實(shí)驗(yàn)簡介：

智能掘進(jìn)工作面虛擬仿真系統(tǒng)通過理論與實(shí)踐、課內(nèi)與課外、現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合，為培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著煤炭技術(shù)的突飛猛進(jìn)，普通實(shí)驗(yàn)室條件已經(jīng)難以滿足課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。同時(shí)，因?yàn)槊旱V安全生產(chǎn)責(zé)任重大，學(xué)生難以到達(dá)現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí)，制約了學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。為此，學(xué)院遵循“能實(shí)不虛，虛實(shí)結(jié)合”的原則開發(fā)智能掘進(jìn)工作面虛擬仿真系統(tǒng)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境下學(xué)習(xí)掌握真實(shí)煤礦智能掘進(jìn)工作面工作環(huán)境、設(shè)備、配套方式、安全操作流程、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成及功能等。增強(qiáng)學(xué)生綜合知識能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

設(shè)計(jì)原則：

智能掘進(jìn)工作面虛擬仿真系統(tǒng)通過理論與實(shí)踐、課內(nèi)與課外、現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合，在培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著煤炭技術(shù)的突飛猛進(jìn)，普通實(shí)驗(yàn)室條件已經(jīng)難以滿足課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。同時(shí)，由于煤礦安全生產(chǎn)責(zé)任重大，學(xué)生難以到達(dá)現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí)，制約了學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。為此，學(xué)院遵循“能實(shí)不虛，虛實(shí)結(jié)合”的原則開發(fā)智能掘進(jìn)工作面虛擬仿真系統(tǒng)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境下學(xué)習(xí)，掌握真實(shí)煤礦掘進(jìn)工作面的工作環(huán)境、掘進(jìn)設(shè)備及配套方式、安全操作流程、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成和功能等。增強(qiáng)學(xué)生綜合知識能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以促進(jìn)自主式、交互式、開放式教學(xué)方法的應(yīng)用為原則。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，將理論與實(shí)際相結(jié)合，努力培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與自主創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的掘進(jìn)工作面工藝實(shí)驗(yàn)采用模型實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)方式，不僅時(shí)間滯后，而且難以保證學(xué)生隨時(shí)參與學(xué)習(xí)；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。三維虛擬仿真可以真實(shí)地反映智能化掘進(jìn)工作面的工作場景，使學(xué)生真實(shí)地沉浸于虛擬環(huán)境中，體驗(yàn)現(xiàn)場操作以及設(shè)備認(rèn)知等內(nèi)容；通過人機(jī)交互的方法不僅增加了教學(xué)的趣味性，而且讓學(xué)生對有關(guān)設(shè)備的啟動(dòng)與操作有了更加感性的認(rèn)識與理解。開放式的教學(xué)平臺，使學(xué)生隨時(shí)都能根據(jù)自己的意愿進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在虛擬平臺上介紹的一些學(xué)科最新科研成果也彌補(bǔ)了現(xiàn)場教學(xué)的許多空白，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

2 以引入課程思政方法為原則，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。把課程思政作為課程建設(shè)與教學(xué)的重要方法之一，引入學(xué)科在智能采礦與智能巖層控制等方面的最新成果，用虛擬仿真形式展示出來，向?qū)W生介紹最先進(jìn)的巷道掘進(jìn)技術(shù)，消除學(xué)生對煤礦的不準(zhǔn)確認(rèn)知，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)煤愛煤，讓學(xué)生認(rèn)識到我國礦業(yè)在世界的地位及對國家能源安全的保障作用，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷和歷史使命感。

