基于采礦實踐作品設計的煤礦開采學實驗教學研究
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摘 要：針對煤礦開采學實驗教學中的現狀，本文提出了一種基于采礦實踐作品設計的煤礦開采學實驗教學方法，旨在探索一種跳出課本之外、跳出學科之外，跳出環境之外的理論學習、動手實踐、拓展領域、發散思維、探索實踐的實驗教學方法，豐富該課程的實驗教學手段和內容，打開學生思維和視野，拓展實踐形式和技能，使實驗環節更有創造力。
關鍵詞：實驗教學 煤礦開采學 實踐作品設計
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
煤礦開采學實驗教學是采礦工程專業學生在學習《采礦開采學》課程必不可少的重要實踐環節。在鞏固課堂所學理論知識，幫助建立礦井實體概念，進行工程素質訓練上起著重要作用。但與之相對應的卻是實驗教學手段落后，參與式的實驗內容匱乏、實驗教學效果差的現狀[1]，因此，開展一種創新有效的煤礦開采學實驗手段研究尤為必要。
1 煤礦開采學實驗教學現狀
受到煤碳行業形勢的影響，采礦工程的本科生招生數量和質量嚴重下滑，大多數的本科生都是調劑后進入采礦工程專業的，這一批學生，大多都對采礦課程不感興趣，課程學習的積極性不高，煤礦開采學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效果。主要存在的問題：（1）教學方法傳統單一，實驗手段落后，學生參與程度低，教學效果較差。目前，煤礦開采學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、技術落后，內容多而淺，學生聽得多、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，很難有較好的教學效果。（2）實驗教學內容單一，實驗內容更新緩慢，教學效果有待提升。煤礦開采學是一個綜合性學科，包括采礦工程、安全工程、地質工程、煤礦機電、測繪等多學科內容的融合，目前的模型參觀和演示，多數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，十幾年都沒有發生改變，學生靠老師講解獲取信息，教學方式被動，學生很難參與其中。因此，研究一種創新的緊跟科技前言、現場工程實際的實驗教學方法來提高教學效果極為必要。
2 采礦實踐作品設計理念
2.1 實踐作品設計背景
全國高等學校采礦工程專業學生實踐作品大賽是由教育部高等學校礦業類專業教學指導委員會主辦的全國大賽，自2011年第一屆舉辦至今已連續成功舉辦八屆，其目的是引導高等學校在教學中注重培養大學生創新設計意識、綜合設計能力與團隊協作精神；加強大學生工程設計和工程實踐能力；吸引、鼓勵廣大學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、發散思維、動手實踐和學以致用，為優秀人才脫穎而出創造條件[2]。
2.2 實踐作品設計思路
全國高等學校采礦工程專業學生實踐作品大賽設計主要包括以下項目：（1）采礦物理模型設計。如開拓系統、通風系統、提升系統、充填系統、采礦方法、礦用設備、控制系統等實體物理或演示模型。（2）采礦數字模型。根據數字軟件建立的礦山開采數字模型等。（3）采礦數學模型。如由理論或實驗建立的各種表達采礦問題的數學模型，數學模型要求具有原創性。（4）采礦學習模型。如采礦DV作品、采礦動漫、學習課件、網站等作品。（5）學生創新成果，如大學生創新性實驗項目成果，含撰寫的學術論文、申報的專利等。
2.3 實踐作品教學設計方法
實踐作品的設計要求和思路給教學作品設計提供了方向，給學生方案設計指明了研究目標和作品表現形式，便于方案設計及作品多樣性呈現。（1）運用書本理論結合模型進行實物展示；（2）運用數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新展示；（4）利用電氣原理實現智能控制及光電演示；（5）利用計算機信息技術實現信息化控制；（6）利用數學、力學或實驗進行工程建模；（7）以上多種方法相結合綜合展示。實驗教學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計制作。
2.4 實踐作品設計教學拓展
基于采礦實踐作品設計的煤礦開采學實驗教學方法，不拘泥于課本，不拘泥于時間，不拘泥于手段，不拘泥于形式，由學生本身作為主體，自己思考、列出方案、做出規劃，最后呈現的結果也是多樣化的，可以是成品模型，也可以是設計圖紙，研究報告或是部分模型及自己的構思。體現了跳出課本之外、跳出學科之外、跳出環境之外、走進現場工程實際、理論、動手、學習、拓展、探索實踐的教學方法。
3 實驗教學效果的滿足
3.1 實驗要求的滿足
煤礦開采學實驗教學是采礦專業學生在學習《煤礦開采學》課程必不可少的重要實踐環節。其目的是鞏固同學課堂所學理論知識，幫助同學建立礦井空間概念，進行工程素質基本訓練等。通過采礦實踐作品設計實驗可以幫助學生加深對所學理論的理解，建立礦井開拓開采系統以及各生產環節之間的時-空關系，進而增強解決生產實際問題的能力，能很好的滿足該課程實驗項目的要求。
3.2 實驗內容的滿足
煤礦開采學的學習要求是鞏固同學課堂所學理論知識，幫助同學建立礦井空間概念，進行工程素質基本訓練，建立礦井開拓、開采系統以及各生產環節之間的時-空關系，而基于采礦實踐作品設計的煤礦開采學實驗教學方法，涉及礦井多方面內容，發揮學生想像，以學生這個本體為中心，可結合課本、模型、現場、所見所聞所想，進行設計并制作，囊括了理論知識的應用，多學科的交融，前沿知識的探索，現場實踐的體驗，完全滿足實驗課程的教學內容要求。
3.3 實驗成效的滿足
基于采礦實踐作品設計的煤礦開采學實驗教學方法，有效的解決了煤礦開采學實驗教學的現存問題：（1）教學方法新穎多樣，實驗手段多變靈活，學生參與程度高，教學效果較好。這種啟發式的實驗教學手段豐富靈活、方法多樣，緊跟前沿，內容多而廣，學生聽得多、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）實驗教學內容豐富，實驗內容不斷更新，教學效果明顯。涉及學科多樣，包括采礦工程、安全工程、地質工程、煤礦機電、測繪等多學科內容的融合，緊跟前沿，教學方式由被動變為主動，學生很易參與其中。
4 結論
基于采礦實踐作品設計的煤礦開采學實驗教學方法，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、跳出學科之外，跳出環境之外的理論學習、動手實踐、拓展領域、發散思維、探索實踐的實驗教學方法，有效的解決了煤礦開采學實驗教學的現存問題。（1）教學方法新穎多樣，實驗手段靈活多變，學生參與程度高，教學效果較好。（2）實驗教學內容豐富，實驗內容不斷更新，教學效果明顯。
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技術研究[J].中州煤炭，2015（3）：80-82+88.
[2] 第九屆全國高等學校采礦工程專業學生實踐作品大賽通知.遼寧科技大學礦業工程學院.2019-03-10.
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