采礦工程專業畢業設計改革的研究與應用

摘 要：本文針對煤炭企業對采礦工程本科畢業生的需求，分析目前采礦工程傳統畢業設計存在的問題，對采礦工程本科畢業設計教學環節進行探討，以解決目前采礦工程本科畢業設計中存在的問題為實踐目標，以培養動手能力強、綜合素質高、專業理論扎實的應用型采礦工程本科畢業生為最終目標，提出了對保障條件、設計內容、設計思路和設計成果應用等教學改革方案，為提高應用型采礦工程本科畢業生的“生存能力”提供有力保障。

關鍵詞：采礦工程；畢業設計；教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）02-0050-02

畢業設計是采礦工程專業最后一個本科實踐教學環節，旨在鞏固學生本科階段的所學知識，對井巷工程、采礦學、工程制圖、通風與安全工程學、礦山機械、礦山經濟學等知識進行綜合應用，對礦井設計形成一個系統工程，培養學生的運算、邏輯推理、工程制圖、科技論文撰寫與科研創新能力，為采礦工程本科就業提供可靠保障，并為煤礦企業輸送合格專業技術人員奠定堅實基礎[1]。然而，隨著煤炭不斷高強度開采，越來越多的生產礦井正在步入“深部開采”行列，對于采礦新技術的要求越來越高，科學的設計方法與技術的發展迫在眉睫，所以，作為教學的最后一個環節——畢業設計的發展，對于采礦工程專業的發展尤為重要。傳統的畢業設計是對實際生產礦井的地質資料進行修改后，根據設計大綱的要求進行新建礦井設計，共需完成《井田開拓方式平面圖》、《井田開拓方式剖面圖》、《采區平面圖》、《采區剖面圖》與《工作面布置圖》，共5張二維平面設計圖紙，設計工作量較大，且傳統設計存在諸多不足，難以實現采礦工程專業的發展需求。這種傳統設計理念已經無法滿足“安全高效”現代化礦井的建設需求。因此，對現有的畢業設計形式、設計內容與成績評定方法進行分析研究，提出有針對性的畢業設計改革方案，對于采礦工程專業本科教學環節，培養學生的分析與創新能力，拓展學生的知識結構，提高學生的競爭能力，具有重要的現實意義[2]。

一、畢業設計中存在的問題

（一）圖形結構形式單一

采礦工程專業畢業設計的主要任務是完成礦井的初步設計，包括設計說明書、配套圖紙等內容；其中主要包括礦井的生產能力及服務年限的確定、井田開拓、井底車場的設計、采區巷道布置及回采工藝、礦井通風與安全等；井田開拓方式平面圖、井田開拓方式剖面圖、采區平面圖、采區剖面圖與工作面布置圖，共5張二維平面設計圖紙，圖形結構形式單一，二維圖形能夠充分表現出巷道的長度與斷面尺寸，而在刻畫巷道間的系統關系時，只能通過標注在巷道上的標高來完成，缺乏直觀性，學生往往對二維圖形“不感冒”，設計的興趣不大。

（二）設計成果應用效果不好

采礦工程專業畢業設計最終提交設計說明書以及相關配套圖紙，成果提交后對設計進行審核與答辯并歸檔。畢業設計成果中的一小部分會應用在本科教學中，例如，在采礦CAD繪圖、采礦學、井巷工程與通風與安全工程學等課程的本科教學環節中，所應用的內容多為一些二維平面圖形，在應用這些圖形進行教學時，需要對其進行人為的“三維”化處理，費時費力，教師也很少對這些圖形進行更新，由于學生的本體差異，對圖形的領會程度不一，總之，畢業設計成果應用受到很大程度的制約[3]。

（三）設計呆板，缺少合作創新意識

學生每個人獨立完成一份設計，相互間沒有合作的關系存在，這就導致學生設計機械化，比較呆板，設計內容層次較低，總體完成質量不高，沒有從真正意義上使每名學生都能夠從畢業設計中得到真正的實踐學習和團隊合作意識。

（四）畢業設計成績綜合評價能力不足

傳統畢業設計成績評定方法，主要由指導教師審核評閱后，給出評閱成績，然后進行答辯。畢業設計成績由以下幾部分組成：學生的工作態度、專業知識、基本技能和獨立思考與工作能力綜合成績；畢業設計圖紙與說明書完成質量綜合成績；畢業答辯成績綜合成績；專題論文的質量及應用程度綜合成績。最終形成五級分制，即優、良、中、及格、不及格。由于畢業設計人數較多，指導教師偏少等諸多問題的影響，采用該方法對學生畢業設計進行綜合評定時，設計指導組間教師知識的互補性難以得到實現，由于答辯采用分組方式進行，答辯中難以實現統一評定標準。

二、本科畢業設計教學改革探討

（一）加強引導，激發學生對采礦工程專業的主觀能動性

在大一入學時開設專業導論課程，在專業導論課程教學中主要以認識礦山、認識采礦專業、了解現代化礦井、了解大型設備、了解煤炭企業文化，引入二維圖形與三維圖形進行專業興趣培養，以二維圖形的“復雜性”調動學生的學習熱情，以三維圖形刻畫實際生產礦井巷道關系的“直觀性”加強對學生的興趣培養。

