突顯實(shí)踐教學(xué)與礦業(yè)文化特色的模擬礦井建設(shè)

[摘要] 模擬礦井是礦業(yè)類實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng)新方式，效果顯著。一是作為復(fù)雜礦山的縮影，使學(xué)生在校內(nèi)就能全面認(rèn)識(shí)煤礦生產(chǎn)工藝與流程，規(guī)避高危環(huán)境；二是在“煤礦搬進(jìn)校園、礦業(yè)文化彌漫校園”理念下，通過標(biāo)準(zhǔn)化采礦工藝與安全綠色環(huán)境的展示，傳承“團(tuán)隊(duì)-安全-綠色”的礦業(yè)文化，激發(fā)學(xué)生專業(yè)熱情。鑒于此，本文在闡述模擬礦井的教學(xué)優(yōu)勢和文化特色的基礎(chǔ)上，探討其建設(shè)路徑，為礦業(yè)類高校實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]模擬礦井；實(shí)踐教學(xué)；礦業(yè)文化；礦業(yè)類專業(yè)"""" [DOI]：10.20122/j.cnki.2097-0536.2025.04.030

貴州作為礦產(chǎn)資源大省，近年來以“富礦精開”戰(zhàn)略為抓手，推動(dòng)礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，服務(wù)國家能源資源安全，助力新時(shí)代西部大開發(fā)[1-2]。貴州理工學(xué)院秉承“將煤礦開采搬進(jìn)校園、礦業(yè)文化彌漫校園”的理念，圍繞“學(xué)科—專業(yè)—平臺(tái)—團(tuán)隊(duì)一體化”的建設(shè)思路[3-4]，以學(xué)科建設(shè)為目標(biāo)、專業(yè)建設(shè)為依托、平臺(tái)建設(shè)為抓手、團(tuán)隊(duì)建設(shè)為核心、科學(xué)研究為動(dòng)力、制度建設(shè)為保障，建設(shè)兼具實(shí)踐教學(xué)與礦業(yè)文化特色的模擬礦井實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)旨在培養(yǎng)新時(shí)代敢闖敢干的礦業(yè)接班人，為貴州礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。

礦業(yè)類專業(yè)重實(shí)踐，模擬礦井兼具實(shí)踐教學(xué)與礦業(yè)文化傳播功能，可以消除學(xué)生恐懼感，增強(qiáng)安全感。本文以貴州理工學(xué)院為例，闡述了模擬礦井的教學(xué)優(yōu)勢和文化特色，探討模擬礦井建設(shè)詳細(xì)路徑，可為礦業(yè)類高校實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)提供參考。

一、模擬礦井教學(xué)優(yōu)勢

（一）能保障學(xué)生實(shí)踐安全

模擬礦井是一種兼具實(shí)踐與教育功能的特殊教學(xué)平臺(tái)，通過1：1仿真還原實(shí)際生產(chǎn)礦井要素，構(gòu)建了包括井壁、巷道、礦井設(shè)備及采煤工作面等在內(nèi)的逼真場景。其科學(xué)性、知識(shí)性和趣味性相結(jié)合，運(yùn)用高新技術(shù)與藝術(shù)展示手段，呈現(xiàn)了從古代手工采煤到現(xiàn)代綜合機(jī)械化采煤的演變過程及地質(zhì)構(gòu)造等豐富礦井內(nèi)容。模擬礦井作為校園內(nèi)的真實(shí)礦井縮影，為學(xué)生提供了安全且便捷的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)境，解決了傳統(tǒng)實(shí)習(xí)中存在的安全隱患和現(xiàn)場深入困難的問題：一方面，學(xué)生可在虛擬事故場景中學(xué)習(xí)，最大限度保障安全；另一方面，通過真實(shí)體驗(yàn)井下采煤過程及其潛在危險(xiǎn)性，學(xué)生能夠深刻理解礦井安全操作的重要性，樹立強(qiáng)烈的安全意識(shí)。此外，模擬礦井還可培養(yǎng)學(xué)生使用采礦設(shè)備的科學(xué)性、規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性的意識(shí)，為安全教育與實(shí)踐能力提升提供了有力支撐。

