摘 要：針對(duì)采礦工程數(shù)值仿真教材、模擬程序和實(shí)踐平臺(tái)等本-研貫通性、進(jìn)階性不足問題，開展采礦工程本-研貫通的數(shù)值仿真教學(xué)探索與實(shí)踐，編著采礦工程數(shù)值模擬教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、典型案例庫和教學(xué)程序，組建一支高水平的數(shù)值仿真教研梯隊(duì)，建成實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的多元數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，構(gòu)建符合采礦工程科技人才培養(yǎng)規(guī)律的本-研貫通式多元數(shù)值仿真教學(xué)體系，為培養(yǎng)采礦基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力突出的工程和科技人才提供重要的支撐。

關(guān)鍵詞：采礦工程；本-研貫通；創(chuàng)新能力；多元數(shù)值仿真教學(xué)；教學(xué)體系；實(shí)踐平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2024）21-0005-04

Abstract： In response to the lack of undergraduate-postgraduate connectivity and advanced training in numerical simulation textbooks， simulation programs， and practice platforms for mining engineering， we have carried out exploratory and practical teaching of numerical simulation for undergraduate and graduate students in mining engineering. We have compiled textbooks， experimental guides， typical case libraries， and teaching programs for numerical simulation in mining engineering， and established a high-level research and teaching team for numerical simulation， built a multi-dimensional numerical simulation experimental platform for practical innovation ability training， and constructed a multi-dimensional numerical simulation teaching system for undergraduate-postgraduate connectivity that conforms to the laws of cultivating mining engineering talents. This provides important support for cultivating engineering and technological talents with solid foundation in mining and outstanding innovation ability.

Keywords： mining engineering; undergraduate and graduate students; innovation capabilities; multi-dimensional numerical simulation teaching system; teaching system; practice platforms

隨著人工智能[1]、數(shù)字孿生[2]等現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，人類學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)事物方式方法發(fā)生了巨大變化，近年來，計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真技術(shù)已成為人類認(rèn)識(shí)和解決科學(xué)難題的重要手段。采礦工程具有復(fù)雜程度大、涉及領(lǐng)域廣的特點(diǎn)，其主要涉及到了采煤方法、設(shè)備選型、礦井地質(zhì)、井巷工程、地表沉陷與巖層移動(dòng)、礦井通風(fēng)與瓦斯防治及礦井防滅火等眾多難題，數(shù)值仿真與模擬方法應(yīng)用面廣，是解決復(fù)雜采礦工程問題不可或缺的手段。同時(shí)，采礦工程是一個(gè)綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，面向煤炭行業(yè)發(fā)展主戰(zhàn)場，作為西部地區(qū)唯一一所煤炭高等院校，西安科技大學(xué)采礦工程系始終致力于培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力突出礦業(yè)工程科技人才，為煤炭工業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

21世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，已成為煤炭行業(yè)智能化、綠色化發(fā)展的重要支撐，以及先進(jìn)技術(shù)研發(fā)和專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)不可或缺的手段。此外，采用先進(jìn)的教學(xué)手段和教學(xué)方法是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要手段，采用仿真模擬手段，利用計(jì)算機(jī)對(duì)采礦過程進(jìn)行數(shù)值仿真再現(xiàn)和試驗(yàn)，不僅具有通用性強(qiáng)、方便靈活、可重復(fù)性等特點(diǎn)，而且可以通過數(shù)值試驗(yàn)得到許多在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中難以觀測的重要信息，因此，培養(yǎng)能熟練運(yùn)用仿真技術(shù)解決復(fù)雜采礦工程問題的創(chuàng)新性人才是推動(dòng)煤炭行業(yè)智能綠色發(fā)展的唯一途徑，也是采礦工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要手段之一[3]。

