1.不同管理水平均适用。
1.1对那些管理水平较为落后的企业中应用工业工程时,可以采取工业工程的技术,根据相关规定,并结合煤矿实际开采的条件以及工程的内容,还有系统以及工艺方面的要求等。合理优化并分析工人操作流程,提供帮助给编制的作业规程,对于基础设施布局要进行进一步的优化与分析,并深入研究危险性作业的具体动作。
1.2对那些管理水平较为先进的企业中应用工业工程时,在基础工业工程作为基础的前提条件下,采取具有现代性的工业工程相关的技术与方法,可以将计算机和无线通讯以及系统优化等技术综合的运用到生产中,对其进行监控,不管是在井下或是在的井上的作业人员,对其行踪进行监控,这样随时掌握作业的状态。另外,采取是计算仿真的技术,模拟其煤矿中潜在的危险以及有害因素造成的严重后果,进而提供具有针对性对策给安全管理。
2.不同管理层次均适用。
2.1煤矿宏观管理的层次,工业工程可以帮助管理者规划安全管理和投入的安全费用,并预先分析能够取得的效果。从而做到未雨绸缪,避免在今后的工作中走弯路,同时还可以以较少的安全投入达到最好的安全效果。对于一个安全生产的周期内整体的安全状况进行分析与把握。
2.2煤矿微观管理的层次指的就是具体的对安全的管理,例如识别现场所存在的安全隐患,以及纠正不当或不规范的人工操作,作业的流程更加合理,配备安全生产的措施要具有合理性,制定合理的安全质量标准,以及制定作业的规程,这些都可以通过事业工程采用而实现。
3.不同工作场合均适用。
3.1生产现场,由于煤矿生产具有较多的系统,同时涉及到较多的设备与设施,并且具有较为复杂的生产环境,生产工艺的流程以及工种都相对较多,若缺乏合理的规划与管理,十分容易发生安全事故。采取5S这一基本管理的方法与理念优化其现场管理,将不必要的杂物清除,保证现场整洁有序,从而确保安全的生产并提高其工作的质量。
3.2辅助服务部门,对于辅助服务部门也需要采用工业工程的技术理念与方法,优化并改善其各自的系统,从而保证能够顺利的进行生产。
3.3相关人员的培训与安全教育,因为煤炭生产具有高度的危险性,可以采取应用工业工程的培训以及安全教育,通过工业工程中的方法对于培训的计划进行合理的安排,同时采取分层培训的形式,尽量投入较少的经费以及工作量,并达到最佳的效果。使员工对工业工程中安全思想以及方法和效率有一个全面的认识,能否发现工作中存在的问题,识别存在的安全隐患,通过工业工程中的方法将安全隐患消除,从而使其安全的生产得到保障。
4.不同的管理对象均适用。
4.1设备设施的管理,煤矿生产中所用的设备与设施具有安全保障以及生产的功能,对其进行管理时必须根据相关规定的基本要求,并融入工业工程管理的思想及方法对其安全设施和设备进行管理,这样可以将其安全设备与设施进行合理的布置,使其安全以及经济效益得到最大程度的发挥。
4.2管理生产环境,由于我国大部分的煤矿生产都受到多种因素的影响,在生产的过程中应该将工业工程技术与煤矿安全专业技术想结合,尽量消除其影响因素,优化并治理作业的环境,从而取得理想的效果。
4.3管理煤炭安全的标准化以及基本标准,想要实现煤矿的安全生产,必须采取精细化管理的模式,这种模式必须将安全管理的质量标准化作为基础。所谓安全质量的标准化就是在煤矿企业生产以及经营活动的过程中实行质量标准化的工作,对于安全教育的宣传,排查隐患,反馈并统计信息,以及事故抢险和防险与处理等方面均建立工作规范以及责任制度和管理的质量标准,同时还要保证其执行的严格性,这样可以逐渐减少并避免,甚至消除安全事故的发生,使其始终处于安全生产的状态。
4.4管理安全投入的资金,对煤矿安全进行管理必须要投入一定的安全资金作为保障,最后这种投入会转化为矿煤安全的成本,煤矿实际的生产中,由于安全保障度较差,导致事故频频发生,造成巨大的损失。因此,客观上需要一个安全保障度。采取工业工程思想以及理论的方法,从而达到安全保障的水平的前提条件下对安全投入成本进行合理的控制。
4.5管理安全信息,在管理煤矿安全中占有重要的地位,因此,必须建立安全信息管理的系统。通过结合工业工程技术与计算机技术建立安全信息管理系统,可以使对与生产系统进行合理的调度和追踪以及发现错误操作行为,还有对于安全隐患进行识别和提示必要物料的缺少这些功能得以实现,从而及时的做出应对的措施。
5.不同管理阶段均适用。
5.1工业工程基本的原理与方法运用在安全管理的设计以及规划中,对于同一生产周期内每个环节所应采取的管理措施和手段通过统筹的考虑进行规划并设计。这样才能有效的降低成本并提高生产的效率。
