提升運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備課程教學(xué)研究

李占芳　仝軍令

摘 要 針對目前煤礦提升運(yùn)輸設(shè)備的應(yīng)用狀況，分析提升運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備課程教學(xué)中存在的問題，提出從理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行改革，并探討在教學(xué)中應(yīng)用多媒體技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，這些方法對其他機(jī)械類課程的教學(xué)改革具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞 提升運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備；教學(xué)改革；虛擬仿真技術(shù)

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)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(yùn)輸機(jī)械類課程是機(jī)械工程和采礦工程專業(yè)的主干課程，主要講授煤礦運(yùn)輸和提升設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)性能、工作原理、選型計(jì)算等相關(guān)知識。近幾年煤炭行業(yè)一直在建設(shè)大型現(xiàn)代化煤礦，提升小煤礦辦礦水平，這對煤機(jī)企業(yè)打造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品具有巨大的推動(dòng)作用。煤礦機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)代化和智能化水平的提高使得社會對煤礦機(jī)械高技術(shù)型人才的需求也與日俱增，提升運(yùn)輸機(jī)械課程擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)運(yùn)輸提升機(jī)械應(yīng)用型人才的責(zé)任，因此，課程的教學(xué)革新也日益迫在眉睫。針對中國礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)和培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)的要求，對煤礦提升運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備課程的教學(xué)改革進(jìn)行以下研究。

2 提升運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備課程教學(xué)中存在的主要問題

教學(xué)內(nèi)容不適應(yīng)教學(xué)的需要 煤炭是我國的主體能源，而機(jī)械化開采運(yùn)輸是保障煤礦安全生產(chǎn)運(yùn)營的重要手段?，F(xiàn)在煤礦機(jī)械設(shè)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(fā)展，因此，本課程培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備現(xiàn)代礦山常用的先進(jìn)的提升運(yùn)輸設(shè)備的基本知識，達(dá)到能夠安全操作，維護(hù)和管理大型化、集成化、成套化、低碳化的機(jī)電裝備的水平，并具備改進(jìn)、設(shè)計(jì)和研發(fā)機(jī)電裝備的創(chuàng)新能力。但本課程在實(shí)際教學(xué)過程中，現(xiàn)有的教材部分內(nèi)容比較陳舊，無法與現(xiàn)代煤機(jī)的發(fā)展水平相適應(yīng)。

教學(xué)模式單一 提升運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備課程以煤礦現(xiàn)場應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備的原理及結(jié)構(gòu)為主要內(nèi)容，要求學(xué)生具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，如工程制圖和液壓傳動(dòng)等。即使這些基礎(chǔ)知識掌握牢固，對于沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，這些設(shè)備的工作地點(diǎn)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之間的關(guān)系，設(shè)備種類及其工作原理等也非常抽象。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師強(qiáng)調(diào)知識的傳輸，喜歡滿堂灌的方式，學(xué)生只在課堂上聽，沒有活動(dòng)，久而久之會失去興趣。教學(xué)模式應(yīng)該是豐富多彩的，雖然國內(nèi)教育專家在探討這一問題時(shí)提出過不同的教學(xué)方法，比如激勵(lì)式教學(xué)法、引新式教學(xué)法、開發(fā)式教學(xué)法、情境式教學(xué)法、興趣式教學(xué)法等，但教師也要根據(jù)自身的特長、課堂學(xué)生反映狀態(tài)，靈活掌握，及時(shí)進(jìn)行變換，正確引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)的興趣，達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)要求。

3 提升運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備教學(xué)改革的方法與措施

教學(xué)內(nèi)容改革

1）理論教學(xué)內(nèi)容改革。隨著科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的急速發(fā)展，煤礦機(jī)械相關(guān)企業(yè)研制出很多新設(shè)備或?qū)σ延械膫鹘y(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，而現(xiàn)有教材一般是幾年前編制的，已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展的需要。因此，必須對現(xiàn)有的教材內(nèi)容進(jìn)行合理更新，以滿足煤礦對人才的需求。

