作為傳統(tǒng)工科礦業(yè)類專業(yè)，實踐教學(xué)是其人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模擬礦井作為一種創(chuàng)新教學(xué)載體，主要服務(wù)于礦業(yè)類專業(yè)，旨在幫助學(xué)生熟悉礦井環(huán)境，掌握生產(chǎn)系統(tǒng)及現(xiàn)場操作技能。通過模擬礦井實訓(xùn)，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實踐有機結(jié)合，顯著提升教學(xué)質(zhì)量與效果，具體體現(xiàn)在以下方面：1.改進傳統(tǒng)實驗實踐教學(xué)模式：教師可利用模擬礦井直觀展示課程內(nèi)容，學(xué)生通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)，增強學(xué)習(xí)動力與參與度。2.培養(yǎng)煤炭企業(yè)優(yōu)質(zhì)安全人才：結(jié)合企業(yè)實際需求，模擬礦井可演示安全生產(chǎn)與管理流程，開展安全隱患排查、應(yīng)急預(yù)案演練等培訓(xùn)，為學(xué)生就業(yè)奠定堅實基礎(chǔ)。3.提升實驗實踐環(huán)節(jié)的針對性：教師可通過系統(tǒng)中的安全隱患排查功能，深入分析煤礦事故高發(fā)地點，幫助學(xué)生識別礦井安全隱患并提供解決方案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與實踐能力。

（三）能豐富實踐教學(xué)模式

模擬礦井作為一種創(chuàng)新的實踐教學(xué)平臺，彌補了傳統(tǒng)課堂實驗教學(xué)模式單一枯燥及煤礦現(xiàn)場實踐成本高昂的不足。通過科學(xué)的功能分區(qū)布局設(shè)計，真實還原了煤礦井下作業(yè)環(huán)境。其特色包括：多樣化的井巷斷面設(shè)計（半圓拱形、三心拱形、矩形）及多種支護方式（錨噴、錨網(wǎng)等），完整配置了采、掘、機、運、通等系統(tǒng)設(shè)備，并集成安全避險“六大系統(tǒng)”（監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、通信聯(lián)絡(luò)、緊急避險等），確保了教學(xué)的安全性與完整性。同時，通過智能綜采綜掘工作面與VR技術(shù)（虛擬現(xiàn)實技術(shù)）的結(jié)合，為智能化開采提供了實踐教學(xué)與科研平臺。這種沉浸式教學(xué)模式使學(xué)生能夠直觀學(xué)習(xí)采煤、掘進、通風等工藝及設(shè)備操作，掌握安全避險系統(tǒng)的應(yīng)用，顯著提升了理論知識與實踐能力的結(jié)合效率，為礦山工程教育提供了高效、安全的實踐平臺，極大豐富了實踐教學(xué)模式。

（四）能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

模擬礦井中基于VR技術(shù)的實踐教學(xué)，能夠全景展現(xiàn)煤炭開采與運輸流程，為學(xué)生提供沉浸式學(xué)習(xí)體驗。該技術(shù)將礦井、采掘工作面、電力系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、支護系統(tǒng)等教學(xué)內(nèi)容真實呈現(xiàn)，使學(xué)生對煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)形成整體性認知。同時，VR教學(xué)模式還可將煤礦開采的局部細節(jié)融入課堂，實現(xiàn)宏觀設(shè)計與局部設(shè)置的雙線融合，深化學(xué)生對礦井結(jié)構(gòu)的理解[5]。此外，模擬礦井的仿真工作面配備全套采掘機械與動態(tài)礦工蠟像，營造出真實的煤礦氛圍。這種沉浸式體驗不僅激發(fā)了學(xué)生對礦業(yè)科學(xué)的興趣，還通過實驗實踐與體驗式教學(xué)，增強了學(xué)生主動獲取知識的積極性。

二、模擬礦井的礦業(yè)文化特色

新時代背景下，礦業(yè)發(fā)展亟需文化的深度融合與創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，礦業(yè)文化不僅是礦業(yè)學(xué)科成就與歷史積淀的體現(xiàn)，更是礦業(yè)生產(chǎn)方式、行為規(guī)范、價值追求的集中表達，也是礦業(yè)人創(chuàng)造力與創(chuàng)新精神的重要源泉[6-7]?！鞍踩笔堑V業(yè)文化的核心，其本質(zhì)是以人為本、生命至上。通過先進安全理念的引領(lǐng)，構(gòu)建系統(tǒng)化的安全文化體系，發(fā)揮其潛移默化的作用，使安全成為礦業(yè)從業(yè)者的自覺行為，為礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供堅實的安全文化保障，助力礦業(yè)安全發(fā)展[8]。安全環(huán)境的創(chuàng)建包括“外部環(huán)境”與“內(nèi)在環(huán)境”的協(xié)同建設(shè)，推動安全理念內(nèi)化于心，促使職工從“要我安全”向“我要安全”轉(zhuǎn)變[9]。安全文化建設(shè)需依托先進平臺，通過正向引導(dǎo)教育，培養(yǎng)安全型采礦人才。模擬礦井基地作為集“采礦”與“安全”模塊于一體的實踐平臺，為學(xué)生提供了全方位認識礦井安全生產(chǎn)措施與經(jīng)驗的載體，成為礦業(yè)文化宣傳的重要推動力?！熬G色礦山”是礦業(yè)文化的重要特征，隨著國家對礦山管理的加強與投入，綠色礦山理念逐步深入人心，顯著改善了煤礦企業(yè)“臟、亂、差”的傳統(tǒng)印象[10]。綠色礦山建設(shè)通過技術(shù)與管理創(chuàng)新，推動企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，其內(nèi)涵涵蓋企業(yè)文化、管理優(yōu)化及誠信建設(shè)等方面。模擬礦井的地表綠化設(shè)計為學(xué)生呈現(xiàn)了綠色礦山的直觀形象，增強了其對綠色礦山文化的認同感，展現(xiàn)了綠色創(chuàng)新驅(qū)動在礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的積極作用。