5.2预防并控制生产过程中的安全事故,采用工业工程的发现以及分析问题这种方法,事先预防可能发生安全问题,使其事故发生的根源在萌芽状态消亡。工业工程特有的手段可以看出、问出、实践出、变换角度找出、挖掘出问题的所在,从而发现存在的安全隐患。并结合煤矿实际,制定整改隐患的措施,并付诸于实际的行动。
5.3安全事故发生时采取的应急救援,工业工程对组织优化的理论与方法,建立救援指挥的中心,启动应急救援的预案,对于救援的物资以及救援人员,组织其进行迅速且有效的实施救援,降低生命以及财产的损失。
二、结语
(一)资源浪费现象严重
虽然我国目前已经出台了关于煤矿行业相关的法律法规政策,但是在实际运作中很多煤矿企业并没有严格按照法律法规制度执行。同时,煤矿企业一直以来都没有进行系统的管理以及长远的规划,生产经营目光短浅,一味地强调提高生产经济效益,并没有考虑到有效利用资源,导致大量资源浪费。有的煤矿开采企业存在非常严重的乱采乱挖现象,在工程开采过程中也没有制定严格的管理制度加以约束,这种粗犷式管理严重破坏了煤矿资源,不仅会对煤矿企业发展造成直接的影响,也会不断减少整个社会的内部资源。
(二)随意排放煤矿生产废物,导致严重的环境污染
在煤矿开采过程中常常会产生甲烷气、污水、矸石等大量污染物,如果长期不处理这些废物,直接堆放废物的话很容易污染周围的生态环境,也会增加安全事故发生风险,不仅会威胁到人们的健康,也会严重影响工程质量。
(三)大力开采煤矿,导致生态失衡
在开采煤矿的过程中,主要是地下作业,长期在地下开采会使地表出现一定的塌陷。而且,有的煤矿企业在开采过程中并没有考虑到环境保护问题,过于注重经济效益,这种轻环境、重生产”的开采模式很容易污染河流,使植被枯死,对于自然生态系统平衡会有严重的影响。
二、促进煤矿行业可持续发展的建议
(一)从经济上促进煤炭行业可持续发展的建议
1.优化产品结构以及产业结构
煤矿企业应转变传统单一的煤炭生产结构,不断丰富矿区的产品、产业结构,朝着资源综合开发利用以及发展、煤炭深加工等多种方向发展。可以充分利用煤炭资源的自身优势,通过多样化方式(比如下游产业企业联营、多元持股、吸收外资支持等)大力发展煤-建材”、煤-焦”、煤-化工”、煤-电”等一些附加值较高、耗能较大的产业,实现煤矿企业经营发展的多元化,也可以慢慢延伸产业链。这种多元化经营发展模式实际上也是将资源优势转变成经济优势,这是将煤矿行业转变成非煤矿行业,将产业经营转变成资产经营,确保矿区健康、稳定、可持续发展的主要战略。
2.建立一套系统的现代营销网络体系,增强企业营销管理能力
煤炭企业应明确当前自身拥有的优势或者未来可能拥有的优势,找准自己的发展市场,争取将自身优势发挥到最大限度,获取最大的盈利,从而促进企业的可持续发展。为了实现这一目标,煤矿企业有必要建立一个高效、灵活的营销组织,同时应培养一支综合素质较高的营销人员队伍,不仅掌握多种营销技巧以及相关的专业技术理论知识,同时也精通法律法规以及经营核算。其次,煤矿企业应制定一套有效、科学的营销政策,选择一种快捷、畅通、安全的营销渠道。另外应该建立高效的信息交流平台,全面收集关于产品市场以及营销的信息,加强对相关信息的处理、分析,及时、准确把握市场发展动态,为企业管理者决策提供科学、有力的证据,尽可能避免决策风险,进而提高企业市场竞争实力。
(二)加强科技创新实现煤矿企业可持续发展
传统煤矿开采技术较为落后,这样不仅会对自然生态环境造成严重的污染,煤矿资源开采效率也不高,在当前高科技不断发展、创新的社会背景形势下,如果煤矿企业不积极创新、改造煤矿开采技术势必会被市场淘汰。为了确保煤炭行业的可持续发展,煤矿企业应不断创新、改进煤矿开采技术,提高煤矿开采工程的科技含量,进而促进煤矿经济的可持续增长,推动我国煤矿行业的健康、和谐发展。
(三)从资源角度实现煤炭行业可持续发展的建议
在煤矿开采工程中主要采用放顶煤综采开采方式,但是由于放顶煤综采的特点,导致工作面采出率相对低下,为此,煤矿企业有必要进一步优化放顶煤综采工艺,将综放工作面的几何尺寸适当进行调整,使初、末采以及端头的损失率尽可能降低。同时还应该进一步优化生产装备的条件以及生产工艺的方式,尽可能避免工作面端头顶煤的损失。其次,煤矿企业应想方设法将生产过程中的废弃物变废为宝,经过相关的加工处理后使其成为有用产品,形成煤矿资源的可循环利用。
(四)从环境角度实现煤炭行业可持续发展的建议
[关键词]矿业系统工程;发展趋势;前景展望
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.23.061
