王浩宇

摘 要：數(shù)字礦山技術(shù)為現(xiàn)代采礦業(yè)提供先進(jìn)工具與技術(shù)平臺(tái)的同時(shí)，也對(duì)采礦從業(yè)人員的素質(zhì)與能力提出了更高的要求，現(xiàn)代化的采礦工程人才培養(yǎng)模式也要做出適應(yīng)性的調(diào)整。本文針對(duì)數(shù)字礦山在我國(guó)教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的問題，提出了采用“嵌入式”教學(xué)體系改革模式，主要從相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與教學(xué)過程、各專業(yè)課的課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)等幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)改革，把數(shù)字礦山理念與技術(shù)“嵌入”整個(gè)采礦工程專業(yè)本科教學(xué)體系中，為現(xiàn)代采礦專業(yè)人才培養(yǎng)貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：采礦工程專業(yè)；數(shù)字礦山；“嵌入式”教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、3S技術(shù)等新技術(shù)的飛速發(fā)展，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊為核心的信息技術(shù)將人類帶入了信息時(shí)代。信息技術(shù)和產(chǎn)品滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，從政府的戰(zhàn)略決策到企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)工藝，再到人們的日常生活，無不受到信息技術(shù)的影響。礦山生產(chǎn)已經(jīng)從20世紀(jì)80年代的機(jī)械化、自動(dòng)化時(shí)代步入今天的信息化、數(shù)字化時(shí)代，采礦專業(yè)和數(shù)字礦山的嵌入式教學(xué)已經(jīng)成為了新時(shí)代背景下的必然趨勢(shì)。

一、數(shù)字礦山的定義及功能分析

（一）什么是數(shù)字礦山

有人把數(shù)字礦山看成是建立一批數(shù)據(jù)庫(kù)，有人則把它看成是一個(gè)礦山地理信息系統(tǒng)，也有人認(rèn)為數(shù)字礦山就是3S技術(shù)在礦山開采上的應(yīng)用。這些說法都是片面的，都只是給出了數(shù)字礦山的一個(gè)或幾個(gè)局部定義而已，而且主要是有關(guān)數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)和表述的局部。

所謂數(shù)字礦山就是指在礦山范圍內(nèi)建立一個(gè)以三維坐標(biāo)為主線，將礦山信息構(gòu)建成一個(gè)礦山信息模型，描述礦山中每一點(diǎn)的全部信息，按三維坐標(biāo)組織、存儲(chǔ)起來，并提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使有關(guān)人員都可以快速準(zhǔn)確、充分和完整地了解及利用礦山各方面的信息。從這個(gè)意義上說，數(shù)字礦山就是一個(gè)礦山范圍內(nèi)的以三維坐標(biāo)信息及其相互關(guān)系為基礎(chǔ)而組成的信息框架，并在該框架內(nèi)嵌入我們所獲得的信息的總稱。

（二）數(shù)字礦山的功能內(nèi)涵

數(shù)字礦山是對(duì)礦山數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸和表述向更深層次延展，包括各個(gè)層次的更實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用，特別是作用于生產(chǎn)過程的直接應(yīng)用。只有這樣，我們才能從數(shù)字礦山得到可觀的回報(bào)。縱觀礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的實(shí)踐，數(shù)字礦山的主要功能可以歸納為以下幾點(diǎn)：

數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、傳輸和表述。利用現(xiàn)代技術(shù)獲取更具時(shí)效性、更準(zhǔn)確的有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)礦區(qū)的空間、屬性和管理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全方位的存儲(chǔ)、管理和限定的傳輸，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的性質(zhì)和需要提供各種必要的表述形式。

礦山生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)決策優(yōu)化。數(shù)字礦山應(yīng)該使分析、預(yù)測(cè)和優(yōu)化方法走出書本，在礦山生產(chǎn)方案確定、參數(shù)選取與經(jīng)營(yíng)決策中發(fā)揮盡可能大的作用。發(fā)達(dá)國(guó)家的實(shí)踐表明，生產(chǎn)優(yōu)化與科學(xué)決策能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，盡管這樣的效益大都是隱形的。