兼具安全與綠色特色的模擬礦井，不僅有效傳承了礦業(yè)文化，還培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)情懷與職業(yè)素養(yǎng)，激發(fā)了其追求“礦業(yè)大國工匠”的熱情，為礦業(yè)人才培養(yǎng)提供了堅實的文化載體與平臺支撐。

三、模擬礦井建設(shè)

基于模擬礦井在實踐教學(xué)和礦業(yè)文化傳承上的獨特優(yōu)勢，模擬礦井在礦業(yè)類高校教學(xué)中具有重要地位，其建設(shè)需深度融合教育功能、文化傳承與沉浸式體驗，打造集實踐性、知識性與科普性于一體的綜合性平臺。具體建設(shè)路徑如下：

（一）建設(shè)核心功能目標

1.實踐教學(xué)功能目標建設(shè)。該功能以“場景還原+技能實訓(xùn)”為核心，旨在打造礦業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)教融合的實踐平臺，培養(yǎng)兼具理論知識與實操能力的復(fù)合型人才。具體建設(shè)實施路徑包括：全流程礦井操作模擬、模塊化課程體系開發(fā)及產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。

2.礦業(yè)文化傳承功能目標建設(shè)。該功能以構(gòu)建“歷史-技術(shù)-精神”三位一體的文化傳播體系為中點，重塑對礦業(yè)的認知，弘揚礦工精神與工業(yè)文明價值。詳細的實施路徑涵蓋礦業(yè)歷史與技術(shù)演化展示，以及礦工精神與生活場景再現(xiàn)。

3.社會科普功能目標建設(shè)。該功能的目標定位是通過趣味化、科技化手段普及礦業(yè)知識，推動公眾理解資源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展的平衡關(guān)系。具體的實施策略包括青少年科普教育、公眾認知提升及公益行動。

（二）模塊化設(shè)計

1.設(shè)計分層模擬礦井系統(tǒng)。模擬礦井系統(tǒng)分基礎(chǔ)層、實踐層和科技層設(shè)計?；A(chǔ)層包括調(diào)度中心、安全培訓(xùn)室及礦業(yè)歷史展館；實踐層構(gòu)建真實比例的井下巷道，模擬復(fù)雜采礦環(huán)境；科技層引入5G、無人駕駛礦車等現(xiàn)代技術(shù)，展示智能化采礦流程及機器人互動裝置。

2.設(shè)計礦業(yè)文化主題區(qū)。設(shè)計“礦工精神教育區(qū)”和“環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展展區(qū)”兩大主題區(qū)：“礦工精神教育區(qū)”還原不同年代礦工生活場景，結(jié)合紀錄片與“礦工的一天”角色扮演，體驗裝備穿戴與團隊協(xié)作；“環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展展區(qū)”展示礦山生態(tài)修復(fù)與清潔能源應(yīng)用，深化學(xué)生對綠色礦山理念的理解。

3.設(shè)計互動體驗區(qū)。設(shè)安全逃生演練區(qū)、模擬開采挑戰(zhàn)區(qū)及創(chuàng)意工坊區(qū)，模擬事故逃生、煤炭開采全流程及礦石手工藝品制作，增強學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力。

四、結(jié)語

模擬礦井為學(xué)生提供全面認識礦井的機會，簡化復(fù)雜問題、直觀化抽象內(nèi)容、可視化隱蔽問題，成為實踐教學(xué)與礦業(yè)文化傳播的多功能平臺，推動礦業(yè)教育從“課堂灌輸”向“場景賦能”轉(zhuǎn)型。在實驗實踐教學(xué)方面，模擬礦井解決了采礦與安全工程實習(xí)的“危險性”問題，校內(nèi)完成認識、生產(chǎn)及畢業(yè)實習(xí)，緩解實習(xí)難題，直觀展示采煤工藝，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升實踐能力；在礦業(yè)文化傳承方面，模擬礦井融入“綠色礦山”理念，打造“團隊協(xié)作-安全生產(chǎn)-綠色發(fā)展”的綜合平臺，推動礦業(yè)文化傳播與創(chuàng)新。

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基金項目：

貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項目，項目名稱：“新工科”背景下突顯“仿真模擬礦井”特色的實驗實踐教學(xué)體系改革與實踐（項目編號：2023222）

貴州理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究項目，項目名稱：新形勢下“一課多師”模塊化教學(xué)模式在“災(zāi)害學(xué)”課程中的構(gòu)建與應(yīng)用（項目編號：2022JXGG11）

貴州理工學(xué)院高層次人才科研啟動經(jīng)費項目，項目名稱：黔西北古風化-沉積型鈮-稀土多金屬礦床超常富集機制及成礦模式研究（項目編號：2023GCC048）

作者簡介：

杜勝江（1986.9-），男，布依族，貴州平塘人，博士，副教授，研究方向：安全工程專業(yè)的教學(xué)與研究；

徐佑林（1982.9-），男，漢族，貴州貴陽人，博士，教授，研究方向：煤礦巷道支護技術(shù)研究；

通訊作者：廖名揚（1985.12-），男，漢族，貴州貴陽人，博士，副教授，研究方向：采礦工程專業(yè)的教學(xué)與研究。