矿业系统工程是系统学科同矿业工程学科所结合而形成的学科,随着经济发展推动下的信息技术得到了快速有效的管理与发展,使得在矿业系统研究方面的成果得到有效应用,进而作为整体性的分支而发展完善。在基本的发展应用中,实现自身的发展实现和应用,并遵循实际的发展应用中在未来建设中的整体发展趋向,实现系统化的有效提升,并在时代的发展下完善自身系统的科学合理性。
1矿业系统工程概述
矿业系统工程是具有综合性的一门新兴学科,具体而言,系统工程是一门在组织管理方面进行管理的技术。单纯地就矿业业务系统来看,矿业系统是其具体的研究对象,进而开展合理有效的规划、设计、研究、制造和使用以及试验,并通过具体的应用将整体性的系统进行涉及和分析以及控制。
矿业系统工程中具有和矿业发展相关的多个系统,可以概括到矿山管理和采矿工程以及矿业经济系统等多方面展开有效性的管理和研究,并实现该系统工程和矿业工程的有效结合,以为采矿业的发展提供有效的研究依据。就20世纪60年代的计算机发展来看,处于发展前期的计算机技术呈现快速发展的整体趋向,并实现了在基本原理中的应用中和计算机技术的有效结合,实现整体技术的综合性发展和应用,实现更加快速的发展途径和成果研究。而今,在历经近半个世纪的发展中,矿业系统工程已经成为全新发展中的全新的学科分支和技能研究,使得其本身逐渐发展成熟和完善。
2矿业系统工程的发展趋势
矿业系统作为一门新兴学科,需要在具体的发展过程中遵循采矿工程的内在性规律,运用专业化的技术将采矿系统中的问题不断地管理和优化。另外,在具体的发展中,需要和现代化的计算机发展技术和数学理论相结合,实现几何和理论方面的优化。
2.1实现跨学科的管理配合,开展多样化的研究
矿业系统的决策不仅需要依靠单一性的学科和方法,需要涉及多方面的管理和技术,以保障研究的多样性。比如露天矿的电铲――卡车调度,就其本身硬件设施而言,涉及无线通信和GPS以及计算机技术,而软件方案则有线性规划、数据处理和平差测量以及动态规划等。这就需要运用综合型的研究方法来实现综合性工程课题的解决,明显体现了系统工程现代化的特点。
2.2保障多项目的合作,进行大系统的开发
矿业工程在具体的系统结构方面具有多环节和多层次的特点,这就需要在进行具体优化时从整体性上全面出发。并在传统的单项优化的基础上实现整体视野的扩大化,使研究工作能够有范围更加广泛的对象。这个环节最为重要的是矿山决策系统的开发,展现更高层次的管理水平和整体层次。
2.3实现系统技术的优化,并趋于使用
在早期的矿业系统工程建设中,人们逐渐学会了通过运筹学来实现采矿环节的最优化解决,但是,在实际的应用中却还是会出现偏离。在行业的建设中,通过CAD技术的科学有效应用以及计算机和网络技术的合理支撑,使得传统化的工艺实现了完善发展和整体优化,但在逐渐的发展中却出现了整体目标偏移的现象,这就需要从实际出发,在人机相互结合的方式下实现管理决策的整体优化,并使得作业自动化程度有效提升,优化的前提下,实现整体作业的可操作性。[1]
2.4在社会经济和科学技术的发展下,应用新兴的技术
矿业系统工程因为自身学科的综合性,在不断的发展中从其他的学科中汲取经验和养分,并且在前期的发展中,模糊数学和人工智能在采矿系统中的应用广泛。而近年来,在科学技术的不断发展应用中,全球定位系统技术、遥感技术、虚拟现实技术、地理信息系统等实现了在矿业中的广泛应用,使得在全新的技术和学科指引下,有效地推动了采矿工程的全方位发展。
3矿业系统工程的前景展望
3.1计算机技术的影响力不断增强
就矿业系统的整体发展而言,计算机技术在其行业内的应用已经快接近半个世纪的时间,就这样的整体形势而言,可以清楚矿业系统工程未来的发展趋向必然离不开计算机技术的应用。而且,近年来,随着计算机技术的迅猛发展,实现矿业系统中计算机技术的应用,能够使其整体性的广度和宽度得到持续的增强,完善整体性的系统发展。
3.2研究内容逐步深化
在矿业系统的发展中,研究对象不断地拓展和增加。就当前状态而言,其研究内容所涉及的领域深入到诸多的行业,并且在呈现外延,使得在技术研究方面的内容不断增加和深化。另外,矿业性的研究课题不再局限于传统性的单一且局部的领域,实现了层次的多样性和目标系统的综合性,并使得整体性的分析决策能够有效的确立和实施。[2]
3.3实现采矿工程的实践与理论相结合
