摘 要 礦山機(jī)械是煤炭高校機(jī)械和采礦專業(yè)的重要核心課程，關(guān)系到礦山機(jī)械人才的培養(yǎng)質(zhì)量，在相關(guān)課程體系中具有舉足輕重的作用。傳統(tǒng)的照本宣科式的課堂教學(xué)方式無(wú)法發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，容易造成教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際相脫節(jié)，已不能適應(yīng)本課程的教學(xué)。在礦山機(jī)械課程教學(xué)中引入CDIO工程教育理念，將專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)為工程項(xiàng)目進(jìn)行引導(dǎo)教學(xué)，使學(xué)生充分參與其中，積極發(fā)揮主觀能動(dòng)性，去自主學(xué)習(xí)、解決問(wèn)題；并選取“液壓支架的工作原理”和“帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)”作為實(shí)例進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐，為礦山機(jī)械以及其他同類專業(yè)課程教學(xué)改革實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞 礦山機(jī)械；CDIO；項(xiàng)目教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）14-0086-03

Teaching Practice of Mining Machinery Course based on CDIO//

HU Kun

Abstract Mining machinery as an important core course of mecha-nical major and mining major in coal mining colleges related to the basic quality of the mining machinery professional talents， plays a decisive role in the curriculum system. The traditional teaching method Echo What the Books Say， can not exert students subjective initiative， and lead to the disconnection between the textbook contents

and the actual condition easily， which can not adapt to the teaching

of mining machinery course. In this paper， the CDIO was introduced

into the teaching of mining machinery course. And the professional knowledge was transferred to the engineering projects to guide lear-ning， so that students can be fully involved to play their subjective initiative to self-learning and problem-solving. In addition， the Wor-

king Principle of Hydraulic Support and Lectotype Design of Belt Conveyor were selected as two examples of the CDIO project tea-ching practice to provide reference for the teaching reform practice of mining machinery and other similar professional courses.

Key words mining machinery； CDIO； project teaching

1 CDIO基本概念

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的重要理論成果。CDIO的基本概念分別表示構(gòu)思（Conceive，C）、設(shè)計(jì)（Design，D）、實(shí)現(xiàn)（Implement，I）和運(yùn)作（Operate，O）。它是一種將課程模擬為項(xiàng)目的研發(fā)過(guò)程，以項(xiàng)目構(gòu)思到項(xiàng)目運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生全程參與、主動(dòng)學(xué)習(xí)、注重實(shí)踐的工程教育模式。CDIO的培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[1]。

CDIO工程教育模式中特別強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)，它將學(xué)習(xí)與具體的項(xiàng)目掛鉤，使學(xué)習(xí)者投入于項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中；它設(shè)計(jì)真實(shí)性生產(chǎn)任務(wù)，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問(wèn)題情境中，通過(guò)學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來(lái)解決問(wèn)題，從而學(xué)習(xí)隱含在問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問(wèn)題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力[2]。

2 CDIO在礦山機(jī)械課程教學(xué)中的應(yīng)用

安徽理工大學(xué)原隸屬于原國(guó)家煤炭工業(yè)部，是一所以煤炭為傳統(tǒng)特色的中央與地方共建的高校。礦山機(jī)械是學(xué)校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化和采礦工程相關(guān)專業(yè)的必修課程，主要講授我國(guó)煤礦通用的采掘機(jī)械、提升運(yùn)輸設(shè)備和流體機(jī)械等礦山機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、性能、用途和選型方法等。作為機(jī)械與采礦相關(guān)專業(yè)課程體系的核心課程，礦山機(jī)械課程對(duì)煤炭相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)有著重要意義，它不僅是本科四年相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的交叉、融合與應(yīng)用，更是煤礦現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備的知識(shí)預(yù)備[3]。礦山機(jī)械課程的教學(xué)好壞直接影響到煤炭專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

礦山機(jī)械課程以煤礦現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)設(shè)備的工作原理及結(jié)構(gòu)為主要內(nèi)容，設(shè)備種類繁多，原理抽象，內(nèi)容復(fù)雜，學(xué)科交叉，覆蓋知識(shí)面廣。而傳統(tǒng)的照本宣科式的課堂教學(xué)方式，無(wú)法發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，容易造成教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際相脫節(jié)，已不能適應(yīng)本課程的教學(xué)[4]。

