矿山综合实训室建设方案的设计

狄常馨 尚长春 柴 钰

西安科技大学工程训练中心 陕西西安 710054

矿山综合实训室建设方案的设计

狄常馨 尚长春 柴 钰

西安科技大学工程训练中心 陕西西安 710054

为了弥补本科教学工程实践环节的欠缺，深化“厚基础，宽口径”人才培养机制，结合多年办学经验，工程训练中心拟建设矿山综合实训室。在前期调研基础上，从建设目标、建设思路两方面对拟建实训室进行定位。提出了建设方案，由系统性演示教学、具体实践教学、供电安全培训三部分构成，重点阐述了每部分的实训内容以及实训特色。以工程意识、工程实践能力、工程素养三方面的培养为目标对方案进行了评价，证明其可行性。

工程训练；实训室建设方案；矿山供电

1 建设背景

近年来随着我国经济发展方式的转变，针对煤炭企业要求其生产环节做到节能减排，为了实现这一目标，企业应坚持走技术创新之路；同时煤矿井下特殊的作业环境以及工作方式，没有科技作支撑，安全生产便失去保障。因此针对煤炭行业的安全生产、高效生产、节能生产，科技创新是具有现实意义的。作为致力于人才培养的高校在这方面有着不可推卸的责任，针对本科教学，培养具有初步工程实践技术的毕业生，为科技创新奠定基础是高等工科类院校教育的任务。

自建校以来，学校每年培养大批毕业生前往全国各大煤矿就业，为了坚持我校一贯秉承的办学特色，以向学生提供一个实践的平台为目的，借助该平台一方面加强学生对煤矿各生产环节、供电环节系统性的认知，另一方面通过实训进一步提高学生的工程实践能力，培养其工程意识、工程素养。工程训练中心拟建设矿山综合实训室，使学生不出校门即有机会接受工程实践，真正做到理论联系实际，最终缩短从学校到工作岗位的过渡期。

2 建设定位

通过前期的调研以及结合工程训练中心的教学模式，对矿山综合实训室从建设目标、建设思路两方面进行定位：

2.1 建设目标

工程训练中心是面向全校本科生而设立的，是为其提供工程背景下实践教学的重要载体。[1]矿山综合实训室的建设首先应能够实现实践教学这一特色，在实践过程中培养学生的工程意识；其次应遵循“厚基础、宽口径”的人才培养机制[2]，由于实训授课对象专业背景的差异，实训内容应首先保证基础性、系统性。

2.2 建设思路

以建设目标为指导，在避免重复建设的情况下，对拟建实训室建设思路做如下要求：(1)整个建设应以矿井安全生产为背景，以现代化矿井供电模式为切入点而展开。(2)将实训室规划为3个区域，依次为侧重系统性的演示教学区、具体实践教学区以及多媒体案例教学区。作为一门实训课程，每个教学区应能实现互动教学功能。

3 建设方案

依照上述建设思路，将方案划分为三部分，其中，第一部分以矿井安全生产为背景，建设现代化矿井供电模拟系统，该部分意在培养学生建立一个从井上到井下的系统性矿井供电模式。第二部分突出实践操作能力的训练。通过向学生提供矿井供电各环节中具有代表性的电气设备，安排学生完成对设备的结构、接线方式、功能的实践，有助于其对设备制造过程中原理性的理解，同时弥补了校外实习只许看不许动的缺陷。第三部分以介绍供电安全知识为主，帮助学生理解供电可靠性在安全生产过程中的重要性。

3.1 矿井供电模拟系统的实现

该部分侧重于系统性，欲呈现一个典型深井供电系统(如图1所示)，一般的供电模式为：地面变电所—井下中央变电所—采区变电所(移动变电站) —工作面配电点。[3,4]考虑到现有实训室面积有限，决定利用成比例缩小的沙盘模型实现对深井供电系统的模拟。以图1为模板，设计一个双层供电模型，以演示教学为主。为取得较好的演示效果，对模型做以下4点要求：