就未来的发展趋势来看,矿业系统工程的研究成果在朝着现代商业性地现代化建设发展方向运行,以在当前的经济发展环境下能够更好地实现矿业领域各项产品的应用和推广,而且在当前社会发展推动下快速发展的计算机技术支撑下,使得越来越多先进的理论研究和软件开发在各方面的应用更加侧重于对用户的方便和快捷,这表明在未来的发展中,矿业系统化的发展已经趋向于对用户的整体性和现代化服务。就矿业系统工程的整体发展而言,因为在我国长久发展的传统化限制,使得在具体运行中还是存在着同现代化的发展要求所不相适应的环节,这就需要对具体的运行环境有明确的认知,然后针对性地进行问题分析和策略解决,并在全新技术和理论的支持下寻找实践研究活动的突破点,强化实践活动同相关理论的有效结合。
3.4计算机技术的可视化功能将得到广泛的应用
就矿业系统的未来发展而言,计算机的可视化功能将得到广泛性的应用,这需要实现矿业工程整体设计成果的直观性展示。未来通过矿业工程设计的交互式应用,在更为先进的技术支持和管理下得到更为广泛的应用。[3]
3.5实现优化方法的合理建设
在矿业系统工程的发展应用中,将非严格的优化方法实现有效的应用,如系统模拟和计算机辅助设计等以及具有最优化的数学性质的非严格优化法,并在实现二者有效结合的基础上,将决策论和图论以及数学规划等严格优化方法,得到有效的结合,实现最优化的扬长避短,并成为未来矿业系统工程的发展趋势。
3.6实现学科化的有效结合
在未来采矿事业的发展应用中,会出现边缘叉学科和新兴学科的发展和深化,并在应用的过程中实现跨学科的联合研究,为应用提供更加综合性的技能管理,实现整体活动的最优化。
4结论
综上所述,矿业系统作为新兴型的发展学科,强化了在各个环节的综合型发展与研究,并且在实践活动中得到有效证实,明确了其在实际发展中的重要性和合理效用。并且在对实际发展趋向进行研究的基础上实现了对未来整体发展的展望,实现了行业综合性中工程同系统工程的整体性结合,并且为整体矿业经济的发展和整体经济效益的提升展现出了自身的优势和作用。
参考文献:
[1]张幼蒂.矿业系统工程的发展与展望[J].金属矿山,2003(1):1-3,10.
关键词采矿工程核心课程建设管理
中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1002-7661(2012)13-0010-02为了充分调动高校的积极性、主动性和创造性,推进培养模式、教学团队、课程教材、教学方式、教学管理等专业发展重要环节的综合改革,形成一批教育观念先进、改革成效显著、特色鲜明的专业点,促进高等学校人才培养水平的整体提升,教育部下发了《教育部关于启动实施“本科教学工程”“专业综合改革试点”项目工作的通知》(教高司函〔2011〕226号)。根据“通知”要求,河南理工大学采矿工程专业立即启动了专业综合改革。
本次专业综合改革着重从教学团队、课程与教学资源、教学方式方法、实践教学环节、教学管理等五个方面进行建设,而核心课程群的建设与管理是这五个方面必须考虑的问题,是关系到专业综合改革成效的关键,因此,本文拟对河南理工大学采矿工程专业核心课程群建设与管理方法进行探讨。
一、采矿工程专业特点
河南理工大学是我国历史上第一所矿业高等学府和河南省建立最早的高等学校。采矿工程专业是学校的传统优势专业,为河南省名牌专业、部级特色专业,拥有采矿工程专业部级教学团队和两门部级精品课程;2010年通过全国工程教育专业认证,2011年被教育部列入第二批“卓越工程师教育培养计划”试点。参与采矿工程专业综合改革试点的专职教学科研人员40人,其职称结构与学历结构如下图。
二、专业核心课程群建设与管理
(一)成立专业核心课程群教学团队
采矿工程专业核心课程群包括:《采矿学》《矿井通风与安全》《矿山压力与岩层控制》《井巷工程》《矿山岩石力学》和《开采损害与保护》等。围绕专业核心课程群,根据主干课程的性质和起居室课老师的研究方法,建立“采矿学课程群教学团队”“开采损害与保护课程群教学团队”“矿山岩层控制课程群教学团队”“岩石力学课程群教学团队”“矿井通风与安全课程群教学团队”等五支课程群教学团队,每个教学团队设有负责人,负责根据课程体系和培养计划要求,团结带领团队成员,搞好该课程群的教材建设、理论教学、实验教学、课程建设、教学方法研讨与改革、教学资源上网,加强课程的协同开发,促进开放共享。
(二)突出专业主干课程的核心地位
结合每门专业主干课程的现有基础和教学资源条件,有针对性地对专业核心课程群进行建设。
1.采矿学课程群与教学资源建设
采矿学课程群教学团队主要承担河南省精品课程《采矿学》《专业导论》《煤矿发展新技术》等课程与教学资源建设。该教学团队由12名教师组成,其中教授4人,副教授4人,高级工程师1人,讲师3人。省级教学名师2人,部级、省级精品课程负责人各1名。
结合“卓越工程师教育培养计划”,《采矿学》课程重点从以下几个方面进行建设:
