提升運輸機械設備課程教學研究

李占芳　仝軍令

摘 要 針對目前煤礦提升運輸設備的應用狀況，分析提升運輸機械設備課程教學中存在的問題，提出從理論教學內容和實踐教學內容上進行改革，并探討在教學中應用多媒體技術和虛擬仿真技術的優勢，這些方法對其他機械類課程的教學改革具有一定的借鑒意義。

關鍵詞 提升運輸機械設備；教學改革；虛擬仿真技術

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）08-0083-02

Study on Teaching of Hoisting and Transporting Equipment//LI Zhanfang， TONG Junling

Abstracts According to the current application status of the mine hoisting and transporting equipment， problems in the Hoisting and

Transporting Equipment teaching was analyzed. And then the tea-ching reform from the theoretical teaching contents and practical tea-

ching contents were put forward. The application of multimedia technology and virtual simulation in teaching advantage were dis-cussed. There is valuable reference to teaching reform of other me-chanical engineering courses.

Key words hoisting and transporting equipment； teaching reform； virtual simulation

1 引言

提升運輸機械類課程是機械工程和采礦工程專業的主干課程，主要講授煤礦運輸和提升設備的用途、結構性能、工作原理、選型計算等相關知識。近幾年煤炭行業一直在建設大型現代化煤礦，提升小煤礦辦礦水平，這對煤機企業打造優質產品具有巨大的推動作用。煤礦機械產品現代化和智能化水平的提高使得社會對煤礦機械高技術型人才的需求也與日俱增，提升運輸機械課程擔負著培養運輸提升機械應用型人才的責任，因此，課程的教學革新也日益迫在眉睫。針對中國礦業大學應用技術學院學生的特點和培養應用型人才目標的要求，對煤礦提升運輸機械設備課程的教學改革進行以下研究。

2 提升運輸機械設備課程教學中存在的主要問題

教學內容不適應教學的需要 煤炭是我國的主體能源，而機械化開采運輸是保障煤礦安全生產運營的重要手段。現在煤礦機械設備正在朝著大型化、重型化及智能化、信息化和模塊化方向發展，因此，本課程培養的學生應具備現代礦山常用的先進的提升運輸設備的基本知識，達到能夠安全操作，維護和管理大型化、集成化、成套化、低碳化的機電裝備的水平，并具備改進、設計和研發機電裝備的創新能力。但本課程在實際教學過程中，現有的教材部分內容比較陳舊，無法與現代煤機的發展水平相適應。

教學模式單一 提升運輸機械設備課程以煤礦現場應用的機械設備的原理及結構為主要內容，要求學生具備扎實的專業基礎知識，如工程制圖和液壓傳動等。即使這些基礎知識掌握牢固，對于沒有實踐經驗的學生來說，這些設備的工作地點與結構特點之間的關系，設備種類及其工作原理等也非常抽象。傳統的教學模式是教師強調知識的傳輸，喜歡滿堂灌的方式，學生只在課堂上聽，沒有活動，久而久之會失去興趣。教學模式應該是豐富多彩的，雖然國內教育專家在探討這一問題時提出過不同的教學方法，比如激勵式教學法、引新式教學法、開發式教學法、情境式教學法、興趣式教學法等，但教師也要根據自身的特長、課堂學生反映狀態，靈活掌握，及時進行變換，正確引導學生積極學習，培養學生對專業的興趣，達到預期教學目標要求。

3 提升運輸機械設備教學改革的方法與措施

教學內容改革

1）理論教學內容改革。隨著科學技術與信息技術的急速發展，煤礦機械相關企業研制出很多新設備或對已有的傳統設備進行改進，而現有教材一般是幾年前編制的，已經跟不上時代發展的需要。因此，必須對現有的教材內容進行合理更新，以滿足煤礦對人才的需求。

比如對于提升系統來說，具有環節多、控制復雜、運行速度快、慣性質量大、運行特性復雜的特點，且工作狀況經常交替轉換。機械結構組成方面沒有大的變化，但是近幾年提升機正向著提升運輸能力大、自動化和智能化方向發展，要想實現深井且提升能力大，那么提升機的尺寸會變大，這就涉及在設計、制造過程中用到新技術、新方法和新工藝。

對于大型礦井提升機，現在主要采用晶閘管變流器—直流電動機傳動控制系統和同步電動機矢量控制交—交變頻傳動控制系統。這兩種系統大都采用數字控制方式實現控制系統的高自動化運行，效率高，有準確的制動和定位功能，運行可靠性高，但教材中還是原來的串接電阻的調速方式。因此，對新技術、新工藝、新設備的介紹做得還很不夠，應予以補充。

更新教學內容，需要重新編寫教材，而編寫教材一般需要兩三年的時間才能出版，對于教學任務比較重的教師來說，自編講義是一個不錯的選擇。更新教學內容既要滿足論教學要求，又要補充培養學生實踐動手能力的內容。