比如對于提升系統(tǒng)來說，具有環(huán)節(jié)多、控制復(fù)雜、運(yùn)行速度快、慣性質(zhì)量大、運(yùn)行特性復(fù)雜的特點(diǎn)，且工作狀況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換。機(jī)械結(jié)構(gòu)組成方面沒有大的變化，但是近幾年提升機(jī)正向著提升運(yùn)輸能力大、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，要想實(shí)現(xiàn)深井且提升能力大，那么提升機(jī)的尺寸會變大，這就涉及在設(shè)計(jì)、制造過程中用到新技術(shù)、新方法和新工藝。

對于大型礦井提升機(jī)，現(xiàn)在主要采用晶閘管變流器—直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)和同步電動(dòng)機(jī)矢量控制交—交變頻傳動(dòng)控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動(dòng)化運(yùn)行，效率高，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能，運(yùn)行可靠性高，但教材中還是原來的串接電阻的調(diào)速方式。因此，對新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的介紹做得還很不夠，應(yīng)予以補(bǔ)充。

更新教學(xué)內(nèi)容，需要重新編寫教材，而編寫教材一般需要兩三年的時(shí)間才能出版，對于教學(xué)任務(wù)比較重的教師來說，自編講義是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。更新教學(xué)內(nèi)容既要滿足論教學(xué)要求，又要補(bǔ)充培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的內(nèi)容。

2）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)是高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)型人才的根本保證。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中由于設(shè)備比較大，因此，一般都是教師講，學(xué)生看，無法親自動(dòng)手操作，容易造成實(shí)踐與理論教學(xué)的脫節(jié)，學(xué)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(jìn)行改革。

①增加專題講座。學(xué)院可以聘請一些大中型煤礦機(jī)械企業(yè)的專家，讓他們對一些大型煤礦機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的新方法和新技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)講解，比如虛擬設(shè)計(jì)制造技術(shù)，大型設(shè)備的制造加工工藝及加工用到的設(shè)備，在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)設(shè)備的區(qū)別等。把國內(nèi)外最新的科學(xué)成果和最新的技術(shù)應(yīng)用納入專業(yè)知識的學(xué)習(xí)中，使學(xué)生掌握本專業(yè)最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)和方向，從而增加學(xué)生對本門課程及本專業(yè)的興趣。

②對于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來說，到煤礦單位實(shí)習(xí)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如到機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，因?yàn)橛行┟旱V設(shè)備還沒有更新?lián)Q代，是沿用的老設(shè)備。同時(shí)，由于正在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備機(jī)身比較長，受到煤礦條件限制，一般看不到設(shè)備全貌，因此實(shí)習(xí)收獲不大。而讓學(xué)生到一些先進(jìn)的設(shè)備制造企業(yè)去實(shí)習(xí)，既可以看到設(shè)備的加工制造過程，又可以看到先進(jìn)的產(chǎn)品全貌，一舉兩得。

③缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師可到企業(yè)進(jìn)行鍛煉，在企業(yè)里能把具有實(shí)際特點(diǎn)的工程材料性能、機(jī)械機(jī)構(gòu)學(xué)原理、機(jī)械加工方法、公差配合與測量技術(shù)等課程的內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐更好地融合起來，在今后的授課中不僅對課程內(nèi)容從形式上進(jìn)行更新，經(jīng)過實(shí)際訓(xùn)練的教師將會把課程的內(nèi)涵傳授給學(xué)生。

綜上幾點(diǎn)，這就要求教師不斷更新知識，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代性和新穎性，及時(shí)掌握最新的理論研究和發(fā)展動(dòng)態(tài)，加快實(shí)踐教學(xué)的步伐。