以數(shù)值仿真為載體，構(gòu)建采礦工程數(shù)值仿真教學(xué)體系、建立數(shù)值仿真教研平臺(tái)、形成高水平人才培養(yǎng)模式，將對(duì)學(xué)科其他相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)大有裨益，其應(yīng)用前景十分廣闊。然而，要實(shí)現(xiàn)采礦工程創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo)，一是要解決采礦工程領(lǐng)域的數(shù)值仿真教材少、內(nèi)容散、系統(tǒng)性差的問題[4]；二是要豐富教學(xué)與實(shí)踐過程中數(shù)值計(jì)算軟件種類；三是要打通采礦工程本科與研究生課程學(xué)習(xí)與實(shí)踐的“堵點(diǎn)”。因而，亟需開展采礦工程本-研貫通的多元數(shù)值仿真教學(xué)探索與實(shí)踐工作，特別是培養(yǎng)本-研學(xué)生利用數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)方法解決復(fù)雜采礦工程問題的實(shí)踐與探索能力，使學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，加深了對(duì)采礦工程專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，以達(dá)到以培養(yǎng)采礦基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力突出的工程科技人才為目標(biāo)[5]。最后，形成符合采礦工程科技人才培養(yǎng)規(guī)律的本-研貫通式多元數(shù)值仿真教學(xué)體系，為采礦工程創(chuàng)新性人才培養(yǎng)提供重要的支撐。

一 采礦工程數(shù)值仿真教學(xué)存在的問題

眾所周知，采礦工程不僅是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，也是一個(gè)十分復(fù)雜的地下巖土工程問題，巖土工程數(shù)值仿真方法具有高效率、低成本和可重復(fù)的優(yōu)勢，是采礦工程領(lǐng)域研究人員和工程技術(shù)人員認(rèn)識(shí)采礦工程問題、解決巖層控制難題和技術(shù)創(chuàng)新的有力手段[6]。此外，培養(yǎng)具備扎實(shí)的采礦工程數(shù)值仿真知識(shí)和技能的創(chuàng)新人才是一個(gè)長期的系統(tǒng)性工程，其中，建設(shè)高素質(zhì)師資隊(duì)伍、高水平實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、高質(zhì)量課程體系是必備條件。經(jīng)過長期的實(shí)踐探索，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前采礦工程數(shù)值仿真教學(xué)存在以下幾個(gè)方面的問題。

一是針對(duì)采礦工程領(lǐng)域的數(shù)值仿真教材少、內(nèi)容散、系統(tǒng)性差。大部分為數(shù)值分析軟件介紹與說明書，大多內(nèi)容為土木、隧道、邊坡和水壩等永久性工程的仿真方法與技術(shù)，與臨時(shí)性、周期性和復(fù)雜多樣的采礦工程問題相差較遠(yuǎn)，因此，教材內(nèi)容中專業(yè)知識(shí)與數(shù)值仿真方法結(jié)合不緊密，數(shù)值仿真案例與采礦工程問題結(jié)合不緊密，不能很好地將采礦工程專業(yè)知識(shí)與數(shù)值仿真方法融合起來。

二是教學(xué)與實(shí)踐過程中數(shù)值仿真軟件種類少、匹配性和互補(bǔ)性差。面臨復(fù)雜多樣的采礦工程理論與技術(shù)問題，學(xué)生運(yùn)用單一的數(shù)值仿真方法難以了解工程問題本質(zhì)。主要表現(xiàn)如下：①不能很好地利用各個(gè)數(shù)值計(jì)算方法去解決可發(fā)揮其優(yōu)勢的工程問題；②在解決復(fù)雜工程問題過程中，不能發(fā)揮各個(gè)數(shù)值計(jì)算方法特點(diǎn)對(duì)工程問題進(jìn)行全面研究；③不能實(shí)現(xiàn)各個(gè)數(shù)值仿真結(jié)果之間或與現(xiàn)場工程實(shí)際相互驗(yàn)證、相互校正、相互補(bǔ)充，達(dá)到對(duì)工程實(shí)際的模擬追蹤，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化數(shù)值仿真；④難以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程問題的各種現(xiàn)象的可視化仿真再現(xiàn)或是對(duì)未知問題的可視化仿真探索研究。