（二）對設計內容進行調整，培養團隊合作意識

在開展畢業設計前期，可針對學生的簽約單位進行設計題目分配。以往的畢業設計是根據實際生產礦井的地質資料進行修改與模擬，以完成新建礦井的初步設計。然而，學生畢業后大多以“采區設計”為主，很難涉及新建礦井設計，對于采區設計的諸多細節，由于時間原因很難全面涉及。因此，可以對設計內容進行調整，對相同或相近地質資料進行同組分配，

（三）加強中間環節的培養，強化答辯管理

在畢業設計分階段指導過程中，結合二維平面圖形與三維立體圖形進行綜合對比分析與講解，學生理解透徹，教師在指導過程中省時省力，且對學生整體把握設計具有較好的應用效果。學生可以做到“面向對象”設計，而不是以往的“程序化”設計[4]。

以往畢業設計成績評定，主要包括設計內容、設計圖紙評定（二維平面）、設計說明書、出勤和設計態度評定等內容，該種評定方法往往存在以下問題：學生設計內容相似度較高；對于巷道的層位關系把握不準，導致工程繪圖不科學，且欠美觀；由于學生專業知識掌握不同，教師在指導設計過程中重復工作量較大；由于學生的本體差異，對于問題的理解存在誤差，導致原則性的問題過多。

畢業答辯時，結合二維圖形與三維圖形進行答辯，能夠做到既有針對性，又有實效性。讓學生以講座的形式，把整個設計的設計思路、設計成果體現出來，完成畢業答辯的同時，又給學生留下最難忘的一次課。設計成績評定體系中引入三維圖形的評定，做到有約束的同時，又能充分調動學生的積極性。

（四）建立“三維圖形庫”，充分應用畢業設計成果

由于畢業設計內容的“穩定”，工程圖紙未能較好地應用到教學中，無法對資源進行共享。在《煤礦地質學》中要求學生掌握“礦圖”知識，例如，如何繪制剖面，如何確定立井工業場地壓煤、斷層對于采礦的影響，煤層賦存條件的改變對于采煤方法的影響等，無非是學生對于二維平面到三維空間的構建過程；又如，對于礦井通風，在二維平面中很難構建整個礦井的通風系統。

畢業設計改革的“三維圖形”可以積累成圖形庫，形成教學共享資源，使學生的畢業設計成果轉化成應用模型，對于采礦工程專業思想的培養，專業術語、煤礦安全規程和煤炭工業礦井設計規范的理解，對于培養一名合格的采礦工程技術人員都具有重要意義。

（五）建立成績綜合評價模型

針對傳統成績評定方法的諸多不足，建立成績綜合評價模型。評價指標由工作態度與出勤、專業理論知識運用能力、方案論證與比較能力、說明書排版情況、相關規范與規程應用能力、文獻檢索能力、圖紙規范性、圖紙綜合完成情況、手繪圖完成情況、答辯自述情況和回答問題綜合情況組成，構成綜合評價指標B={B1，B2，…，B11}；在論文答辯前，由指導教師與答辯組統一制定各指標權重W={W1，W2，…，W11}， 在答辯過程中，由答辯組根據學生的綜合情況給出相應指標分值，該分值與指導教師給定的相應指標分值共同構成綜合評價指標矩陣：

并與指標權重W={W1，W2，…，W11}進行矩陣運算，例如有n名教師參與給一名學生打分，則有：

最后，根據矩陣運算結果得出該生畢業設計成績P=（P1+P2+…+Pn）/n。

綜上所述，通過原有畢業設計中加入三維圖形制作元素，能夠直接、有效地描述設計中存在的問題，幫助學生加強對設計中一些細節的理解，串聯各系統的同時，能夠綜合考慮實際，也能對其他同學、甚至下年級學生起到積極的輻射作用。通過畢業設計三維圖形的積累，能夠建立采礦三維圖形庫。對于畢業設計內容進行改革，能夠培養學生的團隊合作意識，豐富設計內容的同時，設計更有針對性與實效性。對學生進行針對性分組，以小組協同作戰形式，學習內容適當拓展到教學課程之外，即加強針對性的理論強化學習和制圖方法學習，協同作戰以形成資源共享，有效地提高學習效率和學習效果。建立成績綜合評價模型，能夠更加客觀地對學生設計成果進行綜合評定，便于通過成績分析進一步調整授課方案與布置設計任務，可以針對煤礦企業需求及時調整成績評價指標體系與指標權重，可操作性較強。對畢業設計成果加強管理，特別是建立“三維圖形庫”，能夠充分利用畢業設計成果，對于專業基礎課與專業課教學具有重大的現實意義。

參考文獻：

[1]査文華.采礦工程專業畢業設計教學環節現狀及對策分

析[J].教學園地，2009，（7）.

[2]余偉健.采礦工程專業畢業設計存在問題分析及體會

[J].當代教育理論與實踐，2010，（2）.

[3]李懷珍，武俐.采礦工程畢業設計存在的問題分析與教

改探討[J].淮南職業技術學院學報，2011，（1）.

[4]劉鋒珍，戴仁竹，梁帥江.采礦工程畢業設計過程管理模

式探索[J].科技咨詢，2012，（19）.