(1)自主开发“《采矿学》三维数字化教学课件”,促进教学手段与教学方法的改革。
(2)把本课程建设成为优秀的视频公开课,将全部课程资源和教学录像上网,供本校及外校学生、煤矿技术人员和工人远程学习。
(3)开发毕业设计网上指导系统,提供多个真实的矿井设计范本和最新的规程、规范等,设置师生交流平台,随时解决毕业设计过程中出现的问题,提高毕业设计质量。
(4)建设“《采矿学》3D辅助课堂教学和实验教学实验室”、“采矿工程专业三维虚拟仿真实习实验室”和“煤矿综采工作面高仿真实验室”,帮助学生尽早建立起稳固的空间概念,理解和表达煤层与岩层、煤层与煤层、煤层与巷道、巷与巷道之间复杂的空间关系。
2.开采损害与保护课程群与教学资源建设
开采损害与保护课程群教学团队主要承担国家精品课程《开采损害与保护》课程与教学资源建设。该教学团队由5名教师组成,其中教授3人,副教授2人。该课程的建设重点为:
(1)实现双语教学,引入国内外先进的教学理念。
(2)及时把教改教研成果引入到课堂教学,形成一套以案例教学、启发式课堂教学为主,以课堂讨论、师生交流、习题课、多媒体演讲、网络教学等为辅助手段的多元化教学模式。
(3)修订出版《煤矿开采损害与保护》教材,出版双语教材《MiningdamagesandProtection》,出版译著《SurfaceSubsidence》。
(4)开发设计上覆岩层“两带”高度模拟等三个教学实验。
3.矿山岩层控制课程群与教学资源建设
矿山岩层控制课程群教学团队有9名专业教师,其中教授2人,副教授5人,讲师2人,主要承担《井巷工程》和《矿山压力与岩层控制》的教学任务。其建设与改革的重点如下:
(1)矿山压力可视化教学改革。采用Itasca系列软件(FLAC3D、UDEC、3DEC、PFC软件),将枯燥的矿山压力理论转化为能够看到的矿山压力显现过程,生动形象的展现其中蕴含的矿山压力原理,让学生深刻了解矿山压力原理与控制手段与方法。
(2)开发《井巷工程》三维仿真教学课件。利用虚拟现实技术,开发相应的三维仿真课件,让学生亲自上机操作,变枯燥乏味的文字讲解为身临其境。
(3)推行矿山压力和井巷工程案例教学法。
(4)加大《井巷工程》精品课程建设,搞好《矿山压力与岩层控制》视频公开课建设,将课程的全部资源和教学录像上网。
4.岩石力学课程群与教学资源建设
岩石力学课程群教学团队主要承担《岩石力学》《土力学》课程的建设与改革。该团队共有7名教师组成,其中教授(教授级高工)3人、副教授2人,讲师2人。根据《岩石力学》课程特点,教学团队坚持“着眼工程,立足试验,讲授理论,补充文献”的教学思路,从以下方面对课程进行建设:
(1)形成实验教学和课堂理论教学为主,视频及虚拟现实技术教学为辅的教学模式。
(2)进一步完善电子教材上网、网络课件上网、教材配套CAI课件上网。
(3)进一步完善网络环境下的试题库和交互式测试系统,改进网络交流和答疑平台;对网络课件进行修改、完善和提高,将课程教学团队成员的教学录像上网。
(4)对全部网站内容进行升级,形成共享资源丰富、示范性强、应用效果好、推广价值大的精品课程。
(5)出版具有实践特色的《矿山岩石力学》教材。
5.矿井通风与安全课程群与教学资源建设
矿井通风与安全课程群教学团队主要承担《矿井通风与安全》和《瓦斯地质和瓦斯治理》的建设任务。目前,该团队共有5人,其中教授3人,副教授2人。结合“卓越工程师教育培养计划”,《矿山通风与安全》课程的建设重点是:
(1)适当增加矿山安全技术和现代化管理方面最新科研成果,并补充实际案例,形成配套的案例课件。
(2)结合目前煤矿生产自动化、机械化、集约化、智能化的发展方向,注重充分利用信息化技术,适当调整课程内容和结构,完善课程课件。
(3)将科研成果转化为课程教学内容,采用启发式、讨论式和探索式等教学方法与CAI相结合的教学手段,达到形象、直观、生动,做到重点突出,难点突破,教学质量较高。
(三)专业核心课程群教学团队管理
1.运行与激励机制
针对成立的“采矿学核心课程群教学团队”等五个教学团队,制订科学的团队管理制度,明确团队负责人及团队成员的责任与任务,明确课程建设目标,制定量化考核机制和奖惩办法,鼓励优秀教师主动多为本科生上课,作为本科生的四年指导教师,提高学生的培养质量。
2.经费保障
1.1VRML技术
微软开发系统利用虚拟现实建模语言软件与全景图制作工具Sky-Panit软件(可在http:Msys.topcool.net的站点进行下载)相配合进行虚拟现实模拟。当然了,在模拟之前要用Pho-toshop准备好显示图像,这种方法简单更容易掌握。但是对于简单的模拟对象仍然时受到很大限制的,要是带宽不够,还需要下载插件浏览。所以有待提升的方面包括:真实感的改善、文件量过大和交互性的加强等。
