數(shù)值模擬中采礦工程課程教學(xué)的應(yīng)用

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摘要:本文從采礦工程教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，為更好地培養(yǎng)具有良好素質(zhì)與創(chuàng)新能力，能夠從事采礦工程專業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、科研和經(jīng)營(yíng)管理，并能獲得工程師基本訓(xùn)練的應(yīng)用型人才。針對(duì)采礦工程專業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中存在較多不足之處，通過(guò)分析數(shù)值模擬技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，研究了在采礦工程專業(yè)課程教學(xué)中應(yīng)用數(shù)值模擬的可行性、具體應(yīng)用內(nèi)容和重要意義。

關(guān)鍵詞:采礦工程;數(shù)值模擬;專業(yè)課程;教學(xué)改革

采礦工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是能夠培養(yǎng)出具有較高素質(zhì)與創(chuàng)新能力，具備從事采礦工程專業(yè)礦井設(shè)計(jì)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和科學(xué)研究等綜合素質(zhì)較高，并能取得工程師基本訓(xùn)練的應(yīng)用型人才。

1采礦工程專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀

采礦工程專業(yè)課程教學(xué)的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，大多數(shù)設(shè)有采礦專業(yè)的高等院校又由于諸多原因，例如學(xué)生的人數(shù)較多、專業(yè)課時(shí)的不足以及實(shí)驗(yàn)室條件較差等，使得許多院校的采礦專業(yè)課程教學(xué)中存在許多問(wèn)題，主要集中在針對(duì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)課時(shí)太少，教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)類型大多為相對(duì)單一的演示型實(shí)驗(yàn)、教學(xué)時(shí)間安排嚴(yán)重不足導(dǎo)致的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)效果都很難達(dá)到較好的教學(xué)目的等問(wèn)題。

2應(yīng)用研究的可行性分析

采礦工程專業(yè)設(shè)置的許多專業(yè)課程的是屬于力學(xué)體系的范圍的。因此，在采礦工程專業(yè)課程體系中，具備應(yīng)用數(shù)值模擬教學(xué)的理論基礎(chǔ)和客觀要求。數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用在采礦工程專業(yè)課程教學(xué)中，主要是應(yīng)用這種商業(yè)通用軟件對(duì)采礦工程專業(yè)課程教學(xué)課程各章節(jié)中重點(diǎn)知識(shí)、難點(diǎn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容進(jìn)行數(shù)值模擬和仿真分析，教師把數(shù)值模擬的過(guò)程和所得到的結(jié)果可以在課堂教學(xué)過(guò)程中演示給學(xué)生，或者是將部分內(nèi)容交給學(xué)生，以教師為輔學(xué)生為主用軟件去模擬相關(guān)內(nèi)容。本科期間采礦工程專業(yè)課程的設(shè)置難度不是以科研為目的的，更多的是希望學(xué)生能夠掌握所學(xué)專業(yè)或相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，為將來(lái)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，這就為我們?cè)趯I(yè)課教學(xué)過(guò)程中使用數(shù)值模擬提供了一定的可能性。所以，教師可以在精度要求不是很高的前提下應(yīng)用數(shù)值模擬，來(lái)講解課程中的教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)，能夠反應(yīng)基本的規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)即可。采礦工程開設(shè)的課程如:《采礦學(xué)》、《井巷工程》、《礦山巖體力學(xué)》和《露天礦邊坡穩(wěn)定》等課程，其中的許多內(nèi)容都可以應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行模擬，從而讓學(xué)生能夠更直觀的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)，這比以往教師只是在課堂上以語(yǔ)言講解相關(guān)內(nèi)容更容易讓學(xué)生掌握。

3應(yīng)用研究的內(nèi)容和方法

3．1研究?jī)?nèi)容

以采礦工程設(shè)置的專業(yè)課程為基礎(chǔ)，認(rèn)真研究每一門課程的內(nèi)容，把所有課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行歸類和分析，以確定哪些內(nèi)容適合重點(diǎn)講解，哪些內(nèi)容需要實(shí)驗(yàn)室與數(shù)值模擬相互結(jié)合，哪些內(nèi)容需要在教師指導(dǎo)下學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行。與傳統(tǒng)采礦專業(yè)課程教學(xué)不同的是，應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)時(shí)更注重課程教學(xué)體系中的實(shí)踐特色，注重培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)動(dòng)手能力，強(qiáng)調(diào)教師的輔導(dǎo)和引領(lǐng)作用。所以，教學(xué)在備課的過(guò)程中除了課堂講解部分外，還應(yīng)包括多媒體課件制作和學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行數(shù)值模擬部分。教師要積極和有意地引導(dǎo)學(xué)生從整體和系統(tǒng)的觀念去理解所學(xué)知識(shí)，在日常的教學(xué)過(guò)程中利用數(shù)值模擬將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合在一起，不斷地加深學(xué)生對(duì)實(shí)際礦井的了解，達(dá)到真正的培養(yǎng)學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)踐的應(yīng)用能力。

3．2研究方法

(1)增強(qiáng)課堂興趣、深挖課堂資源、提高教學(xué)質(zhì)量和效果。由于在學(xué)部分專業(yè)課程之前，學(xué)生還沒(méi)有去過(guò)礦山企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，很難理解其中某些重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)。因此，教師將這部分內(nèi)容通過(guò)模擬技術(shù)，將知識(shí)點(diǎn)以三維圖形的形式演示給學(xué)生，將數(shù)值模擬技術(shù)有機(jī)的結(jié)合、穿插到課堂教學(xué)中去，這樣不僅可以極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)還進(jìn)一步擴(kuò)大學(xué)生獲得更多的專業(yè)知識(shí)，為學(xué)生的將來(lái)打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(2)預(yù)演和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)室常規(guī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的不足。目前，數(shù)值模擬和現(xiàn)代多媒體技術(shù)正處于蓬勃發(fā)展的階段，在多數(shù)院校采礦工程專業(yè)課程的教學(xué)受到諸多因素影響，進(jìn)而影響到教學(xué)效果和質(zhì)量的現(xiàn)狀下，將數(shù)值模擬應(yīng)用于采礦工程的專業(yè)課程教學(xué)中有許多的優(yōu)勢(shì)，其推廣前景十分樂(lè)觀。

4研究意義

近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)在許多的工程問(wèn)題的分析中得到了廣泛的應(yīng)用，起到了積極的作用。但是，目前對(duì)于我們大多數(shù)采礦工程畢業(yè)的學(xué)生，雖然擁有一定的理論知識(shí)，但是對(duì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力還是比較欠缺的，尤其是在實(shí)踐方面能力明顯遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要很長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐鍛煉。專業(yè)課程教學(xué)中主要以多媒體教學(xué)為主，采數(shù)值模擬試驗(yàn)這一教學(xué)方法，通過(guò)豐富、直觀的影像和視頻資料進(jìn)行課程教學(xué)演示等，可以獲得很好的教學(xué)效果。對(duì)采礦工程專業(yè)課教學(xué)環(huán)節(jié)的改革勢(shì)在必行，有必要開展數(shù)值模擬教學(xué)的應(yīng)用研究。因此，數(shù)值模擬應(yīng)用于采礦工程專業(yè)課程教學(xué)中應(yīng)用，可以提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn):

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作者:喬燕珍 單位:呼倫貝爾學(xué)院礦業(yè)學(xué)院