摘 要：采礦工程是一門具有復(fù)雜性、整體性、系統(tǒng)性特點(diǎn)的學(xué)科，虛擬仿真技術(shù)作為一種新興技術(shù)，應(yīng)用到采礦工程中，為采礦工程專業(yè)課程教學(xué)提供了一種新的有效方法。采用形象具體的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，很好地改進(jìn)了教學(xué)的方式方法，不僅能提高學(xué)生的理解能力和創(chuàng)新能力，而且對(duì)采礦工程教學(xué)改革具有重大意義。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;實(shí)驗(yàn)教學(xué);采礦教學(xué);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-9132（2019）17-0012-01

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.17.007

仿真技術(shù)是近年來(lái)逐漸興起的一門科學(xué)技術(shù)，對(duì)于采礦工程專業(yè)教學(xué)來(lái)說(shuō)，虛擬仿真技術(shù)不僅是工具，而且是手段。下面針對(duì)虛擬仿真技術(shù)在采礦工程教學(xué)中的應(yīng)用來(lái)展開論述，介紹虛擬仿真技術(shù)的概念和內(nèi)涵，以及簡(jiǎn)要地說(shuō)明虛擬仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在采礦教學(xué)中存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的對(duì)策建議。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在采礦教學(xué)中的應(yīng)用

（一）實(shí)現(xiàn)模擬訓(xùn)練教學(xué)，提高理論教學(xué)效率

采礦工程是一門具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性的學(xué)科，其特點(diǎn)導(dǎo)致了采礦教學(xué)的難度大，對(duì)教師授課提出了更高的要求。當(dāng)前采礦工程教學(xué)的模式不能很好地解析采礦工程的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)于一些空間想象力不足的學(xué)生來(lái)說(shuō)無(wú)法更好地理解采礦工程學(xué)科的各個(gè)要素。在進(jìn)行教學(xué)實(shí)訓(xùn)時(shí)，采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師通過(guò)展現(xiàn)礦山實(shí)體模型向?qū)W生講解礦山元素和開采的具體流程，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的采礦知識(shí)結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行開采設(shè)計(jì)，激發(fā)了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，讓學(xué)生對(duì)礦山開采流程和方法有更深的見解和更多的了解，從而提高采礦工程教學(xué)質(zhì)量。

（二）知識(shí)與技能并重，提高教學(xué)實(shí)踐性

傳統(tǒng)采礦教學(xué)采用的都是“灌輸”式的教學(xué)模式，講授多，實(shí)踐少，而采礦工程專業(yè)所學(xué)的知識(shí)概念多，系統(tǒng)繁雜，學(xué)生難以理解。因此，隨著現(xiàn)今采礦技術(shù)的不斷發(fā)展，采礦類教學(xué)需要與時(shí)俱進(jìn)，以此縮小理論教學(xué)與現(xiàn)實(shí)之間的差距。

通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，教師將書本上的二維模型轉(zhuǎn)變成學(xué)生能身臨其境接觸的立體模型，在講解復(fù)雜多樣的巷井結(jié)構(gòu)時(shí)更容易講授清楚各個(gè)不同巷井之間的聯(lián)系和區(qū)別，各個(gè)巷井的不同功能和支護(hù)方式等，使學(xué)生清晰直觀地學(xué)習(xí)和區(qū)分復(fù)雜的巷井結(jié)構(gòu)這一重要知識(shí)點(diǎn)。這樣的方法能夠?qū)⒊橄蟮臅靖拍钷D(zhuǎn)變?yōu)橛腥さ牧Ⅲw圖進(jìn)行講解，幫助學(xué)生理解和掌握知識(shí)點(diǎn);教師通過(guò)展示“虛擬礦山系統(tǒng)”，讓學(xué)生真實(shí)感受井下綜采工作面，近距離觀察移液壓支架，推送刮板輸送機(jī)，甚至體驗(yàn)操作開動(dòng)采煤機(jī)割煤，為學(xué)生將來(lái)的工作實(shí)踐操作打下基礎(chǔ)，提高采礦工程專業(yè)學(xué)生的職業(yè)技能。

