宋欣 王丽敏 屈年华 闫玉彪 程瞳

摘 要：在当前的采矿人才培养中，虚拟仿真技术体系的教学是必不可少的。在构建虚拟仿真采矿工程实验体系，完善虚拟仿真技术资源的教学资源的同时，如何提高采矿人才的专业理念和水平，如何在教学课程中落实虚拟仿真技术实验等等问题是当下采矿工程专业课程教学中思考的重点。

关键词：虚拟仿真;采矿工程;课程教学;实践

采矿是一个非常复杂的多维生产过程，在传统的理论教学课堂中，学生单靠课本教材图纸和教师言语表达是无法准确了解真实的采矿体系。因此实验教学在采矿工程专业课程的学习中是非常重要的，但就像上面谈到的一样，诸多限制使实验教学在采矿工作专业课程中的存在感并没有那么强，学生们归根究底还是侧重理论的学习。也因此，采矿工程专业课程的革新迫在眉睫。

随着现代科技的飞速发展，虚拟仿真技术已经日趋成熟，这对于采矿这些高危行业来说帮助十分大。在我国已经有部分高校建立起采矿工程的虚拟仿真实验室，并将其用于采矿工程专业的课堂中。本文旨在针对虚拟仿真技术在采矿工程专业教学课程中的应用以及在此助力下如何培养采矿人才的方法进行探究。

一、当期采矿工程专业的教学现状

历来采矿工程专业的课程通常包含两部分，即理论与实践。理论课程自然包含采矿专业的基本理论知识、采矿方式、矿井开采设计等等诸多方式原理内容。理论课程的目的就是培养学生对采矿行业有一个全面彻底且系统化的认知。对于采矿工程专业来说，理论是基础，采矿作为一个实践性、交叉性都非常强的专业，要求学生在学习过程中更要掌握实际的技术能力。但是在当前的多数专业课程中普遍存在学生缺乏专业技能，没有矿区实际的工作经历，对于教学课程中所提到的采矿工具与机械停留在教材内容上，对于如何使用采矿机械却一无所知。另外在采矿工程专业课程中的一个重点就是看懂并利用巷道布置图，但是学生在校的学习多数情况下只是学习平面二维的图纸，对于巷道没有现场的实质感受，要想凭空想象出其具体形态实属困难。再者，采矿工程是一个非常复杂的专业，其生产系统中又包含许许多多的细化的子系统，每一个子系统都能够通过巷道系统来完成其所负责部分的工作，而每个子系统间的联系也至关重要。因此，本就缺少对巷道实感的学生再去凭想象理清系统间的关系更是难上加难。

采矿工程专业是一个实践性很强的专业，长期以来，采矿工程专业的课程不仅缺乏人力物力的支持，同时受限制于实验教学场地的匮乏。在各个高校中，采矿工程专业的课程实践通常分为两种，一种是室内实验，另一种则是校外矿区的现场实践。无论哪一种都有其不可规避的缺点，以室内实验来说，采矿工程专业课程中的实验通常周期都比较长，但实验设备不仅价格昂贵，而且维修起来费用也不低，对于高校教学来说负担比较重。而分配学生到矿区现场去实践，虽然能够真实接触到当前的采矿行业内部情况，但是采矿现场通常存在潜在安全问题，学生安全得不到保障，同时，学生外宿实习时的食宿也是一大问题。

在采矿行业的不断发展过程中，绿色、安全和高效的采矿理念在行业中逐级被广泛认可。为了能够让采矿行业更加持久的发展下去，应采矿行业需求，各个高校应该培养出不仅理论基础扎实的高素质专业采矿技术人才，同时应该鼓励学生加强实践力度和创新能力。在此要求下，传统的高校采矿工程专业课程必须做出改变。而考虑到传统课程中实践活动所存在的缺陷，寻求实践新途径迫在眉睫。