（二）能高效助力實(shí)踐效果

采礦工程與安全工程作為傳統(tǒng)工科礦業(yè)類專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)是其人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模擬礦井作為一種創(chuàng)新教學(xué)載體，主要服務(wù)于礦業(yè)類專業(yè)，旨在幫助學(xué)生熟悉礦井環(huán)境，掌握生產(chǎn)系統(tǒng)及現(xiàn)場操作技能。通過模擬礦井實(shí)訓(xùn)，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，顯著提升教學(xué)質(zhì)量與效果，具體體現(xiàn)在以下方面：1.改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式：教師可利用模擬礦井直觀展示課程內(nèi)容，學(xué)生通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力與參與度。2.培養(yǎng)煤炭企業(yè)優(yōu)質(zhì)安全人才：結(jié)合企業(yè)實(shí)際需求，模擬礦井可演示安全生產(chǎn)與管理流程，開展安全隱患排查、應(yīng)急預(yù)案演練等培訓(xùn)，為學(xué)生就業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3.提升實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的針對性：教師可通過系統(tǒng)中的安全隱患排查功能，深入分析煤礦事故高發(fā)地點(diǎn)，幫助學(xué)生識(shí)別礦井安全隱患并提供解決方案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與實(shí)踐能力。

（三）能豐富實(shí)踐教學(xué)模式

模擬礦井作為一種創(chuàng)新的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一枯燥及煤礦現(xiàn)場實(shí)踐成本高昂的不足。通過科學(xué)的功能分區(qū)布局設(shè)計(jì)，真實(shí)還原了煤礦井下作業(yè)環(huán)境。其特色包括：多樣化的井巷斷面設(shè)計(jì)（半圓拱形、三心拱形、矩形）及多種支護(hù)方式（錨噴、錨網(wǎng)等），完整配置了采、掘、機(jī)、運(yùn)、通等系統(tǒng)設(shè)備，并集成安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”（監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、通信聯(lián)絡(luò)、緊急避險(xiǎn)等），確保了教學(xué)的安全性與完整性。同時(shí)，通過智能綜采綜掘工作面與VR技術(shù)（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）的結(jié)合，為智能化開采提供了實(shí)踐教學(xué)與科研平臺(tái)。這種沉浸式教學(xué)模式使學(xué)生能夠直觀學(xué)習(xí)采煤、掘進(jìn)、通風(fēng)等工藝及設(shè)備操作，掌握安全避險(xiǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用，顯著提升了理論知識(shí)與實(shí)踐能力的結(jié)合效率，為礦山工程教育提供了高效、安全的實(shí)踐平臺(tái)，極大豐富了實(shí)踐教學(xué)模式。

（四）能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

模擬礦井中基于VR技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)，能夠全景展現(xiàn)煤炭開采與運(yùn)輸流程，為學(xué)生提供沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)。該技術(shù)將礦井、采掘工作面、電力系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、支護(hù)系統(tǒng)等教學(xué)內(nèi)容真實(shí)呈現(xiàn)，使學(xué)生對煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)形成整體性認(rèn)知。同時(shí)，VR教學(xué)模式還可將煤礦開采的局部細(xì)節(jié)融入課堂，實(shí)現(xiàn)宏觀設(shè)計(jì)與局部設(shè)置的雙線融合，深化學(xué)生對礦井結(jié)構(gòu)的理解[5]。此外，模擬礦井的仿真工作面配備全套采掘機(jī)械與動(dòng)態(tài)礦工蠟像，營造出真實(shí)的煤礦氛圍。這種沉浸式體驗(yàn)不僅激發(fā)了學(xué)生對礦業(yè)科學(xué)的興趣，還通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與體驗(yàn)式教學(xué)，增強(qiáng)了學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的積極性。