1.2Viewpoint技术
Viewpoint技术是在完全互动的功能体系中利用真正的3D模型所建立的,可以将照片创立成具有真实效果的3D影像而且还可以还原现实中的真实模样。所以,解决窄带网最好的方案之一便是视点技术。
1.3可视化编程软件
可视化编程软件的使用,更专注于用户友好的界面和提供客户交互更简便的平台。使用VC、C++、VB、Vpro等软件作为开发的平台,用Autocad勾画对象轮廓,用Potoshop进行渲染,采用Exceel显示图表,用Access储存数据,用flash作片头动画。2.4flash技术导入flash的序列照片是经过从不同角度处理之后形成的,将处理好的照片在flash中制作成MC,通过AC-TIONSCRIPT按钮进行对MC的控制播放,从而达到物体可以前后左右旋转的特殊效果,另外还可以加入鼠标交互和缩放图像的功能。这些文件小、形式新颖基于二维应用程序,因此在网上的得到广泛的应用。2.5JAVA技术(360b环视)能够轻而易举的创立360B的真实物体,显示场景,并且能模拟三维空间的技术,唯有JAVA技术了,JAVA技术产品可直接访问浏览器,不需要任何插件。
2展望可视化技术应用于矿业
2.1在采矿设计中的具体应用
矿业设计研究最关键的环节是采矿设计,采矿设计、矿山后续的生产模式与经济效益是直接挂钩的,一旦采矿设计不够精确,就可能引发许多不必要的麻烦和巨大的经济损失。而采矿设计是一个烦琐的过程,所涉及的数据也是极为庞大的,容易顾此失彼。在此之前便有许多应用程序,但都只能解决某一方面的问题,而解决不了其他可能出现的问题。这时非常不利设计的。因为设计需要统筹大局和不断的修改数据。因此在矿业中应用可视化技术是必然趋势,它能够将矿业工艺化的各个环节编制成友好界面,创立一个交互性更强的可视化设计系统,方便设计者分析和考虑全方面因素,同时,综合的可视化系统能够自动完成常规的设计,自动整理生成数据,简化了之前许多繁杂和反复的计算,提高设计效率的质量,解放繁杂劳动的设计人员,使之迅速的可以全面分析任何问题,使设计更为合理,自然的,这些需要国家重点扶持和投入以及各方面拥有综合知识的人才配合。
2.2在采矿施工模拟中的应用
若采用仿真技术或虚化现实技术模拟出采矿施工,便可将采矿开挖涉及凿岩爆破撬顶、通风、支护、出矿等多道工序考虑周全,预先逐步展示施工过程,从中发现问题和设计的缺陷,及时纠正,避免或减少施工中可能出现的问题以及设计上的缺陷。
2.3在成果展示中的应用
如今,通常使用图纸配以幻灯,录像等说明采矿研究的成果,然而,由于采矿设计的空间在地下,不是我们肉眼便可直观看到的,所以难以详细说明问题。如果我们采用可视化技术就能全面介绍地下空间的情况,详细展示了一些重要环节和关键工艺,从而使大众更直接深刻的认识其成果。
3结语
[关键词]岩土工程教学方法改革采矿工程
岩土工程是中国矿业大学(北京)采矿工程专业一门重要的本科专业基础课程。通过岩土工程课程的学习,使采矿工程专业的学生能够掌握岩土工程的基本知识和基础理论,分析岩土体的应力、应变、渗流变形和强度破坏的规律与特征,并能够运用岩土力学知识解决采矿工程中的一般岩土工程问题,为后续进一步学习矿山压力及其控制、井巷工程、露天边坡稳定等专业课程奠定基础。然而,在我校构建能源工业精英教育教学体系过程中,岩土工程课程传统的教学模式、授课内容和教学方法已不能适应新的形势要求。笔者结合该课程的特点和多年的教学实践,探讨了目前岩土工程课程教学过程中存在的问题,分析了岩土工程课程教学方法改革的思路。
一、岩土工程课程的特点
岩土工程是以岩(土)体为研究和工作对象,涉及岩体和土体的利用、整治和改造的一门综合性技术科学,广泛应用于市政、能源、水利、交通、航运、矿山、国防等领域。我校采矿工程专业开设的岩土工程课程横跨两大专业体系,内容涉及岩石力学、土力学及其相关学科领域,具有鲜明的专业特色,是采矿工程专业一门重要的本科专业基础课程。
1.岩石力学学科特点
岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石(体)的力学行为以及与力学有关现象的一门科学,亦即研究岩石或岩体在各种力场作用下变形和破坏规律的理论及其实际应用的科学。作为一种经历漫长地壳运动和地层演化进程而形成的地质体,岩体是一种被大量节理、裂隙切割包围而形成的极端不连续、高度各向异性的材料,具有非常复杂的力学性态。岩体中还存在地应力,岩体工程的开挖将引起地应力以变形能的形式释放,而这种“释放荷载”正是造成岩石工程变形和破坏的作用力。因此,岩体无论是自身结构,还是其赋存状况、赋存条件均存在大量的不确定性,在一定程度上不应被视为一种结构材料或荷载,而应将其看作一种能够承担荷载的结构,从“系统”的角度采用不确定性方法进行研究。
