礦山機械及運輸設備課程教學研究

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一、礦山固定機械及運輸設備教學現狀

礦山固定機械及運輸設備是一門實踐性和實用性較強的課程，課程內容所涉及的知識面廣，包括機械原理、流體力學、礦井通風學、地下工程設計等，著重培養學生分析解決實際工程問題的能力，由于其對學生的知識儲備體系要求較高，一定程度上影響了學生學習的積極性，難以達到預期的教學效果。目前，礦山固定機械及運輸設備課程在教學過程中存在的問題如下：（一）學生缺乏對采礦工程的感性認識。該課程主要的授課對象為機電學院的機設專業，學生在掌握機械設計、機械原理、流體力學等課程內容的基礎之上，對掌握設備的結構原理具有一定的理論基礎。但是，礦山機電設備是在特定的工作環境下運行，其選型、設計、場地布置均與采礦作業的實際工作環境、地下工程設計、開采地層的地質條件直接相關。由于缺乏對采礦工程的感性認識，學生無法較好地結合設備的工作環境，領悟每種設備的設計主旨和設計要點。例如：在礦井排水設備的章節中，學生不能結合地質方面的知識，清晰地意識到一味利用水泵將區域的地下水排空可能造成的礦區地層塌陷，地下水位下降等危害；在空氣壓縮設備的章節中，尚不能主動結合井底采礦工作面中實際工作環境，意識到氣動工具相比于電動工具在安全方面具備的優勢，等。此外，本課程在面向采礦專業的本科生講授時，由于學生機械相關的專業基礎知識相比機設專業較弱，在理解設備工作原理方面相對較慢。（二）部分學生缺乏對課程的足夠興趣。產生的原因主要有以下兩方面：一方面，本課程學時短（32學時）、內容廣（共8章介紹近10種不同設備的工作原理）、無實驗和認識實習，少部分基礎較差的學生，無法有效跟上教學進度，在課程后半段缺乏足夠信心學好該課程內容；另一方面，隨著能源礦產行業近年來的資源整合和去產能改革進程的深入，以及現階段大學生就業形式的多樣性，大部分機設專業的畢業生并不會首選進入礦山行業從業，在心中形成了本課程的學習內容和就業無關，內容在以后的生活中用不到的片面認識，一定程度上降低了學習的主動性。（三）傳統教學模式難以滿足教學需要。本課程專業性極強，其目標是讓學生通過課程的學習了解礦山固定機械及運輸設備的基本結構特點、工作原理與用途，提高學生綜合分析和解決具體實際工程問題的能力。目前，本課程的教學模式是結合教材和配套的結構圖，以教師講授為主，然而具體設備的工作原理僅利用結構簡圖很難直觀地給學生展示和闡述清楚，使得學生在學習過程中往往比較迷惑。目前尚未建立與礦山固定機械及運輸設備課程實踐教學相匹配的教學環境，難以提高學生在相關設備方面的實踐能力。由于在現有教學模式下講授內容較抽象，相關知識無法吸引學生的注意力，學生學習積極性下降，教師和學生之間有效互動減少，難以達成理想的教學效果。（四）教材內容不能緊跟時代要求。礦山固定機械及運輸設備作為一門綜合應用課程，所授設備隨著新技術的應用不斷地更新和發展。但是在實際的教學過程中，教材更新較慢，無法緊跟科技發展，使得課程教學不能滿足科技進步發展的需求。同時現有教材普遍存在內容陳舊、章節內容不夠精煉、難以滿足本科短學時教學的要求，亦不能很好地與實際相結合。