3以綜合評價(jià)方式，突出互動(dòng)操作為原則，強(qiáng)化學(xué)生綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)。以“智能掘進(jìn)工作面”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及的采煤設(shè)備、智能采煤工藝、礦壓智能監(jiān)測、智能開采等操作流程為考點(diǎn)，以預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的形式開展。預(yù)習(xí)模式考核學(xué)生是否有足夠知識儲備進(jìn)行智能掘進(jìn)工作面虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，包含多個(gè)互動(dòng)式操作；實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ娇己伺袛鄬W(xué)生是否按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、是否對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有清晰的認(rèn)識、是否得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。最后通過對學(xué)生的練習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等進(jìn)行綜合評價(jià)，不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所占的實(shí)驗(yàn)權(quán)值不同，互動(dòng)操作題目分值更高，有機(jī)地形成了一個(gè)綜合評價(jià)體系。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/b>

1、通過學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能了解綜采工作面不同類型的掘進(jìn)機(jī)、刮板機(jī)、皮帶輸送機(jī)等設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征、功能特點(diǎn)、運(yùn)行方式以及適用特點(diǎn)。

2、掌握智能掘進(jìn)工作面在掘進(jìn)前的準(zhǔn)備工作即：①敲幫問頂，清理浮煤和浮矸；②測量迎頭的巷道寬度和高度尺寸（可以使用激光測距儀）；③測量錨桿扭矩；④檢查機(jī)器是否存在問題。掌握其操作的原理，操作步驟以及不當(dāng)操作產(chǎn)生的危害。

3、掌握智能掘進(jìn)工作面的巷道支護(hù)方式，明確臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)的基本概念、各自特點(diǎn)、適用條件以及支護(hù)流程，對掘進(jìn)工作面支護(hù)有較深的理解。

4、掌握智能掘進(jìn)工作面支護(hù)質(zhì)量檢測，明確設(shè)備檢測和礦壓監(jiān)測的重要性及操作流程。了解掘進(jìn)工作面的應(yīng)力分布特征、礦壓顯現(xiàn)特征及礦壓監(jiān)測方法，熟悉掘進(jìn)工作面各種智能化開采關(guān)鍵技術(shù)。

5、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論和采礦專業(yè)知識分析解決礦山生產(chǎn)技術(shù)問題的能力。

6、培養(yǎng)學(xué)生利用多種工具搜集資料信息，歸納分析總結(jié)，撰寫小論文或研究報(bào)告并正確表述報(bào)告內(nèi)容的能力

實(shí)驗(yàn)要求：

（1）專業(yè)與年級要求

本項(xiàng)目重點(diǎn)面向采礦工程專業(yè)本科3年級學(xué)生及留學(xué)生、碩士研究生1年級學(xué)生，同時(shí)也可拓展至安全工程、地質(zhì)工程、測繪工程、地下工程、巖土工程、電氣工程等專業(yè)修學(xué)《《井巷施工技術(shù)》》、《采礦概論》、《采礦工程案例》、《智能采礦概論》、《礦山壓力與巖層控制》等課程的本科3-4年級學(xué)生。

（2）基本知識和能力要求

學(xué)生應(yīng)對掘進(jìn)工作面不同類型的掘進(jìn)機(jī)、刮板機(jī)、皮帶輸送機(jī)等設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征、功能特點(diǎn)、運(yùn)行方式以及適用特點(diǎn)有基本了解。對掘進(jìn)工作面在掘進(jìn)前的準(zhǔn)備工作即：①敲幫問頂，清理浮煤和浮矸；②測量迎頭的巷道寬度和高度尺寸（本處可以使用激光測距儀）；③測量錨桿扭矩；④檢查機(jī)器是否存在等一系列操作的原理、步驟以及不當(dāng)操作產(chǎn)生的危害有一定認(rèn)識。對掘進(jìn)工作面的巷道支護(hù)方式，臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)的基本概念、各自特點(diǎn)、適用條件以及支護(hù)流程有大概的認(rèn)知。對掘進(jìn)工作面支護(hù)質(zhì)量檢測，明確設(shè)備檢測和礦壓監(jiān)測的重要性及操作流程有基本的了解。對掘進(jìn)工作面的應(yīng)力分布特征、礦壓顯現(xiàn)特征及礦壓監(jiān)測方法有一定的知識基礎(chǔ)。