三是采礦工程數(shù)值仿真教學(xué)體系本-研貫通性不足、進(jìn)階性不強(qiáng)。本科生和研究生對(duì)數(shù)值仿真課程學(xué)習(xí)的需求和目標(biāo)存在差異，本科生主要聚焦對(duì)采礦規(guī)律的認(rèn)知理解及如何有效解決采礦工程問題，研究生則更專注于未知采礦規(guī)律的探索和采礦理論技術(shù)創(chuàng)新方面。因此，長期以來，采礦工程數(shù)值仿真教學(xué)體系中存在設(shè)置的教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)存在明顯差異、采用的教學(xué)方法有所不同、實(shí)踐平臺(tái)功能需求不一樣等問題，特別是針對(duì)不同的培養(yǎng)對(duì)象，教學(xué)要素間的銜接性和進(jìn)階性不足，難以達(dá)成本-研貫通的創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)。

二 采礦工程多元數(shù)值仿真教學(xué)體系探索

針對(duì)上述問題，自2007年以來，采礦工程專業(yè)教師開展了數(shù)值仿真教學(xué)科研、人才培養(yǎng)的實(shí)踐與探索，聚焦高水平數(shù)值仿真師資隊(duì)伍培育、高水平數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)、高質(zhì)量數(shù)值仿真課程體系建設(shè)，主要形成了以下創(chuàng)新性內(nèi)容。

（一） 提出了“講-演-作”相結(jié)合的采礦工程多元數(shù)值仿真教學(xué)方法，形成了面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的本-研貫通數(shù)值仿真課程及實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

基于采礦工程專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)特點(diǎn)，首先，授課教師須具備熟練的數(shù)值仿真操作技能和扎實(shí)的采礦工程專業(yè)知識(shí)，這是保證課堂講授、演練和上機(jī)操作高質(zhì)量完成的關(guān)鍵。同時(shí)，目前大多采礦工程專業(yè)高校擁有依泰斯卡[7-9]、RFPA[10]等系列數(shù)值計(jì)算軟件，可以滿足采礦工程不同類型工程問題的數(shù)值仿真，部分專業(yè)課教師也具備了有關(guān)程序的應(yīng)用和開發(fā)能力，有些老師已經(jīng)具備十多年的現(xiàn)場工程和數(shù)值仿真經(jīng)驗(yàn)。其次，構(gòu)建了課堂講授（40%課時(shí)）+課堂與實(shí)驗(yàn)室演示（20%課時(shí)）+實(shí)驗(yàn)室學(xué)生實(shí)操（40%課時(shí)）的多元教學(xué)模式[11]，形成學(xué)習(xí)與實(shí)踐穿插、互補(bǔ)、貫通的學(xué)習(xí)方式，課程從最初的8個(gè)上機(jī)課時(shí)+24個(gè)課堂課時(shí)，調(diào)整為16個(gè)上機(jī)課時(shí)+16個(gè)課堂課時(shí)，課堂課時(shí)與上機(jī)課時(shí)“1∶1”，課堂講授與演示后，接著進(jìn)行上機(jī)操作，專門上機(jī)老師指導(dǎo)單班上機(jī)，讓老師有足夠的時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行“一對(duì)一”指導(dǎo)。這樣增加上機(jī)課時(shí)，并能及時(shí)進(jìn)行上機(jī)指導(dǎo)，加深和鞏固新知識(shí)的同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)數(shù)值仿真操作技能的培訓(xùn)。但是，由于大幅度壓縮了課堂課時(shí)，所以課堂講授內(nèi)容要精益求精、重點(diǎn)突出，多媒體課件與數(shù)值仿真演示需要課題組老師認(rèn)真討論和精心準(zhǔn)備，才能達(dá)到教與學(xué)共贏。

在學(xué)生實(shí)操方面，為保證在一個(gè)課時(shí)的上機(jī)時(shí)間中，實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)老師對(duì)每個(gè)學(xué)生“一對(duì)一”指導(dǎo)，我們將原來的每個(gè)上機(jī)班中的兩個(gè)學(xué)生班減少為一個(gè)學(xué)生班，這樣老師可以有充足的時(shí)間來指導(dǎo)每一個(gè)學(xué)生，也易于考核管理和上機(jī)課堂控制。將上機(jī)考核在總成績中的占比從20%提高到40%（課堂占50%，平時(shí)作業(yè)占10%），一是可以提高學(xué)生對(duì)上機(jī)的重視程度，二是可以增加學(xué)生上機(jī)練習(xí)的次數(shù)。在平時(shí)上機(jī)過程中，指導(dǎo)老師可采用“一對(duì)一”方式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核，作為上機(jī)成績的一部分，占到上機(jī)考核的25%（總成績的10%），在期末上機(jī)時(shí)，則同樣采用“一對(duì)一”考核方式，作為期末上機(jī)成績，占上機(jī)考核的75%（總成績的30%）。