二、礦山固定機械及運輸設備課程教學改革探索

通過廣泛調研，結合礦山固定機械及運輸設備課程教學過程中所展現的特點與現狀，可以從教學方法、教材改革、課程考評機制、團隊建設等方面進行改進，以便學生更好地掌握和理解該課程的講授內容。（一）加強學生對本課程的感性認識。對于機設專業的學生由于其并未學習過采礦學、礦山安全工程等采礦專業的基礎課程，并不清楚相關機械在煤礦井下的具體運行狀況，因此在第一次授課的課程綜述中宜增加適當學時并結合礦山施工安全、礦井救援等相關視頻，增加學生對所授設備工況環境的感性認識，了解礦山設備對安全、可靠性的嚴格要求。在整個課程的章節講授中以如何確保設備安全、可靠為主線，結合礦山施工的實際工況針對性地講解設備的運行原理和結構特征。隨著國家現階段煤炭鋼鐵行業去產能的宏觀結構調整，針對學生就業并不定會首選礦山行業的現況，授課教師應在授課之初對學生加強正確引導，強調本課程的重要性，應經常與學生交流，解決學生的疑問。本課程所授的設備例如提升機、礦用水泵、礦用通風機、礦井空壓機等設備其工作原理與生活中的電梯、市政工程中的排水泵、大型地下公共場所及大型購物廣場的通風系統具有相似之處，在生活中隨處可見。此外，設備的機械原理具有融匯貫通性，以礦山環境為應用載體掌握本課程所授設備的工作原理，能夠為以后掌握其他類似設備工作原理打下堅實基礎。此外，在相關課程設置安排上宜首先開設采掘機械等課程，為本課程提供基礎，不宜兩門課程同時進行。（二）教學方法改進。在教學的過程中采用案例教學法，以案例為背景環境，針對性介紹課程相關設備的工作原理及不同設備對礦山正常生產的影響，引導學生理解、掌握并實際運用教材中所述的知識點。1．理論教學可以采用討論式、啟發式、師生互動式等方法。每章節課程講授時選擇合適的知識切入點，激發學生主動思考問題。通過教師提問，讓學生運用已掌握的知識點分析思考、解答并幫助學生歸納總結；或者在講授的過程中著重講解其中一部分，讓學生運用已有的知識自學領悟另一部分，同時要求其他學生給予評價與補充等。采用這些教學方法，能夠提升課堂的師生互動性，提高學生學習的積極性，活躍課堂氣氛。2．實踐教學是鞏固理論知識、培養動手能力、提升創新意識的重要環節。受課程學時的限制以及目前煤礦企業從安全因素和生產效率等方面的考慮，學生井下實習認知的機會較少。因此，宜加強配套實驗室的建設，可配備一些礦用水泵、礦井空氣壓縮機、離心式通風機等小型的礦山固定機械的模型或樣機供學生拆裝，提高學生的動手能力和感性認識，組織學生參觀礦井三維立體動態模型了解采礦工程的整體工作流程，形成更加深刻的直觀印象。（三）課程考評方法改進。合理的課程考核評價機制是激發學生學習興趣和提高學習主動性的重要因素。礦山固定機械及運輸設備的課程具有章節內容相對獨立的特點，可從以下幾方面對課程考評方式進行改進。一是在每章節授課結束后增加階段性評價環節，對整個章節教學目標的實現程度進行評估，考查學生對本章節知識點的掌握程度，及時根據學生特點對后續章節的教學方式進行修正和完善。在進行階段性評價之前，教師將提綱下發給學生，學生在學習過程中對照提綱有目的地學習，考核時采用內容抽考的方式進行并計入平時成績。二是在授課后期，結合實際的工程案例，串講課程所授設備在案例中所發揮的作用，幫助學生再一次梳理總結課程內容，必要時可增加一次綜合討論課時，根據學生的作答情況作為平時成績考核依據。三是期末的考評試卷擬以討論題、分析應用題為主，重點考察學生的綜合實際運用能力。該考核評價方法重在考察和激勵學生的學習主動性和自主學習能力，體現以育人為本的教育理念。（四）加強教材建設。緊跟行業發展現狀編制適用于本科短學時教學的專業教材顯得尤為必要和迫切。在廣泛調研國內外礦山設備的基礎之上，以闡明礦山固定機械核心設備的工作原理為主旨，從典型設備的典型結構原理著手隨著教學的深入適當引入介紹時下相關設備與技術的發展趨勢，有利于幫助學生建立礦山固定機械的整體概念，豐富學生的視野和學習興趣。此外，受教學學時的限制，教材編寫應適當凝練章節內容，注重總結歸納，增加直觀原理圖數量，簡化公式推導過程，精簡文字介紹部分，強調適用性和實用性并注意課程內容的整合，避免有關內容的重復和脫節。（五）強化教學團隊建設。目前講授該課程的教師基本上以高校畢業的年輕博士為主，實踐工作經驗相對較少，雖具備相關理論基礎，但實際應用和操作的能力相對較弱，在教學過程中，尚不能較好地結合生產應用領域的實際情況介紹相關技術最新發展狀況，使得課堂教學與實際應用存在一定差距。因此在師資隊伍的組成方面應加強年齡梯度建設，形成老中青教師的合理搭配，促進經驗豐富的老教師幫助青年教師教學能力的提升。此外，積極利用相關課程的網絡與現場培訓不斷提升教師的教學能力，通過對礦山固定機械相關企事業單位的調研和生產實踐進一步提高青年教師的實踐應用能力。

三、結語

礦山固定機械及運輸設備課程具有多學科交叉的特點，現有教學模式下不能完全達到滿意的教學效果。根據目前礦山固定機械及運輸設備課程在本科教學中存在的問題，本文從教學手段、教學方法、考評機制、教材建設、教學團隊組建等方面提出了一系列改進措施與方法，以期提高課程教學效果，滿足教學改革的新要求培養更多高素質的工程技術人才。

參考文獻：

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作者:王佳亮 時彧 毛征宇 沈意平 劉偉 單位:1.湖南科技大學海洋礦產資源探采裝備與安全技術國家地方聯合工程實驗室 2.湖南科技大學機電工程學院 3.湖南科技大學機械設備健康維護重點實驗室 4.湖南科技大學智能制造研究院