《礦山壓力與巖層控制》實驗教學模式探索

史文豹+李傳明

【摘 要】在傳統實驗教學的基礎上對《礦山壓力與巖層控制》提出新的改進方案，使該門實驗課程的內容形成一個完整整體，學生成為實驗課堂的主體，在提高學生動手能力、組織能力和與他人協作能力的同時，更好的對實驗課程的內容進行學習和掌握。

【關鍵詞】礦山壓力；巖層控制；實驗教學

【Abstract】This paper presents a new scheme for 《Mining Pressure and Strata Control》based on the traditional experimental teaching， this scheme makes the experimental course content to form a complete whole， students become the main body of the classroom， to improve the students' practical ability， organization ability and collaborative ability， and better learn and master the experimental courses at the same time .

【Key words】Mine pressure；Strata control；Experimental teaching

《礦山壓力與巖層控制》作為采礦工程專業的一門重要專業課程，其全面系統地介紹了煤層開采引起的礦山壓力與巖層控制的基本理論與基礎知識，并扼要介紹了礦山壓力與巖層控制的研究方法。該門課程在課堂教學的同時配備一定的實驗課程，幫助學生對知識點的吸收與掌握，但在以往的教學過程中，學生普遍反映課程內容信息量大，復雜且抽象，在與具體工程實際相聯系過程中，學生思維易于混亂，難于形象直觀的對重要知識點進行掌握，這些問題使得傳統教學中出現“教與學”相分離，高等教育的基本任務難以實現。據此在傳統實驗課程的基礎上，對《礦山壓力與巖層控制》實驗課程創新教學進行一定的改革探索。

1 傳統實驗課程教學內容

以往《礦山壓力與巖層控制》實驗課程課時量只有6-8個課時，分三至四次進行上課，分別進行相似模擬試驗（觀察和參觀）、支護設備與材料-單體支柱性能測試（參觀與測試）、礦壓觀察儀表實驗（參觀和測試）。因為課時量較少，上課人數較多，往往形成單一的實驗課老師介紹講解模式，學生成為課堂的客體，難以融入實驗課教學中，教學效果較差，進而學生心理往往會形成對實驗課程的不重視態度，極大程度的影響了教學效果。

2 實驗課程內容的改進方案

在傳統的實驗課程的基礎上，增加8-10個課時，將傳統介紹性實驗改進為動手性實驗，讓同學能夠主動參與到實驗教學中去，使其成為實驗課堂的主體，有效提高學生學習這門課程的積極性，進而促進學生對該門課程相關知識的掌握。

2.1 相似模擬實驗改進

相似模擬實驗是采用與原理物理力學性質相似的材料，按一定的幾何相似常數縮制成試驗模型進行相應目的的研究的一種試驗方法。這種方法是采礦工程專業學生學習研究井工開采下覆巖運移規律以及變形破壞規律的重要手段，其實驗成本低，結果更加直觀。

傳統實驗教學中，相似模擬實驗只有兩個課時，主要采用實驗課老師講解的形式進行，本次課程的改進主要體現在于相似模擬實驗由單純介紹性實驗改進為學生動手性實驗，以班級為單位，將一個班級分成4個組，每個組分別負責相似模擬實驗過程的一部分。由于實驗是一個系統工程，每個環節之間均會相互影響環環相扣，可以使得每個學生都能積極的參與其中。

2.2 礦壓觀察儀表實驗改進

礦壓觀測儀表實驗主要是對礦山壓力觀測記錄儀器的使用方法及原理進行介紹，讓學生掌握儀器的使用方法及原理。但由于很多學生沒有能形成完成的采礦空間概念，單純的介紹礦壓觀測儀器使用方法及原理，往往顯得該實驗課程內容空洞，不利于學生對所學知識的掌握。

在學生做相似模擬實驗的過程中，結合實驗的具體內容和過程對學生礦壓理論進行講解指導，非常有利于學生對礦壓理論理解和掌握，同時連貫現場實踐過程，引出實際生產過程中工人們是如何對礦山壓力進行了解和掌握的，進而引出礦山壓力觀測記錄儀器，并促使學生主動了解和學習儀器的使用方法和原理。

綜上可以看出，《礦山壓力與巖層控制》實驗課程是個完整的系統工程，通過改進，使得課程的每個環節緊緊相連，環環相扣，也使得學生能夠在實驗課程中提高自己動手能力，同時自主的加強對本門課程內容的掌握。

3 實驗課具體實施

本次實驗課程分為四個階段，共需12個課時。

第一階段（2課時），實驗老師對相似模擬實驗進行介紹，主要包括相似模擬實驗簡介、原理、內容、步驟、相似材料的選擇和配置、模型的設計、制作與觀察，在介紹完畢后，根據學生興趣，對學生進行分組。以一個班40人為例，分成4組，每組10人，根據每組的興趣，分別負責相似模擬實驗過程的四個部分，包括實驗方案的制作、實驗模型的制作、工作面回采上覆巖層運移規律觀測、采場圍巖應力觀測。

第二階段（4課時），實驗課老師指導下，學生進行模型制作，讓學生了解巖層組成、巖層中裂隙對覆巖變形垮落的影響等等知識點。

模型制作的好與壞與第一組所做的實驗方案直接相關，所以第二組在制作模型時要和第一組進行討論交流。

第三組對采場覆巖壓力變化的監測，其監測點的布置由第一組的方案確定，由第二組在制作模型過程中進行應變片的預埋，所以第三組需提前和第一二組進行討論和溝通，進而形成集體協作，共同學習。而第四組對采場上覆巖層位移監測同樣需和第一二組相聯系。

第三階段（4課時），模型制作完成后，需要晾曬幾天，等模型問題后，需對模型進行拆架并對表面進行處理，同時需對位移監測點進行布置和應力監測進行接線（即與靜態應力應變儀相連接），進而實驗工作面開采開始。在此過程中將礦壓觀測儀表等實驗引進其中。

這個階段是最重要的一個階段，老師需要將靜態應力應變儀、定位拍照、位移監測（全站儀）等工作原理對學生進行講解，并幫助其對監測技術進行掌握。

第四階段（2），實驗課老師對學生采集的數據進行相關處理講解，協助學生對試驗進行總結分析，并形成完成實驗報告。

4 結語

通過對《礦山壓力與巖層控制》傳統實驗教學方式進行改革，使得整個實驗內容形成完整整體，讓學生主動參與其中，使其成為實驗課程的主體，學生主動動手做實驗，又要相互交流相互協作，在提高學生動手能力、組織能力以及與他人協作的能力的同時，更好的對課程內容進行吸收掌握。

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[責任編輯：朱麗娜]