二、虚拟仿真技术在采矿人才培养中的可行性

虚拟仿真技术是上世纪80年代所开始研究的一种综合性集成技术，它可以通过计算机硬件和软件，以及传感器的组合构成一个立体的三维虚拟环境。随着研究的不断深入，虚拟仿真技术在当下已经能够非常逼真地虚拟出现实世界，人们在虚拟出的现实世界中可以看到非常具体的事物，并通过模拟器与虚拟环境互动。其实这项技术早已用在航空飞行员的技术培训中，随着虚拟仿真技术的发展，其普及程度也大大增加，已经不局限于课程教学的应用，日常生活的娱乐中也能看到它的身影。

若在采矿工程专业的课程中运用虚拟仿真技术，相较于其他实验实践活动，一个很大的优点就在于虚拟仿真技术不仅安全环保，同时价格低廉，又能够多次重复使用。这很大程度上突破了原有实践教学模式的限制。一方面学生们能够通过虚拟的采矿实践认识采矿作业过程中有可能发生的爆炸、火灾等突发事故，掌握矿井在各种情形下的表现状况，另一方面解决了学生在企业实践中表面实习的窘状，使学生又几乎切实地熟悉矿井下的作用环境和工作流程等实际内容。

对于教师来说，虚拟仿真技术能够协助其更加深入透彻地讲解采矿专业课程内容，是专业知识可视化，大大提高了教师的教学效率。而对于学生来说，虚拟仿真技术使专业课程不再如传统教材讲解的那般枯燥深奥，提高了他们学习的积极性和专注度。可以说虚拟仿真技术为高校和企业培养高素质、专业能力强、创新能力突出的采矿人才提供了切实可行的技术手段。

三、虚拟仿真技术在采矿专业课程中的应用

3.1构建适合课程需求的虚拟仿真环境

我国的矿物地址条件非常复杂多变，因此将其简单讲解对于学生理解来说帮助不大。而采矿系统本身也非常复杂。若是能够建立起完善的虚拟矿井环境，对于教师教学和学生学习两者来说都是非常有用的。将矿井环境打破时空限制，以更加直观的方式展现出来，不仅仅是教学课程的革新，对于培养采矿人才来说又多了一层保障，学生能够在正式进入采矿行业之前不限次数地重复熟悉采矿作业，在进入采矿行业工作时就能够更快的上手，专心投入到采矿作业中去。

3.2在课程中引入完善的虚拟仿真教学模式

在采矿专业课程中，针对不同的教育版块，教师要能够分门别类地灵活运用虚拟仿真技术。比如对于基础理论中的难点重点，教师可以运用此将实验过程可视化，如文字、图片都可转化成立体的三维环境，以此加强学生的理解。而对于需要矿井现场的实践部分，教师可以通过下虚拟技术手段模拟再现矿井作用日常及突发灾难等，提高学生对矿井作用和认知和安全意识。

3.3虚拟仿真教学要以学生为本

在课程中利用虚拟仿真技术最主要就是为了让学生有矿井作用的实感。教师在引导学生进行虚拟仿真活动时，可以通过分组以及分配不同工作来锻炼学生的实际操作能力，同时培养他们的合作能力。学生在通力合作后，再一起对采矿作用模拟中出现的问题进行总结讨论，使学生们能够重视并深刻理解理论基础内容，激发学生不断探索的求知欲和好奇心。

四、结束语

将虚拟仿真技术运用到采矿工程专业的教学课堂中，将理论学习中的难点重点通过模拟环境再现的方式，不仅能够强化学生的理论基础学习，为采矿人才的实践和创新能力的提高提供支持，同时解决长久以来采矿专业课程在教学中的难题，促进教学效率的提高，为采矿工程专业的教学课程提供技术改革支持。

参考文献：

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黑龙江省教育科学“十三五”规划2018年度备案课题，课题名称“新工科背景下虛拟仿真技术在采矿工程中的应用研究”，课题编号“GJC1318092”。

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