矿山机械课程教学工作的几点研究

2016-04-08汪爱明

大学教育 2016年3期

汪爱明

[摘要]矿山机械是煤炭类院校的一门传统特色专业课程，在机械、采矿等专业的课程体系中具有举足轻重的作用。结合本校教学实践，针对现有教材落后于现场、教学方法照本宣科、实践环节形同虚设、考核内容单一和教学团队年轻问题，提出更新教学内容、创新教学方法、加强实践环节、完善考核内容和培养教学团队的具体措施，为完善矿山机械课程教学，培养面向煤炭行业的专业人才提供保障。

[关键词]矿山机械；教学方法；教学团队

[中图分类号] TD4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）03-0099-03

矿山机械是煤炭院校的传统特色课程之一。我校矿山机械课程主要面向机械、采矿等相关专业，内容分采掘机械、提升运输机械、流体机械三大部分，以讲授煤机装备的用途、工作原理、结构性能、选型计算等为主要内容。它能够为即将走向厂矿的大四学生提供现场矿山机械的预备知识，对于培养面向煤炭行业的专业人才具有重要的意义。结合我校教学经验，可以从以下五个方面完善矿山机械课程的教学工作。

一、更新教学内容

（一）存在的一些问题

1.教材内容落后

在煤炭行业的黄金十年里，矿山机械快速发展，自动化、变频、软启动等新技术不断得以应用，装机功率逐渐加大，自动化程度快速提高，正向大型化、高可靠性、智能化、信息化和绿色节能方向发展，可以说矿山机械的发展日新月异。

目前市面上可参考的矿山机械课程的教材不多，内容更新迟缓，不能及时追踪到最新的煤矿机械装备知识，大部分知识水平仍停留在上个世纪，远远滞后于现场，比如现代化矿井主副提升机基本都已采用电机直联主轴装置的拖动方式，而课本上还停留在电机+齿轮减速器+主轴装置的驱动模式；长距离、大运量带式输送机上采用的可控软启动装置CST已在现代化大型矿井中广泛使用，而我们的课本却只有传统的液力耦合器的相关内容。因此，按照课本进行课堂教学，只讲解老式的经典结构及工作原理，十分落后，跟不上矿山机械发展的步伐，导致生产实习中教师和学生发现“课本上讲的东西现场找不到，现场用的设备课本上却没有讲”。可见课本知识与矿井现场严重脱节。

另外，教材重点内容与煤矿生产现场不符，比如现代化矿井的新型压气机多采用离心式或螺杆式压气机，较少采用活塞式，而教材大篇幅介绍活塞式压气机的原理及结构，关于离心式或螺杆式压气机却一带而过；只介绍矿井主要通风机，而没有普遍使用的对旋式局部通风机；在流体机械内容中，没有介绍目前广泛使用的瓦斯抽放设备；液压支架的防倒防滑以及输送机的防滑问题比较重要，而课本对防倒防滑内容的介绍不是很详细。可见课本与现场联系不够紧密。

2.设计图不易将工作原理和结构组成讲解清楚

现有教材试图通过零件图、装配图和结构图来描述清楚矿山机械的工作原理和结构组成，往往比较困难。比如图1所示的L型活塞式空压机的结构图，没有经验的教师根本无法看懂，即使看懂了，也很难讲解清楚，更难让使学生理解。图2为其示意图，曲轴在电机的带动下以一定的速度旋转，通过连杆和十字头把转动变为活塞在缸内往复直线运动。以低压缸为例，活塞向右运动时，气缸内容积增大，压力降低，气缸左侧的压力略低于大气压力一定值时，吸气阀被打开，空气在大气压力作用下进入气缸；当活塞返回向左移动时，缸内容积减少，压力逐渐增加气体在缸内被压缩；当气缸内气体的压力升高至某一额定值时，排气阀打开，压缩空气被活塞排出缸外；低压缸排出的压力经中间冷却器冷却进入高压缸进行压缩后，排向风包，收集起来驱动供气动设备。显然，利用原理示意图，讲解特别容易，学生易懂，甚至可以通过自学方式掌握。