教學(xué)方法的改革

1）充分利用多媒體技術(shù)。由于礦山機(jī)械設(shè)備比較龐大，實(shí)用性和易搬抬的教具比較少，無法在課堂上來演示，而同時(shí)礦山機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，應(yīng)用環(huán)境和地點(diǎn)比較抽象，因此，較多地在課件中加入機(jī)構(gòu)外觀圖、剖視圖及設(shè)備與礦井生產(chǎn)系統(tǒng)布置圖等，可使教學(xué)更形象化。為了讓學(xué)生更好地理解礦山機(jī)械設(shè)備的工作原理，可在課件中加入一些能體現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行原理的動(dòng)畫，既可以將圖、文、聲、像融為一體，使教與學(xué)的活動(dòng)變得更加豐富多彩，又可以寓知識學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練、智力開發(fā)于生動(dòng)活潑的形象之中，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變苦學(xué)為樂學(xué)，同時(shí)又促進(jìn)他們的思維發(fā)展，豐富學(xué)生的想象力。

2）充分利用虛擬仿真技術(shù)。雖然機(jī)械專業(yè)的學(xué)生通過采煤概論的學(xué)習(xí)，對礦井的采掘工作面的布置、礦井地質(zhì)條件、一通三防、礦山壓力與巖層控制等相關(guān)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(xué)習(xí)提升運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，學(xué)生對各種礦山機(jī)械處于礦井的什么位置和起什么作用，本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作地點(diǎn)的關(guān)系，各種設(shè)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(xiàn)在先進(jìn)的虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行解決。

三維虛擬仿真技術(shù)是一種采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視、聽、可操控性一體化的虛擬環(huán)境和設(shè)備。通過三維虛擬仿真技術(shù)建立提升運(yùn)輸設(shè)備的三維模型，將此應(yīng)用于教學(xué)中，更能節(jié)省時(shí)間和成本，因此比起傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)景教學(xué)，虛擬仿真能夠大大縮短建立實(shí)物和獲取實(shí)訓(xùn)環(huán)境的時(shí)間。課件中的圖片和動(dòng)畫只能觀看不能動(dòng)手，而用虛擬技術(shù)建立的提升運(yùn)輸設(shè)備的三維模型，可以觀看外觀，還可以讓學(xué)生通過自己操作，全方位了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時(shí)，三維虛擬技術(shù)建立的虛擬環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行動(dòng)畫，不僅使學(xué)生能夠?qū)υO(shè)備本身獲得生動(dòng)直觀的感性認(rèn)識，還對設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境和工作情況有身臨其境的感覺。利用虛擬技術(shù)建立的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以多人同時(shí)、單人多次使用，設(shè)備本身沒有損壞，不會給學(xué)生帶來人身傷害和環(huán)境危害，也不會浪費(fèi)任何財(cái)力、物力。虛擬技術(shù)建立的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)還可以讓學(xué)生自己動(dòng)手，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行設(shè)備及零部件的拆解、檢查、調(diào)整與安裝等，大大提高學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，增強(qiáng)教學(xué)效果。

3）注重德育教育，促進(jìn)全面發(fā)展。教師在教學(xué)過程中不僅要采取靈活多變的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且要以自身優(yōu)良的素質(zhì)深深吸引學(xué)生，贏得學(xué)生的敬重、欽佩、喜愛和信賴。

①對待學(xué)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(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響，激勵(lì)他們不斷進(jìn)步。

②教師對課堂教學(xué)要有一種激情，情緒是會傳染的，這種激情會激發(fā)學(xué)生對課堂的熱愛，從而促進(jìn)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，感到?jīng)]有虛度每一個(gè)課堂生活。

③德高為范，學(xué)高為師。教師更應(yīng)當(dāng)具備多方面、多層次的知識，語言詼諧幽默，理論聯(lián)系實(shí)際，時(shí)刻抓住學(xué)生的注意力。因此，教師在教育教學(xué)過程中要注重言傳身教，以身作則，從而全面提高所有學(xué)生的綜合素質(zhì)及就業(yè)競爭能力。