2）實踐教學內容改革。實驗實訓教學是高等教育培養應用型、技術型人才的根本保證。在傳統的實驗教學中由于設備比較大，因此，一般都是教師講，學生看，無法親自動手操作，容易造成實踐與理論教學的脫節，學生分析問題和解決問題的能力得不到有效鍛煉。因此，筆者考慮可以從以下幾方面進行改革。

①增加專題講座。學院可以聘請一些大中型煤礦機械企業的專家，讓他們對一些大型煤礦機械設備設計的新方法和新技術進行詳細講解，比如虛擬設計制造技術，大型設備的制造加工工藝及加工用到的設備，在結構上與傳統設備的區別等。把國內外最新的科學成果和最新的技術應用納入專業知識的學習中，使學生掌握本專業最新的發展動態和方向，從而增加學生對本門課程及本專業的興趣。

②對于機械專業的學生來說，到煤礦單位實習效果遠遠不如到機械設備生產企業，因為有些煤礦設備還沒有更新換代，是沿用的老設備。同時，由于正在運轉的設備機身比較長，受到煤礦條件限制，一般看不到設備全貌，因此實習收獲不大。而讓學生到一些先進的設備制造企業去實習，既可以看到設備的加工制造過程，又可以看到先進的產品全貌，一舉兩得。

③缺乏實踐經驗的教師可到企業進行鍛煉，在企業里能把具有實際特點的工程材料性能、機械機構學原理、機械加工方法、公差配合與測量技術等課程的內容與生產實踐更好地融合起來，在今后的授課中不僅對課程內容從形式上進行更新，經過實際訓練的教師將會把課程的內涵傳授給學生。

綜上幾點，這就要求教師不斷更新知識，加強教學內容的時代性和新穎性，及時掌握最新的理論研究和發展動態，加快實踐教學的步伐。

教學方法的改革

1）充分利用多媒體技術。由于礦山機械設備比較龐大，實用性和易搬抬的教具比較少，無法在課堂上來演示，而同時礦山機械設備結構比較復雜，應用環境和地點比較抽象，因此，較多地在課件中加入機構外觀圖、剖視圖及設備與礦井生產系統布置圖等，可使教學更形象化。為了讓學生更好地理解礦山機械設備的工作原理，可在課件中加入一些能體現設備運行原理的動畫，既可以將圖、文、聲、像融為一體，使教與學的活動變得更加豐富多彩，又可以寓知識學習、技能訓練、智力開發于生動活潑的形象之中，從而激發學生的學習興趣，變苦學為樂學，同時又促進他們的思維發展，豐富學生的想象力。

2）充分利用虛擬仿真技術。雖然機械專業的學生通過采煤概論的學習，對礦井的采掘工作面的布置、礦井地質條件、一通三防、礦山壓力與巖層控制等相關知識具有一般的了解，但他們對礦井空間的概念掌握得還不是很好。在學習提升運輸設備時，學生對各種礦山機械處于礦井的什么位置和起什么作用，本身結構特點與工作地點的關系，各種設備之間如何配套等，缺乏一定的形象理解，只是通過圖片也無法全方位了解。因此，有必要利用現在先進的虛擬仿真技術進行解決。

三維虛擬仿真技術是一種采用以計算機技術為核心的現代高科技手段生成逼真的視、聽、可操控性一體化的虛擬環境和設備。通過三維虛擬仿真技術建立提升運輸設備的三維模型，將此應用于教學中，更能節省時間和成本，因此比起傳統的實物實景教學，虛擬仿真能夠大大縮短建立實物和獲取實訓環境的時間。課件中的圖片和動畫只能觀看不能動手，而用虛擬技術建立的提升運輸設備的三維模型，可以觀看外觀，還可以讓學生通過自己操作，全方位了解設備的內部結構。同時，三維虛擬技術建立的虛擬環境和設備運行動畫，不僅使學生能夠對設備本身獲得生動直觀的感性認識，還對設備的應用環境和工作情況有身臨其境的感覺。利用虛擬技術建立的實訓系統可以多人同時、單人多次使用，設備本身沒有損壞，不會給學生帶來人身傷害和環境危害，也不會浪費任何財力、物力。虛擬技術建立的實訓系統還可以讓學生自己動手，在虛擬環境中進行設備及零部件的拆解、檢查、調整與安裝等，大大提高學生的動手能力和實踐能力，增強教學效果。

3）注重德育教育，促進全面發展。教師在教學過程中不僅要采取靈活多變的教學方法，激發學生的學習興趣，而且要以自身優良的素質深深吸引學生，贏得學生的敬重、欽佩、喜愛和信賴。

①對待學生要真誠。教師的授課對象不是事物，而是活生生的人，人都是有感情的，教師的真誠會對學生產生潛移默化的影響，激勵他們不斷進步。

②教師對課堂教學要有一種激情，情緒是會傳染的，這種激情會激發學生對課堂的熱愛，從而促進專業知識的學習，感到沒有虛度每一個課堂生活。

③德高為范，學高為師。教師更應當具備多方面、多層次的知識，語言詼諧幽默，理論聯系實際，時刻抓住學生的注意力。因此，教師在教育教學過程中要注重言傳身教，以身作則，從而全面提高所有學生的綜合素質及就業競爭能力。