由于岩石力学研究的对象是工程环境下的复杂系统,目前还很难像其他学科那样,为学生提供一个完整的理论框架和思想来解决今后遇到的岩石工程问题。因此,在教学过程中,不仅要讲授岩石力学的基本原理,更重要的是要让学生利用这些基本原理去解决实际工程中的各种岩石力学问题,为培养具有创新意识和创新能力的高技能人才奠定良好基础。
2.土力学学科特点
土力学的研究对象是土体,是应用材料力学、流体力学、弹性力学等基础理论知识研究土的工程性质和解决相关工程问题的技术学科。学习土力学的基本理论,宜从研究土的物理力学特性着手。
土是漫长地质历史的产物,是多孔、多相的不连续介质,碎散性、多相性和地质历史形成的自然变异性是土体区别于其他一切介质的三个特性。土的三大特性决定了土力学的理论体系特征及其研究内容,即强度问题、变形问题和渗流问题。这些问题相互独立又相互影响,使得土力学的研究内容零散,各研究问题之间联系不紧密。为解决上述三大工程问题,形成了土力学的三大重要理论――强度理论、固结理论和渗流理论。这三大基础理论构成了土力学的学科骨架,是目前解决土工问题的理论基础,也是土力学的教学重点。
3.岩土工程课程特点
岩土工程课程涉及岩石力学、土力学及其相关学科领域,其研究对象和研究方法较其它课程相比,具有课程内容广泛、理论性和综合性较强、知识点多而杂、与工程实践联系紧密等特点,许多重要理论和定理公式多来源于实验和实践经验,缺乏严格的理论推导。大多数学生认为岩土工程课程比较抽象、难以理解,是一门比较难以掌握的课程。因此,为了提高岩土工程教学质量和教学效率,应研究这门课程的特点,采取科学有效的教学方法,引导学生尽快适应教学特点并更好地掌握课程要求的知识技能。
二、岩土工程课程教学存在的问题
1.课堂教学方法陈旧落后
岩土工程的知识体系相对比较零散,理论教学过程中容易感觉枯燥无味。由于受到各种条件限制,岩土工程课程教学大都以课堂讲授为主,忽视了学生创新能力的培养,致使教学效果大打折扣。
2.课程教学手段单一
一些教师在课堂教学中仍采用单一传统的黑板加粉笔的教学方式。虽然部分教师采用先进的多媒体教学手段,但没有合理地选择和利用,一味地追求用多媒体教学替代传统黑板式的教学方法,造成一些需具体讲解的基本原理和公式的推导过程被忽略,影响学生理解和掌握,教学效果也很不理想。
3.与专业的实践性脱节
岩土工程是一门必须密切结合工程实践的学科。然而,受资金、场地和工程条件等因素制约,岩土工程教学体系与生产实践缺乏必要的结合,将大部分时间放在岩土力学的理论教学上,忽视了与实际工程的联系,造成教学与专业的实践性脱节。
三、岩土工程课程教学方法改革思路
1.精心准备教案,充实课堂内容
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,而教案则是教师的教学设计和设想,教案编排和组织质量的好坏直接影响学生对教材内容的理解和把握程度。为了满足课程教学的需要,在充分掌握教材内容之后,要精心组织教学内容,编写教案,组织教学。教案应对每个教学环节进行精心设计,一份优秀教案应包括教学目标、教学重点、教学难点、教学过程、教学方法、板书设计、教具准备等内容,在每个教学环节设立创新点,让学生积极主动地学习。
兴趣是创造性思维发展的永恒动力,当代大学生对未知事物都怀有强烈的求知欲望,当面对一门新课程,他们会怀着好奇心聆听第一次课。教师在上绪论课时应巧妙设计教案,吸引学生注意力,进而激发他们的学习兴趣。在岩土工程绪论课的教学过程中,首先应阐明课程的任务和内容,在讲述课程内容的同时,列举一些近代或现代岩土工程中一些失败的和成功的案例,或是学生身边熟悉的工程实例,激发学生学习兴趣,甚至引发热烈讨论,让学生感觉到不是一些枯燥的理论介绍,而是与实际生产和生活紧密的联系。例如,通过介绍著名的法国马尔帕塞(Malpasset)拱坝垮坝和意大利瓦依昂(Vajont)工程大滑坡事故,阐述若对岩土力学缺乏足够的研究和认识,将会造成巨大的工程事故。