可以看出，多元數(shù)值仿真教學(xué)方法使學(xué)生對(duì)課堂重點(diǎn)、難點(diǎn)更加容易理解和掌握，而且能與上機(jī)操作相互結(jié)合、穿插，激發(fā)了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生計(jì)算機(jī)操作與解決實(shí)際問題的能力，取得了較明顯的教學(xué)效果，在采礦工程專業(yè)教學(xué)體系中具有十分重要的支撐作用。

（二） 提出了一種基于離散元、有限元和顆粒元等的采礦多元數(shù)值仿真技術(shù)

為了克服傳統(tǒng)采礦工程數(shù)值仿真教學(xué)存在的局限性，提出了多元數(shù)值仿真技術(shù)（圖1），即針對(duì)所研究問題，充分發(fā)揮不同數(shù)值計(jì)算方法（有限差分法、有限元法、離散單元方法等）的特性，運(yùn)用兩種或兩種以上數(shù)值計(jì)算方法對(duì)問題進(jìn)行全面研究，主要如下：①注重利用各個(gè)數(shù)值計(jì)算方法去解決可發(fā)揮其優(yōu)勢的工程問題；②在解決復(fù)雜工程問題過程中，注重發(fā)揮各個(gè)數(shù)值計(jì)算方法特點(diǎn)，解決該工程中的一部分問題，最終綜合各個(gè)仿真研究結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程問題的全面研究；③注重計(jì)算過程中各個(gè)數(shù)值仿真結(jié)果之間或與現(xiàn)場工程實(shí)際相互驗(yàn)證相互校正相互補(bǔ)充，達(dá)到對(duì)工程實(shí)際的仿真追蹤，實(shí)現(xiàn)數(shù)值仿真精細(xì)化；④注重對(duì)工程問題的各種現(xiàn)象的可視化仿真再現(xiàn)或是對(duì)未知問題的可視化仿真探索研究。長期的實(shí)踐表明，多元數(shù)值仿真技術(shù)不僅具有通用性強(qiáng)、方便靈活、可重復(fù)等特點(diǎn)，而且可以得到許多在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中難以觀測的重要信息，可從多種仿真角度加深學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的理解，實(shí)現(xiàn)實(shí)物實(shí)驗(yàn)無法完成的內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

（三） 構(gòu)建了“課堂-實(shí)訓(xùn)-實(shí)驗(yàn)-工程”四維一體的數(shù)值仿真平臺(tái)，形成了采礦創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教研融合模式

基于采礦工程數(shù)值仿真程序的特性，購置了適用采礦工程教學(xué)版和科研版仿真程序，包括有限元（FLAC3d、RFPA3d、RFPA系列版本等）、離散元（3DEC、UDEC等）和顆粒元（PFC3D、PFC2D等）數(shù)值仿真軟件9套[12]，購置了高性能數(shù)值仿真計(jì)算機(jī)60臺(tái)套，建成了基于數(shù)值仿真的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室。構(gòu)建了課堂學(xué)習(xí)、課內(nèi)實(shí)訓(xùn)、課外實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐等全覆蓋的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、數(shù)值仿真實(shí)操訓(xùn)練、創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了重要的平臺(tái)支撐。

