王晓蕾

(吕梁学院 矿业工程系 ，山西 离石 033001)

采矿学属于地下工程，是一门建立在实验操作基础上的应用科学，传统的课堂教学很难展现其特征，特别对于一些采煤方法、巷道布置以及采煤、掘进工作面的布置和工序很难通过宏观课堂表达出来.同时，由于某些学校教学经费有限，井下完整模拟工作面资源相对欠缺，导致教学形式局限、呆板.另一方面，教师实践意识淡薄，用画代替井下布置，存在教学效果不佳、学生掌握不好的情况[1].如何利用现代技术弥补传统教学的不足，科学地运用虚拟仿真技术辅助教学，实现虚拟教学效果的最大化，长期困扰着采矿课程教学工作者.

基于以上原因，本文旨在将互联网与虚拟仿真有机结合起来，构建高效的采矿学专业教学模式，实现操作再现、人机交互、信息共享，最终提高采矿学专业教学效果，达到融汇贯通的教学目标.

1 互联网+

互联网+是指创新2.0下的互联网发展的新业态，也是知识社会创新2.0推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态[2].随着社会不断向信息化发展，依托计算机和互联网的技术不断推动，各种新型产业应运而生，缓解了各种行业无法解决的诸多问题.

2 虚拟仿真技术

虚拟仿真技术，就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术.虚拟仿真实际上是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统.此种虚拟世界由计算机生成，可以是现实世界的再现，亦可以是构想中的世界，用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互[3].

伴随着现代化产业的发展，各类虚拟仿真产品相继上市并不断被完善和应用到各个传统行业.比如大型化工生产、航空设备研发、多维电影产品等都用到了虚拟仿真技术，各大行业发生突破性、创新性发展，在教育上也不例外.

3 互联网虚拟仿真技术课程体系构建

互联网时代下，信息技术不断发展，虚拟仿真在课堂教学中也有了独特的优势，利用互联网远程进行实践教学，突破了传统虚拟教学只能单机操作的模式，实现了不受时间、地点等限制的师生互动[4].

目前煤矿的煤层巷道掘进最常见的综掘机械化作业线就是由悬臂式综掘机、转载机、可伸缩胶带输送机、单体锚杆钻机、通风除尘设备及供电系统组成.对巷道进行开挖成型的核心设备是悬臂式综掘机、转载机、可伸缩胶带输送机，通风机保证巷道的通风安全，向前推进一定距离后，对巷道进行锚杆支护控制顶底板和两帮变形，锚杆钻机就是进行打眼和安装锚杆和核心设备.各设备配套如图1所示.

图1 综掘机械化虚拟仿真模型

该作业线的具体配套方式为：综掘机在工作面向前掘进到桥式转载机的最大搭接长度后，综掘机后退使其尾部与可伸缩胶带输送机尾部连接，同时将可伸缩胶带输送机的外段胶带输送机尾部与中间架部分的连接装置脱开，通过综掘机前移，将外段胶带输送机尾部向前拖12～15 m，然后在预留的间隔空间中进行中间架的组装工作，该方式减少了胶带接长的时间，提高了综掘机的工时率.综掘机的施工时综掘机破落的煤炭经装载装置的星轮耙装到铲板上，然后经刮板输送机转载到后面的桥式转载机上，然后经桥式转载机转载到伸缩式胶带输送机上，经胶带输送机输送到大巷卸载地点，推进一定距离后，停止综掘机停止掘进后退一个循环的距离，采用锚杆钻机对顶板和两帮进行支护，在施工过程中，压入式风机向工作面进行通风工作，风机布置在新鲜风流入口处，风筒出口距离掘进面小于10 m.

鉴于条件的限制，基本上没有开展综掘机械化作业实践教学环节，利用虚拟仿真技术模拟综掘机实际工作状态，让学生反复操作，才能熟记要领，规范操作，达到培养其动手能力的目的.

4 教学效果分析

为了检验基于互联网的采矿虚拟仿真教学模式的应用效果，选取相同年级不同的两个班进行对比分析，选取掘进技术作为实施对象进行研究.1班仅仅进行课堂教学，2班采用虚拟仿真进行教学.

采用问卷调查的方式，对虚拟仿真教学效果进行检验.向1班和2班分别发放30份问卷调查.共收回60份有效调查问卷.

调查结果显示，2班进行虚拟仿真教学的过程中，学生有70%注意力集中，其中走神1-5 min的大约有23.3%，分神5 min以上的大约有6.7%.这与传统课堂相比，学生注意力集中情况有了较大提高.

对于虚拟仿真教学，33.3%的学生比以前喜欢该门课程了，63.3%的学生很喜欢这种虚拟仿真的教学方法，3.4%的学生表示一般性喜欢.

对于新课的掌握情况，80%的学生认为虚拟仿真教学对于知识的掌握非常有帮助，6.6%的学生认为与之前相比没有多大改观，3.4%的学生认为虚拟仿真教学没有传统教学效果好，10%的学生认为不知道是否有提高.

对该课程的学习兴趣，33.3%的学生认为通过虚拟仿真教学可以提高兴趣，16.6%的学生很喜欢通过虚拟仿真进行井下世界的探究，33.3%的学生上课提问的次数明显增多.

对于虚拟仿真教学提高学生课外实践的影响方面，50%的同学认为随时随地可以进行复习，30%的学生认为自己的学习兴趣较之前的传统课堂教学明显提高，20%的学生认为虚拟仿真教学更加环保，在家也可以进行学习，随时可以进行知识的复习.

图2 两班分数统计情况

对两班答题情况进行统计(如图2).2班的成绩明显优于1班.90分以上的学生，2班为4人，1班仅仅1人，且成绩为90分.2班的成绩集中在70～80之间，说明大部分学生掌握了相关知识，而1班的成绩集中在60～70之间，说明学生仅仅掌握了基本的知识.

纵观整体分数分布情况可知，虚拟仿真教学对于学生知识的掌握具有促进作用.在一定程度上反映了，虚拟仿真教学模式适用于采矿学的教学工作，对于学生提高学习兴趣是可行的.虚拟仿真教学具有很好的开发与应用前景.

5 教学模式讨论

传统课堂教学方式侧重于理论的讲授、重理性认识、轻感性认识.感性认识一直被认为是仅仅提供认识的具体实物，只有理论认识才能掌握事物的本质.感性认识与理性认识被人为地设置了一条不可逾越的鸿沟.这种重理性、轻感性的教学理念直接影响教学效果，不利于学生对于书本知识的掌握.根据教育心理学研究结果可知，学生掌握书本知识的过程是理性感性相互融合的过程，若学生感性认识丰富、表象清晰、想象力丰富，则比较容易理解书本知识.而传统教学正是缺乏这种感性的认识.当将虚拟仿真融入到课堂教学中后，书本的理论知识能够通过仿真以虚拟的实物表现出来.这是一个由理性向感性转变的过程.从心理学角度来讲，这是一个强化人的感知、想象心里机制过程，利于理性知识的掌握.

虚拟仿真技术运用于采矿学课堂教学中，以各种虚拟仿真技术对学生进行刺激，突破了传统课堂教学中存在的问题和不足，优化了整个教学过程，为学生的学习创造了有利环境，更易提高学生的学习兴趣和操作技能.

6 结语

将互联网与虚拟仿真融入到课堂教学中，选取了其中一个典例完成教学内容，并在两个班级中试行，对应用效果进行了全面评价，在一定程度上反映了互联网虚拟仿真教学能够弥补传统教学的不足，验证了互联网结合虚拟仿真教学模式的有益性，提高了教学效果.