教学是一门艺术,如何在课堂上把精心准备的教案展示出来,这不仅取决于教案设计的好坏,还取决于教师的语言表达能力。岩土工程课程中有些内容比较枯燥、有些内容则难以理解,如何将这些内容讲的具有艺术性和趣味性是一个难题。教师在授课过程中要脱稿讲授,自信演绎;做到胸有成竹,思维敏捷;得心应手,运用自如;要充满激情,富有感染力;语速语调适当,抑扬顿挫;语言精练,通俗易懂。总而言之,课堂上采用生动的比喻和幽默风趣的教学语言,可以增加讲课的趣味性,活跃课堂气氛,并能调动学生的积极性,加深对知识的理解和记忆。
2.改进教学方法,培养创新思维
创新是知识经济的灵魂,在教学改革中应探索如何将创造性教育与创新能力培养充分纳入日常教学活动之中,通过教学体系和教学方法的改革与完善,实施启发式教学,培养学生创新思维和创造能力。
岩土工程是一门专业性较强的课程,作为采矿工程专业的专业基础课,又需要有一定的深度和广度。在以往的岩土工程教学模式中,课堂教学主要以教师讲授为主,学生被动接受知识,遏制了学生学习的主动性。为了改变这种状态,真正形成学生主动学习的气氛,就应改革原先的教学方法,根据课程的特点和教学内容的难易程度,采用启发式、讨论式、研究式等多种教学方法,培养学生进行创造性思维。例如,对课程的重点、难点部分,采取详细讲解的方式,通过一个或若干个设计实例或工程案例进行引入,引导学生对问题的思考和分析,有利于调动学生的主动性;在授课过程中适当引入讨论课的教学形式,通过让学生课前查阅资料、课上各抒己见、课后归纳总结,在争鸣中解决问题,调动学生学习的兴趣和热情,培养学生自主学习的能力。
3.采用先进技术,丰富教学手段
考虑到岩土工程课程的特点,使用传统的课堂教学方式,由于板书速度慢,许多重要的内容、复杂的公式推导、例题的讲解都很不方便,建议课堂教学采用以多媒体电子课件为主、黑板板书为辅的教学方式。精心制作的多媒体课件,图文并茂,表现力丰富,能调动学生课堂情绪,增加授课信息量。但由于多媒体课件授课内容多、信息量大、重点不突出,学生可能疲于抄笔记,影响了听课效果。将传统的“黑板+粉笔”教学方式作为多媒体课件教学的有效补充,可以及时解决课堂教学中出现的新问题,增强了教学的交互式,有效地抓住了学生的思路。
为了改善教学环境、丰富课程教学资源,还可以充分利用网络优势,提高学生的自主学习能力。例如,开发岩土工程课程的BB网络平台,在平台上放置各种教学资源,包括多媒体课件、授课录像、教学大纲、教学日历,自学指导等,还有课后自测题、师生讨论区、答疑区、通知等,形成网络“教”与“学”的集成环境。学生可以通过网络平台进行自学和自测,了解自己对课程的掌握程度,并能实现教学资源的最大程度共享;教师则可以通过网上答疑系统,及时回答学生提问,帮助学生巩固所学知识。
4.理论联系实际,加强实验教学
注重教学内容与科研成果的有机结合,以提高学生的专业素质和科研思维。教师在课堂上除按教学大纲要求讲授有关内容外,还可将自己的科研成果有机结合到具体的教学内容中,理论联系实际,让同学了解相关学科的研究动态和最新进展,以及国家、社会、生产各部门的需要,激发学生的学习热情。例如,将教师所承担的“张矿集团牛西矿立风井回风道破裂分析与防治”项目的研究方法、技术路线、机理分析、治理措施等作为岩土工程课程教学内容的补充,开阔了学生思路。
岩土工程是一门实验性非常强的课程。然而,岩土工程教学普遍存在实验设备短缺、实验场地不足的窘境,这就要求授课教师能统筹安排,做好实验教学工作。实践教学改革的思路是:把培养学生实验技能放在首要位置,虚拟与现实相结合,动手与动脑相结合。一方面,通过鼓励学生参加大学生创新性实验项目或参与教师的科研项目,将岩土工程的知识点融入到项目中,增强学生运用科学知识和方法解决实际问题的能力;另一方面,充分利用计算机仿真技术,采用数值试验的手段来弥补实验场地、仪器设备的不足。例如,利用ANSYS有限元软件或FLAC有限差分软件,在计算机上给学生演示标准岩样在单轴和三轴受压状态下岩石破坏的全应力-应变过程。
四、结语
岩土工程学科的特点,对岩土工程课程建设和教学改革产生深刻影响,不能采用一般力学学科思路和方法进行岩土工程课程教学。应采用多种教学方法和教学手段相结合的方式,激发学生学习的浓厚兴趣,解决岩土工程课程知识点多、概念抽象、内容枯燥的教学难点。注重将工程实际中遇到的问题引入课堂教学中,理论联系实际,丰富教学内容,培养学生分析问题、解决问题、独立思考的能力。
参考文献:
[1]刘开云,乔春生,刘保国.研究生岩石力学课程教学改革探讨[J].高等建筑教育.
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[4]刘开云,乔春生,刘保国.研究生岩石力学课程教学改革探讨[J].高等建筑教育.