（二）对策

1.授课教师主动积极地通过各种渠道更新教学内容。比如调研煤机装备制造厂、煤矿生产单位；采集矿山机械装备的最新信息；多采集现场实物照片，整合加工，编制内部资料；通过互联网收集、整理图片、视频等多媒体资料，及时更新课件内容。

2.加强教材建设。有关部门组织高校与企业专家联合编写新教材，在编写教材时，尽量多出现机械原理图或工作示意图，一方面方便教师授课、学生理解，另一方面可以避免企业所担心的技术泄密。

二、创新教学方法

矿山机械课程讲授内容包括采掘机械、运输机械和流体机械，以设备工作原理及结构为主要内容，而原理抽象、内容复杂、涉及知识面广、专业性极强、学时有限，教师一般采用传统照本宣科式的教学方法来讲授本课程，教学方法和手段单一，知识是单向流动的，教学组织缺乏灵活性，学生难于也懒于理解所学知识，学习积极性不高。针对矿山机械课程的特点，提出以下教学方法。

（一）引入虚拟现实教学

煤矿机械工作环境特殊，在传统的矿山机械课程教学中，学生无法进行现场操作，难以了解到矿山机械设备的实际工作环境和运行情况。多媒体教学虽然把矿山机械设备的图片及生产实况录像带入课堂，配合教师讲解，使得复杂的机械变得生动直观，提高了教学质量，但是仍缺少交互性和沉浸感，学生只能粗略了解煤机结构和外观。

虚拟现实可以构造出任何想象的环境，人可以用自然的技能与这种虚拟环境交互，特别适合于特殊课程的教学和特殊行业的培训，比如矿山机械教学，矿山人员的安全培训和上岗培训、飞行员培训、军事演习等。通过虚拟现实建立逼真的工作面模拟环境，学生身临其境地在模拟环境下进行实际操作，能够直观地熟悉采煤工艺、三机工作原理、结构组成、配套关系等，更有利于激发学习兴趣，培养操作技能，进一步提高教学质量。虚拟现实与网络技术结合，构建虚拟现实教学网络平台，学生在任何时间和任何地点都可以进行学习，提高学习的灵活性。

因此，矿山机械教学可将传统教学模式与虚拟现实结合起来，实现教学模式的突破。

（二）重视绪论课教学

绪论是每门课程教学的第一课，上好这一课非常重要。现代教学论认为，教学方法的作用不仅在于传授知识，还在于激发学生的求知欲和学习兴趣。教师应高度重视绪论课教学，帮助学生打开学习新课程的大门。教材绪论的内容简单，与生产实际联系不紧密，讲起来抽象，听起来很乏味。

为此，可引入现代化矿山模型，介绍煤矿从地下开采、运输至地面、地面洗选、地面运输等生产流程和现代化矿山发展方向，让学生建立矿井空间的概念，了解煤矿生产过程和各种矿山机械处于矿井的什么位置、起什么作用，改变对煤矿的传统看法，让学生知道该课的重要意义，了解该学什么，懂得了该如何学，达到激发学生学习这门课欲望的目的。

（三）利用煤机技术特征表

煤机技术特征表把煤机的各个技术特征汇总在一起，通过它可以熟悉煤机性能、主要结构和使用范围，比较各种不同类型煤机的技术特征表，可以了解煤机的发展过程；另外，设备选型依据之一就是技术参数表。所以，矿山机械课程教学应结合技术特征表。

现以刮板输送机为例进行扼要说明。把刮板输送机技术特征表与其外形构造图对照起来看，可以比较容易地讲解刮板输送机的组成及工作原理，介绍其类型与特点，说明型号编制方法。讲解电机、减速器、圆环链等具体组成部件时，也可与技术参数对照。比较630、730、830、880、900、1000、1200等系列的技术特征表，就能容易讲解刮板输送机的发展及趋势：装机功率、中部槽宽度、输送量不断增大，向着大型化方向发展；状态监测技术逐渐应用，正向智能化方向发展；软启动技术由双速度电机发展为电机+液力耦合器，正向变频方向发展；中双链逐渐取代边双链，成为主流刮板链型式；槽帮由轧制变为整体铸焊结构。可见，将煤机技术特征表与教材结合起来，能够让学生较为容易掌握课本内容，了解最新技术应用，同时不枯燥，激发学生学习兴趣。