二、模擬礦井的礦業(yè)文化特色

新時(shí)代背景下，礦業(yè)發(fā)展亟需文化的深度融合與創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，礦業(yè)文化不僅是礦業(yè)學(xué)科成就與歷史積淀的體現(xiàn)，更是礦業(yè)生產(chǎn)方式、行為規(guī)范、價(jià)值追求的集中表達(dá)，也是礦業(yè)人創(chuàng)造力與創(chuàng)新精神的重要源泉[6-7]。“安全”是礦業(yè)文化的核心，其本質(zhì)是以人為本、生命至上。通過先進(jìn)安全理念的引領(lǐng)，構(gòu)建系統(tǒng)化的安全文化體系，發(fā)揮其潛移默化的作用，使安全成為礦業(yè)從業(yè)者的自覺行為，為礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的安全文化保障，助力礦業(yè)安全發(fā)展[8]。安全環(huán)境的創(chuàng)建包括“外部環(huán)境”與“內(nèi)在環(huán)境”的協(xié)同建設(shè)，推動(dòng)安全理念內(nèi)化于心，促使職工從“要我安全”向“我要安全”轉(zhuǎn)變[9]。安全文化建設(shè)需依托先進(jìn)平臺(tái)，通過正向引導(dǎo)教育，培養(yǎng)安全型采礦人才。模擬礦井基地作為集“采礦”與“安全”模塊于一體的實(shí)踐平臺(tái)，為學(xué)生提供了全方位認(rèn)識(shí)礦井安全生產(chǎn)措施與經(jīng)驗(yàn)的載體，成為礦業(yè)文化宣傳的重要推動(dòng)力。“綠色礦山”是礦業(yè)文化的重要特征，隨著國家對礦山管理的加強(qiáng)與投入，綠色礦山理念逐步深入人心，顯著改善了煤礦企業(yè)“臟、亂、差”的傳統(tǒng)印象[10]。綠色礦山建設(shè)通過技術(shù)與管理創(chuàng)新，推動(dòng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，其內(nèi)涵涵蓋企業(yè)文化、管理優(yōu)化及誠信建設(shè)等方面。模擬礦井的地表綠化設(shè)計(jì)為學(xué)生呈現(xiàn)了綠色礦山的直觀形象，增強(qiáng)了其對綠色礦山文化的認(rèn)同感，展現(xiàn)了綠色創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)在礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的積極作用。

兼具安全與綠色特色的模擬礦井，不僅有效傳承了礦業(yè)文化，還培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)情懷與職業(yè)素養(yǎng)，激發(fā)了其追求“礦業(yè)大國工匠”的熱情，為礦業(yè)人才培養(yǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的文化載體與平臺(tái)支撐。

三、模擬礦井建設(shè)

基于模擬礦井在實(shí)踐教學(xué)和礦業(yè)文化傳承上的獨(dú)特優(yōu)勢，模擬礦井在礦業(yè)類高校教學(xué)中具有重要地位，其建設(shè)需深度融合教育功能、文化傳承與沉浸式體驗(yàn)，打造集實(shí)踐性、知識(shí)性與科普性于一體的綜合性平臺(tái)。具體建設(shè)路徑如下：

（一）建設(shè)核心功能目標(biāo)

1.實(shí)踐教學(xué)功能目標(biāo)建設(shè)。該功能以“場景還原+技能實(shí)訓(xùn)”為核心，旨在打造礦業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)教融合的實(shí)踐平臺(tái)，培養(yǎng)兼具理論知識(shí)與實(shí)操能力的復(fù)合型人才。具體建設(shè)實(shí)施路徑包括：全流程礦井操作模擬、模塊化課程體系開發(fā)及產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。

2.礦業(yè)文化傳承功能目標(biāo)建設(shè)。該功能以構(gòu)建“歷史-技術(shù)-精神”三位一體的文化傳播體系為中點(diǎn)，重塑對礦業(yè)的認(rèn)知，弘揚(yáng)礦工精神與工業(yè)文明價(jià)值。詳細(xì)的實(shí)施路徑涵蓋礦業(yè)歷史與技術(shù)演化展示，以及礦工精神與生活場景再現(xiàn)。