（四） 設(shè)計(jì)了“三能一法”實(shí)踐教學(xué)模塊，形成了固本拓新的本-研貫通式實(shí)踐能力培養(yǎng)機(jī)制

一直以來，課程團(tuán)隊(duì)把陜北侏羅系大煤田開發(fā)過程中涌現(xiàn)出的基于數(shù)值仿真分析的巖層控制新理論、新方法、新技術(shù)引入課堂；將西南、西北廣泛賦存的多災(zāi)源復(fù)合的大傾角煤層巖層控制理論與技術(shù)案例引入課堂；將前沿的數(shù)值仿真研究技術(shù)和方法引入課堂。課程主講教師始終關(guān)注西部煤炭開采過程中的數(shù)值仿真分析問題，并長期致力研究，實(shí)踐經(jīng)歷豐富，完成的國家科技獎(jiǎng)成果“大傾角煤層長壁綜采理論與技術(shù)”和“淺埋煤層長壁開采巖層控制”，填補(bǔ)了巖層控制領(lǐng)域空白，奠定了學(xué)校兩個(gè)鮮明的學(xué)科特色方向，形成了鮮明的課程特色。

課程團(tuán)隊(duì)教師在對(duì)多元手段的數(shù)值仿真教學(xué)方法進(jìn)行探索與實(shí)踐期間，也開展了案例驅(qū)動(dòng)的采礦工程“講-演-做”多元數(shù)值仿真教學(xué)與實(shí)踐，課程團(tuán)隊(duì)編制了采礦工程數(shù)值模擬講義、入門案例程序庫、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等，其中，共完成礦山巖層運(yùn)移、沖擊地壓、邊坡失穩(wěn)、結(jié)構(gòu)破壞、巷道破壞垮落、固液耦合、固氣耦合及動(dòng)力分析等十余個(gè)典型工程案例的編制工作，其與課程較強(qiáng)的實(shí)踐屬性適配性強(qiáng)，是實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容由“實(shí)踐-理論-實(shí)踐”遷移應(yīng)用的有效銜接，對(duì)學(xué)生的實(shí)操能力、邏輯思維、創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)具有重要的支撐作用。上述各個(gè)模塊應(yīng)用于采礦工程數(shù)值仿真課程教學(xué)工作，現(xiàn)已完成了9屆本科生、研究生的培養(yǎng)工作，并結(jié)合最新科研成果不斷更新教學(xué)案例庫，保障了學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐效果。

總之，基于采礦工程專業(yè)學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)需求，課程團(tuán)隊(duì)融合多元數(shù)值仿真技術(shù)與專業(yè)知識(shí)體系，構(gòu)建了貫通式、進(jìn)階性的基本仿真實(shí)操、典型案例實(shí)訓(xùn)、工程問題仿真的課內(nèi)外實(shí)踐模塊，分層次、分批次培養(yǎng)本-研學(xué)生實(shí)踐能力，本科生注重鞏固專業(yè)知識(shí)、熟悉基礎(chǔ)實(shí)操和邏輯思維能力的培養(yǎng)，研究生注重未知采礦規(guī)律探索和理論技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，形成了強(qiáng)基礎(chǔ)、促創(chuàng)新的進(jìn)階式實(shí)踐能力培養(yǎng)機(jī)制。

三 采礦工程多元數(shù)值仿真教學(xué)實(shí)踐效果

西安科技大學(xué)采礦工程多元數(shù)值仿真教學(xué)探索與實(shí)踐歷時(shí)17年，編著了采礦工程數(shù)值模擬課程教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、典型案例和教學(xué)程序，搭建了多元數(shù)值仿真課堂-采礦工程數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐能力培養(yǎng)平臺(tái)，打通了數(shù)值仿真教學(xué)課程學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐的“堵點(diǎn)”，取得了顯著的教學(xué)實(shí)踐效果。

（一） 架構(gòu)了教學(xué)與科研貫通的采礦工程多元數(shù)值教學(xué)體系

采礦工程多元數(shù)值仿真教學(xué)歷時(shí)17年的探索與實(shí)踐，編著了煤炭高等教育“十三五”規(guī)劃教材《采礦工程數(shù)值模擬》1部，編制了采礦工程數(shù)值仿真課程教學(xué)與入門實(shí)訓(xùn)程序，編寫了9個(gè)模擬仿真程序的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、編著了15個(gè)采礦工程數(shù)值模擬“復(fù)雜煤層采場巖層運(yùn)動(dòng)”典型案例庫，形成了采礦工程數(shù)值模擬教學(xué)內(nèi)容全覆蓋，2014年以來，1 700余名本科生、研究生使用至今，本-研學(xué)生能熟練掌握專業(yè)知識(shí)和數(shù)值仿真方法開展復(fù)雜工程問題的認(rèn)知和研究，課程考核優(yōu)秀率和學(xué)生實(shí)操能力逐年提升。

