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5.实验教学项目特色

(体现虚拟仿真实验项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍。)

本实验项目是根据我校采矿工程、安全工程(矿山安全方向)等专业应用技术型人才培养需要,基于我校“动静结合、虚实结合、局部与整体结合”矿业工程特色实践教学平台,精心设计的一个虚拟仿真实验教学项目,经过教学实践,本实验项目取得了良好的应用效果,具有鲜明的特色,具体如下。

1)基于学生认知特性的实验方案设计

本实验设计基于采矿工程、安全工程专业应用型人才能力培养目标要求,针对以上专业实习实训中“采煤工艺过程由于成本、安全性等问题无法在现场进行操作训练”的突出难题,利用虚拟现实技术“身临其境”的特点再现综采工艺过程。

本实验项目的设计本着“局部与整体结合”的设计思路:综采工艺主要分为综采机械和工艺过程,工艺过程是由综采机械装备来实现,因此先学习综采机械设备的拆装→然后进行工艺过程实验,采取从局部到整体的学习过程,先易后难;

本实验项目的设计本着“虚实结合”的设计思路:学生先进行物理仿真模型操作→然后进行虚拟仿真体验和操作→再在回到物理仿真模型操作验证,符合人的认知规律,有助于学生更快、更牢固掌握综采工艺过程及操作技能。

本实验项目的设计本着“循序渐进”的设计思路:学生先进行综采工作面总体布局内容的实验,主要是对综采工作的感性认识;然后进行综采机械的拆装,熟悉主要综采机械的功能、构造及操作;最后,在前两步的基础上,对综采工艺过程进行实验,特别是针对进刀方式、移架、推溜等重难点知识进行进行操作训练。实验内容由易到难,由局部到整体的思路更符合学生的认知特点和学习规律。

2)基于应用能力培养核心的多样性教学方法

针对实验目的,基于感性认识、理性分析、动手操作等不同层次的学习要求,采取基于任务驱动的教师主导型和学生自主型结合的实验教学方法,具体如下:

实验过程中采用的教学方法以训练式教学法为主,直观演示式教学法和任务驱动式教学法为辅。综采工作面立体空间构成、综采工作面生产系统的主要设备布置和综采放顶煤采煤工艺过程采用直观演示教学法,综采工作面主要设备构造及工作原理和综采工艺过程采用训练式教学法和任务驱动式教学法。

3)多角度、全方位的实验教学评价体系

建立了师生共同评价体系,即实验指导教师对学生做出评价与同组学生相互之间评价相结合的评价方法;采取课后当面评价、实验报告评价、专业知识测验等多种评价手段,通过统计分析对评价结果做出判断;并就评价过程及结果对教和学中存在的问题进行反思,不断改进本实验项目。

本评价体系以教师评价为主,以专业知识和实践能力为主要考察目标,结合学生互评,能有效达到对学生的全方位考察。同时,实验测试结果还可以作为对实验指导教师的教学效果评判的依据,同时也为本实验项目的改进提供了思考方向。

4)传统教学延伸与拓展的探索与实践

综采工艺是采矿工程核心专业知识和技能模块,而且学习难度较大,关键是生产现场不允许进行工艺过程的操作与训练,而通过虚拟仿真实验可以很好的解决这一问题。本实验项目较好地实现了综采机械设备的拆装和工艺过程的操作体验,通过虚拟现实技术实现了“虚实互补”的作用,弥补了传统教学的不足。除了综采工艺过程外,本实验计划后续建设中还将模拟采煤过程中上覆岩层的移动情况,学生可以学习掌握综采过程中的矿山压力变化与岩层移动规律,还可以了解地表沉陷的形成机理。因此,本实验项目不仅弥补了传统教学手段的不足,更重要的是丰富了学生实践技能的培养途径,能更快更高效的学习专业知识,同时,虚拟现实技术的使用也拓宽了学生的知识面和眼界,激发了学生的学习热情。

中华人民共和国教育部 河南省教育厅 高等学校国家级实验教学示范中心联席会