項(xiàng)目教學(xué)法是CDIO工程教育模式的先進(jìn)教學(xué)理念的體現(xiàn)，它把課程內(nèi)容的教學(xué)任務(wù)轉(zhuǎn)化為具體項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行過(guò)程，讓學(xué)生充分參與其中，在實(shí)施項(xiàng)目的過(guò)程中學(xué)習(xí)、探索和應(yīng)用知識(shí)，掌握實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的工作流程、組織與管理，培養(yǎng)CDIO能力；而教師教學(xué)也不再是“獨(dú)角戲”，他們負(fù)責(zé)安排教學(xué)計(jì)劃，組織、指導(dǎo)并參與學(xué)生活動(dòng)，評(píng)價(jià)和反饋學(xué)習(xí)效果。因此，教師的角色實(shí)際上成為項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程的組織者、指導(dǎo)者、參與者和評(píng)價(jià)者[5]。endprint

將CDIO應(yīng)用于礦山機(jī)械課程的教學(xué)過(guò)程，將原本枯燥無(wú)味的機(jī)械專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化成一個(gè)個(gè)生動(dòng)有趣的工程實(shí)例，有利于學(xué)生融入其中，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，自主地去學(xué)習(xí)知識(shí)、解決問(wèn)題、培養(yǎng)能力。既有效地提高了礦山機(jī)械課程的教學(xué)質(zhì)量，又培養(yǎng)了學(xué)生的CDIO工程理念，為畢業(yè)后快速轉(zhuǎn)換角色、更好開(kāi)展工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 教學(xué)案例

下面以礦山機(jī)械課程中兩部分經(jīng)典內(nèi)容“液壓支架的工作原理”和“帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)”為例，具體介紹CDIO

在礦山機(jī)械課程中的教學(xué)實(shí)踐。

教學(xué)案例一：液壓支架的工作原理 液壓支架能夠可靠而有效地支撐和控制工作面頂板，隔離采空區(qū)，防止矸石竄入工作面，保證作業(yè)空間人員和設(shè)備的安全；并能隨著工作面的推進(jìn)，推動(dòng)刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)以及完成自移，是當(dāng)今最重要的煤炭綜采支護(hù)設(shè)備[6]。液壓支架的工作原理則是礦山機(jī)械專業(yè)方向的本科生必須重點(diǎn)掌握的基礎(chǔ)知識(shí)之一。

在CDIO工程教育理念下，將液壓支架工作原理的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為一個(gè)工程設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)開(kāi)展教學(xué)，以設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員的角度去進(jìn)行思考學(xué)習(xí)，其具體教學(xué)過(guò)程可以概括如下：

1）構(gòu)思（C），首先應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生明確液壓支架在井下綜采工作面的支護(hù)作用，了解其支護(hù)和推移功能，進(jìn)而構(gòu)建其整個(gè)動(dòng)作過(guò)程；

2）設(shè)計(jì)（D），將液壓支架的工作過(guò)程進(jìn)一步分解設(shè)計(jì)，可分為升架、降架、推移輸送機(jī)和移架等四個(gè)主要?jiǎng)幼鳎?/p>

3）實(shí)現(xiàn)（I），液壓支架的動(dòng)作主要依靠液壓控制系統(tǒng)控制不同的液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)掌握液壓支架的關(guān)鍵液壓元件和基本功能回路，能夠畫(huà)出液壓支架基本架型的液壓系統(tǒng)原理圖，如圖1所示。

4）運(yùn)作（O），讓學(xué)生擴(kuò)展性地學(xué)習(xí)液壓支架的控制方

式、操作規(guī)程等相關(guān)運(yùn)行維護(hù)知識(shí)，并對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，分析存在的問(wèn)題與不足。

教學(xué)案例二：帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì) 帶式輸送機(jī)是目前世界上最重要的散狀物料運(yùn)輸設(shè)備，具有運(yùn)量大、運(yùn)距長(zhǎng)，可連續(xù)輸送，易于集中控制等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于煤炭、冶金、建材、港口、化工及物流等行業(yè)。尤其是在煤炭工業(yè)中，帶式輸送機(jī)使用最為廣泛，可用于采區(qū)順槽、采區(qū)上下山、主要運(yùn)輸平巷、主斜井以及地面選煤廠等原煤運(yùn)輸環(huán)節(jié)，是煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的組成部分。帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)也是礦山機(jī)械課程中需要學(xué)生重點(diǎn)學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容之一，其從根本上決定了在運(yùn)行過(guò)程中帶式輸送機(jī)是否能夠高效、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠地完成運(yùn)輸任務(wù)，具有舉足輕重的作用。通過(guò)對(duì)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，還能進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)、原理、性能及運(yùn)行維護(hù)等知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理

解；并且它還是礦山機(jī)械專業(yè)學(xué)生本科階段不可多得的工程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。

教材設(shè)計(jì)實(shí)例如下[7]：

某礦用井下下運(yùn)帶式輸送機(jī)，其鋪設(shè)傾角β=-9°，運(yùn)