(1)每条支路的负荷应进行动态模拟，即要形象展示出负荷的工作方式。

(2)对于安装于柜内的供电设备以及配有隔爆箱的矿用电气设备应将其外壳用透明材料制成，便于学生观察设备的内部构成。

(3)对于处于工作状态的支路与非工作状态的支路应使用不同颜色的指示灯加以区分。

(4)整个模型纵向上分为两层以区分井上工作面与井下工作面，在每一层中对于不同电压等级应明确标示。

图1 深井供电系统模式

3.2 设备实训的实现

为了突出矿山综合实训室对于学生工程技能的训练，该部分以学生动手拆装设备、完成设备内部接线、掌握其操作方法为主。通过训练加深学生对设备制造过程中原理性的理解，有助于其创新。在相关课本上关于该部分知识的讲解均是配有设备剖面图、电气接线图以及大量的文字。[5,6]由于设备内部所含元件较多，结构较复杂仅靠课本教学的方式收效欠佳。为了弥补该缺陷，学院组织学生进行校外认识与生产实习，由于在现场运行中电气设备都是禁止随意触摸的，对于高压电气虽然有专人讲解，学生需退到安全距离外观察，导致其对于设备内部结构、接线方式、具体动作机构等的了解还是不够清晰。而对于井下电气设备的工作方式，由于工矿企业一般严格禁止非工作人员下井，因此学生更是甚少接触，方案第二部分的实训环节正是针对该教学缺陷而建设。以矿用智能真空馈电开关为例，为学生提供不仅有设备实物还配备相应的模型设备学习。如图2和图3所示，分别为一种矿用隔爆型智能馈电开关的模型图片与实物图片。基于上述2种设备，可开展的实训内容有：

(1)结构认知实训：基于模型对开关的内部结构，接线学习掌握；(2)工作原理认知实训：基于模型清楚理解开关动作机构的工作原理；(3)工程工艺认知实训：基于实物了解设备防爆工艺的设计与实现；(4)创新设计实践：针对开关通信与保护功能的实现，可在实物上进行相关的创新实验。

通过以上四方面的训练真正做到了学生与设备的“零距离”接触，使其从结构布置、设计原理、操作方式等不同角度更进一步的对设备掌握，为其以后在现场工作奠定了基础。同时在实训内容上，针对每个设备特意安排出厂检验说明的学习环节，目的是让学生从工程的角度去体会、理解一个合格电气设备需符合的标准，树立工程规范意识。整个实训环节体现了工程训练中心不出校门即可接受工程实践的宗旨。

图3 一种矿用智能馈电开关实物

拟建的矿山综合实训室实质是围绕煤矿企业如何利用电能完成生产而展开的。电能作为我们日常生活中不可或缺的能源，由于其本身具有危险性，因此对于电能的使用应严格按照规程执行。方案该部分引入多媒体案例实现PBL(problem-based learning，以“问题”为基础的学习)教学模式[7,8]，所选案例应侧重反映供电安全的重要性，以学生为中心对案例进行分析、讨论。最后对人身触电的危险性、触电的预防方法、触电后的急救处理三方面知识，以及生活中的一些用电常识进行普及。通过该部分的学习，培养学生建立起一个安全用电、合理用电的意识。

4 结束语

2011年下半年，我校成为教育部第二批“卓越工程师教育培养计划”高校，实施“卓越计划”是我国高校工程教育的一场深刻革命以及人才培养的深度改革。在培养方案的制定中应遵循培养学生的“工程意识、工程实践能力、工程素养和工程创新”这条主线。[9]拟建的矿山综合实训室方案在突显我校办学特色的基础上，首先实现了系统性地向学生展示一个完整的矿井供电模式，其次以向学生提供工程实践机会为目的，在实践的过程中逐渐树立起工程意识，培养其工程素养，通过实践充分掌握现有设备的设计机理，最终做到学会从工程应用的角度去思考现有技术优劣，为工程创新奠定基础。对于工矿企业安全生产为其根本，方案最后落实在供电安全知识的培训。整个方案以煤矿生产为背景，从系统到具体实践，从对设备的功能熟悉到其内部结构、接线方式、操作机构以及控制原理的具体实践学习，从宏观到微观，方案实现了预期的建设目标。

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[5] 唐轶.矿山电工学[M].北京:中国矿业大学出版社,2010.

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[8] 魏建玮,王珂.项目教学法在“电气控制技术”课程中的应用[J].科技资讯,2009(2):191.

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Design of Construction Scheme on Mine Comprehensive Training Room

Di Changxin, Shang Changchun, Chai Yu
Xi'an University of Science and Technology, Xi'an, 710054, China

In order to make up for the lack of practice teaching link in undergraduate teaching, deepen “solid foundation, broad horizon of knowledge” personnel training mechanism, combine with years of education experience, Engineering Training Center plans to build mine comprehensive training room. On the basis of preliminary investigation, from construction aims and construction ideas, locating the training room. put forward a construction scheme, consists of three parts, which are systemic demonstration teaching, concrete practical teaching, power safety training, focuses on every part of the training content and training features. Aiming with engineering awareness and engineering practical ability, engineering literacy, have an evaluation on the scheme and prove it’s feasibility.

engineering training; construction scheme of training room; mine power supply

2014-09-29

狄常馨，硕士，助理工程师。尚长春，硕士，高级工程师，西安科技大学工程训练中心主任。