二、采礦專業(yè)和數(shù)字礦山的嵌入式教學(xué)體系

（一）嵌入方式

在教學(xué)上引進(jìn)數(shù)字露天礦的概念，數(shù)字露天礦總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)礦山構(gòu)架技術(shù)并主要考慮了露天礦生產(chǎn)管理需求及當(dāng)前具體條件，既要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理中各類不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與共享，又將各類系統(tǒng)中大量異質(zhì)信息存儲(chǔ)到核心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理、分析和利用。

（二）嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用人才培養(yǎng)目標(biāo)

結(jié)合采礦工程專業(yè)的實(shí)際情況和學(xué)生特點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用人才的培養(yǎng)目標(biāo)提出：綜合素質(zhì)好，創(chuàng)新能力強(qiáng)，專業(yè)基礎(chǔ)理論扎實(shí)，應(yīng)用領(lǐng)域明確，工程實(shí)踐技能突出，具備工程應(yīng)用開發(fā)過程中計(jì)劃、需求、設(shè)計(jì)、研發(fā)、測(cè)試、維護(hù)和管理等方面的知識(shí)與技能，能夠勝任系統(tǒng)化、規(guī)范化、度量化的項(xiàng)目研發(fā)工作的實(shí)用型中高級(jí)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。培養(yǎng)具備專業(yè)知識(shí)完備的采礦工程專業(yè)新型人才，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工程師等。通過專業(yè)知識(shí)的，實(shí)現(xiàn)學(xué)業(yè)與職業(yè)零距離對(duì)接，培養(yǎng)面向工程、立足實(shí)踐、具有創(chuàng)新精神的工程型采礦工程專業(yè)學(xué)生。

（三）嵌入式系統(tǒng)課程體系

嵌入式系統(tǒng)涉及內(nèi)容廣泛、系統(tǒng)性強(qiáng)，是一個(gè)軟硬件系統(tǒng)的綜合體。按照不同的要求和目的來建立一套合理的教學(xué)課程體系，根據(jù)教學(xué)特點(diǎn)與時(shí)間問題，以及學(xué)生的素質(zhì)，把嵌入式系統(tǒng)的課程體系結(jié)構(gòu)分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段學(xué)習(xí)礦山專業(yè)基礎(chǔ)課，主要開設(shè)采礦專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)字礦山的一些相應(yīng)知識(shí)。第二個(gè)階段學(xué)習(xí)專業(yè)課，主要開設(shè)采礦技術(shù)、數(shù)字礦山的詳細(xì)知識(shí)、數(shù)字礦山的運(yùn)用、操作系統(tǒng)原理。第三個(gè)階段學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)課程，主要開設(shè)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用、嵌入式操作系統(tǒng)、采礦工程和數(shù)字礦山的有效嵌入。

三、教學(xué)方法

（一）開設(shè)嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)課程

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式為基礎(chǔ)，在講述項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)過程時(shí)要求學(xué)生熟悉開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具。而且在真正作項(xiàng)目之前還要不斷復(fù)習(xí)、不斷動(dòng)手操作使各種工具應(yīng)用熟練，對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握更加完備，讓采礦工程和數(shù)字礦山不僅在教學(xué)上能很好的嵌入，在實(shí)際操作中也能很好地融合在一起。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力

采礦專業(yè)的實(shí)踐性特別強(qiáng)，所以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力是十分有必要的，因而不采用傳統(tǒng)的期末筆試的方式進(jìn)行，而是實(shí)訓(xùn)的過程中跟進(jìn)每組的實(shí)際情況，綜合考核。基礎(chǔ)性的操作和專業(yè)知識(shí)要求學(xué)生都掌握，既要鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，又要強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程中理論聯(lián)系實(shí)際的能力，更好地理解項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)的原理。

四、結(jié)束語(yǔ)

嵌入式系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)、外的應(yīng)用發(fā)展非常迅速，需要的面向應(yīng)用的嵌入式方面的工程技術(shù)人員缺口很大，但目前我國(guó)針對(duì)的嵌入式人才培養(yǎng)還沒有一定的模式，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)也沒有形成統(tǒng)一的教學(xué)體系和規(guī)范，為了促進(jìn)采礦工程嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需要建立科學(xué)的、可操作性的嵌入式系統(tǒng)理論和實(shí)驗(yàn)教礦工程專業(yè)和數(shù)字礦山的嵌入式教學(xué)體系、教材以及教師隊(duì)伍的培養(yǎng)體系。

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