（三）立體感受性增強(qiáng)，提高學(xué)生安全意識(shí)

因?yàn)榈V井環(huán)境的復(fù)雜性和采礦施工的危險(xiǎn)性，在現(xiàn)實(shí)生活中不乏發(fā)生爆炸、中毒和礦井塌陷等事故，不僅事故本身給下井工作者帶來(lái)?yè)p害，也給采礦工程專業(yè)的學(xué)生帶來(lái)一定的心理負(fù)擔(dān)。教師采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是在采用多元化教學(xué)方式下提高學(xué)生安全意識(shí)和警惕性的有效辦法。

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)將學(xué)生置身于虛擬事故礦井發(fā)生地，解決了實(shí)習(xí)環(huán)境危險(xiǎn)和學(xué)生難以深入現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題，讓學(xué)生真實(shí)感受危險(xiǎn)性，明白礦井安全操作對(duì)采礦安全及人員和環(huán)境安全的重要性，既加強(qiáng)了安全教育又培養(yǎng)了學(xué)生在現(xiàn)實(shí)下井開采實(shí)操中科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在采礦教學(xué)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及對(duì)策

（一）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在采礦教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題

1.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在一定程度上破壞了人為經(jīng)驗(yàn)的完整性（比如，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程后，存在學(xué)生面對(duì)真實(shí)環(huán)境時(shí)不能很好地分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的問(wèn)題），這不利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和一絲不茍的科研作風(fēng)。

2.大多數(shù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是通過(guò)校企合作的方式開展的，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的研發(fā)多是企業(yè)提供，由于企業(yè)開發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件不專門針對(duì)采礦教學(xué)，脫離了教學(xué)實(shí)踐第一步，因此不能很好地體現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)。

（二）應(yīng)對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在采礦教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題的對(duì)策和建議

1.充分認(rèn)識(shí)到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性

一是對(duì)客觀世界物質(zhì)描述非常局限;二是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性和真實(shí)性程度不夠完整。因此，在利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要注意虛實(shí)結(jié)合，注意實(shí)際操作與虛擬學(xué)習(xí)之間的知識(shí)遷移，引導(dǎo)學(xué)生將虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的知識(shí)遷移到實(shí)際操作中。

2.構(gòu)建新的教學(xué)模式

構(gòu)建新的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)采礦實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)來(lái)解決遇到的問(wèn)題，這對(duì)利用理論解決采礦中實(shí)際問(wèn)題的原理和規(guī)則具有更為深刻的認(rèn)識(shí)。通過(guò)自主設(shè)計(jì)采礦實(shí)驗(yàn)方案，不僅可以大大提高虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的利用率，提高投資效益，還調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)一步訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生基本的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

三、結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在采礦工程專業(yè)上的應(yīng)用，一方面提高了教學(xué)效率和教師教學(xué)的科研水平，促進(jìn)了教師業(yè)務(wù)知識(shí)的提升;另一方面提高了學(xué)生知識(shí)的應(yīng)用能力，擴(kuò)大了想象空間，為學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)打下了一定的基礎(chǔ)。但隨著虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的運(yùn)用和發(fā)展，我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題。因此，在發(fā)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高教學(xué)水平的同時(shí)，也要對(duì)過(guò)去虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的思考和總結(jié)，找出問(wèn)題所在并想辦法解決問(wèn)題，從而使虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好地應(yīng)用于教學(xué)中，提高學(xué)生的綜合能力。

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[責(zé)任編輯? 李愛(ài)莉]

作者簡(jiǎn)介：殷志強(qiáng)（1983.11— ），男，漢族，安徽蕭縣人，副教授，研究方向：煤礦開采。