智能采矿工程专业岩层控制学实验教学模式探索与实践

Exploring and Implementing an Experimental Teaching Approach for Strata Control in Intelligent Mining Engineering

摘要

智能煤矿建设与运营发展,促使煤产业人才的知识与技能需求从传统开采工艺、矿山压力向人工智能、装备控制、云计算等新兴技术转型。基于对采矿工程专业实验教学痛点的分析,提出了岩层控制学“四层次一链路”实验教学模式,即基础认知、虚拟仿真、物理实验与工程实战4个逐级推进的教学层次,并辅以智能伴学评价链,共同构建“虚实结合”的实验教学体系。4个教学层次分别对应认知建构、仿真演练、实际操作与工程实战四项能力目标,形成阶梯递进的培养路径。在实验教学中,通过设置模块化教学单元,将传统采矿知识有机融入围岩信号传感、采掘设备控制、识别算法设计等环节,推动知识整合向综合能力转化。智能伴学系统则依托全流程认知状态监测与实时反馈机制,将工程师能力标准嵌入评价体系,构建以行业需求为基准的动态评估系统。实践表明:“四层次一链路”实验教学模式有效弥合了理论教学与工程实践之间的割裂,为培养符合新时代要求的高端矿业复合型人才奠定了基础。

Abstract

The development of intelligent coal mine construction and operation is driving the knowledge and skill requirements for talents in the coal industry to shift from traditional mining processes and mine pressure to emerging technologies such as artificial intelligence, equipment control, and cloud computing. Based on an analysis of the pain points in experimental teaching of mining engineering, this paper proposes a “four-level and one-link chain”experimental teaching model for Strata Control. The model consists of four progressively advancing teaching levels: basic cognition, virtual simulation, physical experiment, and engineering practice, complemented by an intelligent companion evaluation chain, collectively forming a“virtual-actual combination”experimental teaching system. The four teaching levels correspond to four ability objectives of cognitive construction, simulation exercise, hands-on operation, and engineering practice, respectively, establishing a stepwise cultivation pathway. In experimental teaching, modular teaching units are set up to organically integrate traditional mining knowledge into links such as surrounding rock signal sensing, excavation equipment control, and recognition algorithm design, promoting the transformation of knowledge integration into comprehensive abilities. The intelligent companion system relies on a whole-process cognitive state monitoring and real-time feedback mechanism, embedding engineer competency standards into the evaluation system and constructing a dynamic assessment system based on industry needs. Through practice, the“four-level and one-link chain”experimental teaching model effectively bridges the gap between theoretical teaching and engineering practice, laying a foundation for cultivating high-quality interdisciplinary mining talents that meet the requirements of the new era.

关键词

智能采矿工程 / 岩层控制学 / 实验教学 / 虚实结合 / 智能伴学

Key words

Intelligent mining engineering / Signals denoising / Experimental teaching / Virtual-actual combination / Intelligent companion learning

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基金资助

西安科技大学课程思政教学改革研究项目“基于‘育、导、建、用、评’的岩层控制学课程思政建设研究与实践”(2023-szjg-11)