（二） 組建了一支高水平的數(shù)值仿真教研梯隊(duì)

通過長期的教學(xué)科研實(shí)踐，逐漸形成了采礦工程數(shù)值仿真教學(xué)科研梯隊(duì)，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有教授3人、副教授5人、講師1人、工程師1人，課程團(tuán)隊(duì)擁有陜西省高校青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)1個(gè)，陜西省杰出青年科學(xué)基金1人、陜西青年科技新星4人，陜西高等學(xué)校青年教師教學(xué)競賽一等獎(jiǎng)1人，全國高等學(xué)校采礦工程專業(yè)青年教師講課比賽一、二等獎(jiǎng)3人，專業(yè)師資教學(xué)能力不斷提升。具有國外訪學(xué)交流經(jīng)歷3人、企業(yè)掛職鍛煉6人，師資隊(duì)伍的教研能力和國際視野不斷提升。

（三） 建成了創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的多元數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

提出了一種基于離散元、有限元和顆粒元等的采礦多元數(shù)值仿真技術(shù)，2007年以來，西安科技大學(xué)相繼配置了適用采礦工程的教學(xué)版和科研版的有限元、離散元和顆粒元數(shù)值仿真軟件9套，分別建成了數(shù)值仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和采礦工程數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)室。通過長期的教學(xué)科研實(shí)踐，課程團(tuán)隊(duì)教師主持參與相關(guān)省級(jí)、校級(jí)教改和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目6項(xiàng)，在核心期刊等發(fā)表相關(guān)教改論文8篇。2008年以來，本科生、研究生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展實(shí)訓(xùn)和科學(xué)研究等數(shù)值仿真項(xiàng)目1 000余項(xiàng)、2 000余人次，為解決近千余項(xiàng)復(fù)雜采礦工程理論與技術(shù)難題提供了重要支撐。

（四） 開辟了采礦工程創(chuàng)新性人才培養(yǎng)新路徑

多元數(shù)值仿真教研方法打通了課程學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐的“堵點(diǎn)”，本科生能夠運(yùn)用數(shù)值仿真方法認(rèn)識(shí)采礦工程實(shí)際問題的內(nèi)在原理，研究生能夠熟練掌握數(shù)值仿真方法開展高水平科學(xué)研究，為采礦工程創(chuàng)新性人才培養(yǎng)開辟了有效路徑。2014年以來，采礦工程本科生采用數(shù)值仿真方法取得的創(chuàng)新性成果獲得了“互聯(lián)網(wǎng)+”、“挑戰(zhàn)杯”和全國采礦工程高等院校模型大賽獎(jiǎng)勵(lì)近100項(xiàng)。同時(shí)，多元數(shù)值仿真方法也成為研究生開展復(fù)雜采礦工程問題科學(xué)研究的重要手段，撰寫了相關(guān)博碩士學(xué)位論文近200余篇，獲省級(jí)優(yōu)秀博士論文3篇、校級(jí)優(yōu)秀博碩士論文20余篇，獲省部級(jí)以上科技獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)，培養(yǎng)了一批能從事科學(xué)研究和具備很強(qiáng)創(chuàng)新能力的礦業(yè)類人才。

四 結(jié)束語

西安科技大學(xué)采礦工程多元數(shù)值仿真教學(xué)探索與實(shí)踐歷時(shí)17年，組建了一支高水平的數(shù)值仿真教研團(tuán)隊(duì)，提出了基于復(fù)雜采礦工程問題的多元數(shù)值技術(shù)，編著了采礦工程數(shù)值模擬課程教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、典型案例和教學(xué)程序，建成了多元數(shù)值仿真課堂實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和多元數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)室等實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，打通了課程學(xué)習(xí)、研究創(chuàng)新與工程實(shí)踐的“堵點(diǎn)”，本科生、研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力大幅提升，取得了顯著的教學(xué)與科研成效，為學(xué)校特色學(xué)科發(fā)展提供了強(qiáng)力支撐。

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