采礦工程專業數字礦山“嵌入式”教學體系研究

王浩宇

摘 要：數字礦山技術為現代采礦業提供先進工具與技術平臺的同時，也對采礦從業人員的素質與能力提出了更高的要求，現代化的采礦工程人才培養模式也要做出適應性的調整。本文針對數字礦山在我國教學現狀以及存在的問題，提出了采用“嵌入式”教學體系改革模式，主要從相關專業課程的教學內容、教學方式與教學過程、各專業課的課程設計、實踐教學等幾個環節進行教學改革，把數字礦山理念與技術“嵌入”整個采礦工程專業本科教學體系中，為現代采礦專業人才培養貢獻一份力量。

關鍵詞：采礦工程專業；數字礦山；“嵌入式”教學

隨著計算機網絡技術、圖形技術、自動化技術、數字通訊技術、3S技術等新技術的飛速發展，以計算機和網絡通訊為核心的信息技術將人類帶入了信息時代。信息技術和產品滲透到社會的各個領域，從政府的戰略決策到企業的經營管理和生產工藝，再到人們的日常生活，無不受到信息技術的影響。礦山生產已經從20世紀80年代的機械化、自動化時代步入今天的信息化、數字化時代，采礦專業和數字礦山的嵌入式教學已經成為了新時代背景下的必然趨勢。

一、數字礦山的定義及功能分析

（一）什么是數字礦山

有人把數字礦山看成是建立一批數據庫，有人則把它看成是一個礦山地理信息系統，也有人認為數字礦山就是3S技術在礦山開采上的應用。這些說法都是片面的，都只是給出了數字礦山的一個或幾個局部定義而已，而且主要是有關數據獲取、存儲和表述的局部。

所謂數字礦山就是指在礦山范圍內建立一個以三維坐標為主線，將礦山信息構建成一個礦山信息模型，描述礦山中每一點的全部信息，按三維坐標組織、存儲起來，并提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使有關人員都可以快速準確、充分和完整地了解及利用礦山各方面的信息。從這個意義上說，數字礦山就是一個礦山范圍內的以三維坐標信息及其相互關系為基礎而組成的信息框架，并在該框架內嵌入我們所獲得的信息的總稱。

（二）數字礦山的功能內涵

數字礦山是對礦山數據的存儲、傳輸和表述向更深層次延展，包括各個層次的更實質性的應用，特別是作用于生產過程的直接應用。只有這樣，我們才能從數字礦山得到可觀的回報。縱觀礦業發達國家的實踐，數字礦山的主要功能可以歸納為以下幾點：

數據的獲取、存儲、傳輸和表述。利用現代技術獲取更具時效性、更準確的有關數據，對礦區的空間、屬性和管理數據實現全方位的存儲、管理和限定的傳輸，并能夠根據數據的性質和需要提供各種必要的表述形式。

礦山生產與經營決策優化。數字礦山應該使分析、預測和優化方法走出書本，在礦山生產方案確定、參數選取與經營決策中發揮盡可能大的作用。發達國家的實踐表明，生產優化與科學決策能夠創造巨大的經濟效益，盡管這樣的效益大都是隱形的。

二、采礦專業和數字礦山的嵌入式教學體系

（一）嵌入方式

在教學上引進數字露天礦的概念，數字露天礦總體結構設計采用先進的數據礦山構架技術并主要考慮了露天礦生產管理需求及當前具體條件，既要實現生產管理中各類不同系統的數據交換與共享，又將各類系統中大量異質信息存儲到核心系統的數據倉庫中，實現信息的綜合管理、分析和利用。

（二）嵌入式系統應用人才培養目標

結合采礦工程專業的實際情況和學生特點，嵌入式系統應用人才的培養目標提出：綜合素質好，創新能力強，專業基礎理論扎實，應用領域明確，工程實踐技能突出，具備工程應用開發過程中計劃、需求、設計、研發、測試、維護和管理等方面的知識與技能，能夠勝任系統化、規范化、度量化的項目研發工作的實用型中高級應用型工程技術人才。培養具備專業知識完備的采礦工程專業新型人才，嵌入式系統設計師、嵌入式系統開發工程師等。通過專業知識的，實現學業與職業零距離對接，培養面向工程、立足實踐、具有創新精神的工程型采礦工程專業學生。

（三）嵌入式系統課程體系

嵌入式系統涉及內容廣泛、系統性強，是一個軟硬件系統的綜合體。按照不同的要求和目的來建立一套合理的教學課程體系，根據教學特點與時間問題，以及學生的素質，把嵌入式系統的課程體系結構分為三個階段。第一個階段學習礦山專業基礎課，主要開設采礦專業的基礎知識和數字礦山的一些相應知識。第二個階段學習專業課，主要開設采礦技術、數字礦山的詳細知識、數字礦山的運用、操作系統原理。第三個階段學習嵌入式系統課程，主要開設嵌入式系統原理與應用、嵌入式操作系統、采礦工程和數字礦山的有效嵌入。

三、教學方法

（一）開設嵌入式系統的相關課程

以項目驅動的方式為基礎，在講述項目設計方法和設計過程時要求學生熟悉開發環境、開發工具。而且在真正作項目之前還要不斷復習、不斷動手操作使各種工具應用熟練，對專業知識的掌握更加完備，讓采礦工程和數字礦山不僅在教學上能很好的嵌入，在實際操作中也能很好地融合在一起。

（二）培養學生的動手能力

采礦專業的實踐性特別強，所以鍛煉學生的動手能力是十分有必要的，因而不采用傳統的期末筆試的方式進行，而是實訓的過程中跟進每組的實際情況，綜合考核?；A性的操作和專業知識要求學生都掌握，既要鍛煉學生的動手能力，又要強調學習過程中理論聯系實際的能力，更好地理解項目成功實現的原理。

四、結束語

嵌入式系統在國內、外的應用發展非常迅速，需要的面向應用的嵌入式方面的工程技術人員缺口很大，但目前我國針對的嵌入式人才培養還沒有一定的模式，嵌入式系統教學也沒有形成統一的教學體系和規范，為了促進采礦工程嵌入式系統教學需要建立科學的、可操作性的嵌入式系統理論和實驗教礦工程專業和數字礦山的嵌入式教學體系、教材以及教師隊伍的培養體系。

參考文獻

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