采矿工程专业相似模拟实验创新教学模式探索

史文豹　马海峰　李传明

摘 要：该文在相似模拟实验传统教学模式的基础上从教学内容、教学方法、教学手段3个方面进行创新教学模式探索，新模式强调实验意义及目的，以实践操作教学为基础和CAI教学、数值模拟技术有机结合，多角度、全方位地传授教材内容，该过程注重培养学生创新能力、设计能力、实践动手能力，利于学生综合素质的提高。

关键词：采矿工程 相似模拟实验 教学模式

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0224-02

Abstract：Based on the simulation experiment of the traditional teaching mode ，the paper has carried on the innovation teaching pattern exploration， from the teaching content， the teaching method， the teaching method three aspects. This model emphasizes the significance and purpose of the experiment， based on the practice of teaching， the combination of CAI teaching， numerical simulation technology，thus， the teaching content is taught in a multi angle and all-round way. The process focuses on the cultivation of students creative ability， design ability and practical ability， which is beneficial to the improvement of students comprehensive quality.

Key Words：Mining engineering； Similar simulation experiment； Teaching model

在采矿工程基础实验教学中，每门课程的教学过程都是一项系统工程。从理解教学大纲、熟悉实验教材到根据采矿工程专业自身特点划出教材重点，从编制课时计划、编写教学方案到课堂教学、课后作业批改及考试总结，从理论部分讲解到实践操作教学，再到教学效果的整体评价，其中的每一环节都将对教学效果和教学质量产生不同程度的影响。如何把握各个环节和各种影响因素，以及各因素对教学效果影响的权重比例，还有许多值得教学工作者研究、探讨和改进的地方。相似模拟实验是采矿工程行业常用的研究手段，其能直观反映煤炭开采过程中矿山压力演化过程，是培养学生科研能力的重要基础实验课程。此类实验课程涉及内容广泛，需要学生在对井田开拓、巷道掘进与支护、工作面回采工艺以及矿井通风等专业课程有一定知识积累后方能开展，采掘空间概念较多，实践性强。这就要求教师不仅要精通实验内容，还要对本课程与其它他专业课程的内在联系有全面了解，而且不仅要有理论知识，还要有一定的现场实践经验。笔者在总结前人教学经验的基础上，结合自身近年教学实践，在相似材料模拟实验基础实验课程教学方面做出了一些改革创新探索。

1 教学内容的创新教学探索

传统教学过程中，一般是先讲解相似条件，其中包括强度相似条件、泊松比相似条件和时间比例系数，然后讲解常用的模型材料（包括砂子、粘土、石灰、石膏、水泥）特性，以及各材料不同配比下模型整体强度。接着讲解试件制作过程：确定各材料用量、准备试模、搅拌、装模、3 d后拆模、养护。最后讲解模型设计、制作及观测方法。此教学模式的关键在于精选教学内容，突出教学重点，循序渐进地从理论知识到实践知识的传授。但在此过程中，冗长的理论知识以及对相似材料模拟实验的意义不甚清楚，会导致部分学生失去学习的兴趣，而对实践的操作、实验设计却跃跃欲试。因此对课程内容教学做出以下几点探索。

第一，在授课之初，综合其它专业课程，宏观讲解相似模拟实验在采矿工程应用中的优点，突出在理论分析、现场实验条件受限的情况下，实验室相似模拟实验对设计人员在进行工程实验中所体现的灵活性、经济学和科学性。指出煤矿在采场围岩控制、预防煤岩动力及瓦斯灾害工程中，通过相似模拟实验所带来的前瞻性，给矿工生命和国资财产安全带来保障。以煤矿行业发生的具体灾害实例为导向，指引学生理解和重视相似模拟实验的意义，激发学生学习兴趣。

第二，教师应根据学生的意向作出合理的分析，以实验真实还原现场为出发点，讲解各相似准则及材料选择的由来，将工程实践与相似模拟实验知识贯穿起来，提纲挈领，有利于学生系统掌握理论知识，便于总结规律，同时鼓励学生思考模拟实验中的不足，对学生的创新性想法加以及时鼓励。

第三，在教学过程中基础理论最好在实验室依托具体实验模型讲解，使学生对相关理论有直观理解，同时加深记忆。课程讲解结束，给出几种具体煤矿工程地质条件，要求每位学生设计一个相似模拟实验，并逐一修改。自己动手设计可以强化设计思维、设计能力，加深对相似模拟实验中各个环节的理解。最后选出合适的方案，带领学生开展课程实践，进行一次相似模拟实验，如图1所示。

2 教学方法的创新教学探索

采用生产实践与实验理论结合、学生与老师互动的双边教学法，以学生动手设计、实践为主体。教师启发学生思考如何最大限度地在实验室还原现场，锻炼学生发散性思维，及时掌握学生信息，调动学生主观能动性，变“填鸭式”教学为“启发式”教学，增强学生学习兴趣。同时老师应结合实验内容，及时将国内外最新研究成果介绍给学生，开拓学生眼界，培养学生科研潜力。

3 教学手段的创新教学探索

利用多媒体技术向学生动态展示实验过程，以及对实验结果的具体分析。在实验室授课以外，以CAI教学为主，变“静态”教学为“动态”教学，通过声音、图像、动画增强学生对课程内容的理解。选择性播放一些典型的反映生产实践的实验例子，使课堂教学化抽象为具体。

相似模拟实验与数值模拟实验是工程研究的两大手段，向学生简要讲解数值模拟的基本理论及其所能反映工程问题的主要途径，可以讲解入门容易上手较快的FLAC3D岩土工程软件。依据课程实验所用工程地质背景建立数值模型，开挖后观测模型应力场、位移场。将数值模拟与相似模拟实验结果做对比，看看对同一问题用不同研究手段所获结果有何异同。通过数值模拟学习，加强学生对相似模拟实验的认识，培养学生解决工程实际问题的能力。

4 结语

相似模拟实验基础实验课程创新教学模式的探索具有一定的教学意义。首先，它以学习目的为导向，同时体现了创新教学的实用性。从教学内容、教学方法及教学手段3个方面进行基础实验课程教学改革创新，利用多样的教学设备，将其它专业课内容、该次实验教材内容和CAI教学、数值模拟技术有机结合，多角度、全方位地向学生介绍本门课程。该过程注重培养学生创新能力、设计能力、实践动手能力，有利于学生综合素质的提高，这对培养高质量的工程设计人员具有重要意义。

参考文献

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