輸距離L=400 m，運(yùn)輸生產(chǎn)率A=500 t/h，煤的最大塊度αmax=

300 m。試對(duì)該帶式輸送機(jī)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。

考慮到帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的工程設(shè)計(jì)問(wèn)題，其設(shè)計(jì)流程和項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程是完全統(tǒng)一的，因而可以很好地體現(xiàn)CDIO工程教育理念，其具體教學(xué)過(guò)程如下。

1）構(gòu)思（C）：利用所給定的設(shè)計(jì)參數(shù)和基本運(yùn)輸條件，構(gòu)思帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)草案，注意煤礦井下的設(shè)備安裝環(huán)境，對(duì)井下空間狹小、空氣潮濕、煤塵瓦斯、防爆安全等隱含條件都應(yīng)予以充分考慮，并從經(jīng)濟(jì)性、安全性和技術(shù)性等多方面去評(píng)估、確定方案。

2）設(shè)計(jì)（D）：根據(jù)設(shè)計(jì)草案，進(jìn)一步具體規(guī)劃帶式輸送機(jī)的運(yùn)行路線，驅(qū)動(dòng)裝置位置、數(shù)量和布置形式，拉緊裝置的位置及拉緊方式等。經(jīng)過(guò)綜合考慮，該帶式輸送機(jī)采用了適用井下下運(yùn)環(huán)境的S形纏繞、雙滾筒頭部驅(qū)動(dòng)和機(jī)尾部拉緊的布置方式，帶式輸送機(jī)系統(tǒng)布置簡(jiǎn)圖如圖2所示。

3）實(shí)現(xiàn)（I）：根據(jù)摩擦傳動(dòng)條件，按照逐點(diǎn)張力法計(jì)算張力，并利用輸送帶垂度條件進(jìn)行校核，進(jìn)而獲得相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)并進(jìn)行設(shè)備選型。

4）運(yùn)作（O）：根據(jù)選型計(jì)算結(jié)果，繪制零部件圖及系統(tǒng)總圖，并編制相關(guān)技術(shù)文件。此外，還需撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告，向教師及其他學(xué)生展示設(shè)計(jì)圖紙，說(shuō)明設(shè)計(jì)流程與步驟，并討論設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題與不足。

經(jīng)過(guò)帶式輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)的項(xiàng)目教學(xué)，完成井下下運(yùn)帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)，部分設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

4 結(jié)語(yǔ)

礦山機(jī)械課程中引入CDIO項(xiàng)目教學(xué)理念，將專業(yè)知識(shí)的傳授過(guò)程項(xiàng)目化，教師、學(xué)生的教學(xué)活動(dòng)角色化，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，在模擬項(xiàng)目執(zhí)行的過(guò)程中高效地完成知識(shí)的學(xué)習(xí)與能力的培養(yǎng)。筆者經(jīng)過(guò)近幾年的課堂教學(xué)實(shí)踐，獲得良好的教學(xué)效果。但礦山機(jī)械CDIO教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，在取得初步成效的同時(shí)，也存在一些不足，主要表現(xiàn)為：

1）作為一門(mén)專業(yè)課，礦山機(jī)械一般開(kāi)設(shè)在本科四年級(jí)上學(xué)期，學(xué)生考研與就業(yè)問(wèn)題突出，相關(guān)活動(dòng)容易干擾正常的教學(xué)活動(dòng)，影響課程知識(shí)的系統(tǒng)性與完整性；

2）學(xué)生缺乏項(xiàng)目或產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目教學(xué)流程較為陌生，需要一段時(shí)間去熟悉與適應(yīng)；

3）傳統(tǒng)的課程考試或考查手段已不能適應(yīng)CDIO工程教學(xué)模式，課程相關(guān)的考核與評(píng)價(jià)體系亟待建立。

對(duì)于以上不足之處，將認(rèn)真思考，在今后的實(shí)踐中不斷探索和完善，為高質(zhì)量的礦山機(jī)械工程技術(shù)人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]李克勤.基于CDIO理念的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊，2015（31）：128-129.

[2]胡占軍，張欣，董建榮，等.基于CDIO模式的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施方案[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2009（24）：55-58.

[3]胡坤.《礦山機(jī)械》課程教學(xué)研究[J].中國(guó)科技信息，2010（24）：210-211.

[4]羅鳳利，李光煜，劉訓(xùn)濤.《礦山機(jī)械》課程采用案例教學(xué)研究與實(shí)踐[J].煤炭技術(shù)，2009，28（7）：168-169.

[5]鄧天良.基于CDIO的項(xiàng)目教學(xué)在商務(wù)日語(yǔ)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].科技視界，2012（8）：116-119.

[6]李炳文，萬(wàn)麗榮，柴光遠(yuǎn).礦山機(jī)械[M].江蘇：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[7]謝錫純，李曉豁.礦山機(jī)械與設(shè)備[M].江蘇：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.endprint