三、加强实践环节

生产实习是矿山机械课程最重要的实践环节之一，主要存在如下问题。

（一）生产实习成为走马观花式的参观浏览

基本是半天一车间，学生疲于奔波各车间之间，只能从外观上获得对机械设备的感性认识。

（二）学生没有预备专业知识

看到陌生的设备和生产现场，大部分同学都只是看热闹，有少数同学会留心学习，但由于缺失基本知识，他们无法准确把握实习的重点；另外，大部分学生往往不会虚心请教工人师傅，影响实习效果。

（三）矿山机械生产实习，学生人较多，且分散于车之中

教师和管理人员有限，无法直接监管，易干扰工人正常工作，也易造成安全隐患。鉴于目前生产实习过程中出现的问题，提出了以下几点措施。

1.采用蹲厂驻矿的实习模式，合理安排实习计划，避免走马观花式的参观。

2.矿山机械涉及知识面广，做好知识准备，是生产实习顺利开展的保证。调整专业课程安排：实习之前完成机械设计、机械原理、金属工艺学等基础课程学习，将矿山机械课程安排在三年级第二学期，与生产实习同一学期。这样可利用专业课向学生传授矿山机械专业知识，学生也可根据不同实习场所做好预习工作。

3.带队教师针对不同实习内容，提出问题，让学生带着任务和问题下车间、下矿井，最大限度地发挥学生的主观能动性。

4.完善考核方式，包括：考勤、实践表现、书面总结材料等。

5.树立“安全是天”意识，实习过程中，加强管理，确保人身安全。

四、完善考核内容

矿山机械课程考核涵盖课堂教学与实践教学两个方面。传统只以课堂考试来评定教学质量，衡量学生成绩，今后，在考核形式方面，要做到课堂考试、课后作业和实习成绩评定三者并重。

课堂考试内容主要由典型结构组成，比较单一，学生可能通过死记硬背，暂时记住，考试结束以后沉淀给学生的知识不多。可见，课堂考试内容也需创新。

五、培养教学团队

优秀教学团队是保证矿山机械课程教学质量的根本。本教学团队青年教师居多，可以采取以下几个措施培养优秀的教学团队。

（一）集中对口培训

青年教师缺少教学经验，可在寒暑假集中安排教学培训，帮助青年教师尽快通过教学关。邀请优秀教师为青年教师展示一堂课的讲解与安排，包括课堂内容安排、讲解过程中要注意的问题、常见问题解决的方法等。青年教师可进行模仿备课，邀请教学经验丰富的老教师批改、讲评教案。

（二）实行导师制

每位青年教师配备一位老教师作为指导老师，指导青年教师掌握本课程的教学内容，教学要点、难点以及相关的前沿知识；指导青年教师掌握正确的教学方法、了解各教学环节；指导青年教师结合课程的内容、特点，运用各种教学手段，进行教学改革实践，提高教学质量。指导教师可以得到一定工作量的奖励，调动他们的积极性，实现对青年教师的传帮带。

（三）组织青年教师调研厂矿

可以通过调研或挂职锻炼的方式，组织矿山机械课程的青年教师深入井下和车间，了解新技术、新装备，掌握国内外的矿山机械的发展现状和趋势，补充新的教学内容，积累实际工作经验，将理论和实践紧密结合，提高自身素质和专业水平，提高教学能力。

（四）举行教学观摩、竞赛活动

为考察青年教师的教学水平，定期举行教学观摩、竞赛活动，促进青年教师互相学习、共同提高，达到鼓励先进督促落后的目的。

此外，还可以聘请企业专家担任课程主讲教师，他们有丰富的现场经验，能够更好的诠释本课程的教学内容。

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