3.社會(huì)科普功能目標(biāo)建設(shè)。該功能的目標(biāo)定位是通過趣味化、科技化手段普及礦業(yè)知識(shí)，推動(dòng)公眾理解資源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展的平衡關(guān)系。具體的實(shí)施策略包括青少年科普教育、公眾認(rèn)知提升及公益行動(dòng)。

（二）模塊化設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)分層模擬礦井系統(tǒng)。模擬礦井系統(tǒng)分基礎(chǔ)層、實(shí)踐層和科技層設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)層包括調(diào)度中心、安全培訓(xùn)室及礦業(yè)歷史展館；實(shí)踐層構(gòu)建真實(shí)比例的井下巷道，模擬復(fù)雜采礦環(huán)境；科技層引入5G、無人駕駛礦車等現(xiàn)代技術(shù)，展示智能化采礦流程及機(jī)器人互動(dòng)裝置。

2.設(shè)計(jì)礦業(yè)文化主題區(qū)。設(shè)計(jì)“礦工精神教育區(qū)”和“環(huán)保可持續(xù)發(fā)展展區(qū)”兩大主題區(qū)：“礦工精神教育區(qū)”還原不同年代礦工生活場景，結(jié)合紀(jì)錄片與“礦工的一天”角色扮演，體驗(yàn)裝備穿戴與團(tuán)隊(duì)協(xié)作；“環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展展區(qū)”展示礦山生態(tài)修復(fù)與清潔能源應(yīng)用，深化學(xué)生對綠色礦山理念的理解。

3.設(shè)計(jì)互動(dòng)體驗(yàn)區(qū)。設(shè)安全逃生演練區(qū)、模擬開采挑戰(zhàn)區(qū)及創(chuàng)意工坊區(qū)，模擬事故逃生、煤炭開采全流程及礦石手工藝品制作，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

四、結(jié)語

模擬礦井為學(xué)生提供全面認(rèn)識(shí)礦井的機(jī)會(huì)，簡化復(fù)雜問題、直觀化抽象內(nèi)容、可視化隱蔽問題，成為實(shí)踐教學(xué)與礦業(yè)文化傳播的多功能平臺(tái)，推動(dòng)礦業(yè)教育從“課堂灌輸”向“場景賦能”轉(zhuǎn)型。在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)方面，模擬礦井解決了采礦與安全工程實(shí)習(xí)的“危險(xiǎn)性”問題，校內(nèi)完成認(rèn)識(shí)、生產(chǎn)及畢業(yè)實(shí)習(xí)，緩解實(shí)習(xí)難題，直觀展示采煤工藝，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升實(shí)踐能力；在礦業(yè)文化傳承方面，模擬礦井融入“綠色礦山”理念，打造“團(tuán)隊(duì)協(xié)作-安全生產(chǎn)-綠色發(fā)展”的綜合平臺(tái)，推動(dòng)礦業(yè)文化傳播與創(chuàng)新。

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基金項(xiàng)目：

貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：“新工科”背景下突顯“仿真模擬礦井”特色的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系改革與實(shí)踐（項(xiàng)目編號(hào)：2023222）

貴州理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：新形勢下“一課多師”模塊化教學(xué)模式在“災(zāi)害學(xué)”課程中的構(gòu)建與應(yīng)用（項(xiàng)目編號(hào)：2022JXGG11）

貴州理工學(xué)院高層次人才科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：黔西北古風(fēng)化-沉積型鈮-稀土多金屬礦床超常富集機(jī)制及成礦模式研究（項(xiàng)目編號(hào)：2023GCC048）

作者簡介：

杜勝江（1986.9-），男，布依族，貴州平塘人，博士，副教授，研究方向：安全工程專業(yè)的教學(xué)與研究；

徐佑林（1982.9-），男，漢族，貴州貴陽人，博士，教授，研究方向：煤礦巷道支護(hù)技術(shù)研究；

通訊作者：廖名揚(yáng)（1985.12-），男，漢族，貴州貴陽人，博士，副教授，研究方向：采礦工程專業(yè)的教學(xué)與研究。