智能化時代煤礦智能開采技術專業實訓教學模式優化探究

摘 要：本文針對智能化時代下煤礦智能開采技術專業實訓教學面臨的挑戰，以虛擬仿真技術為重點，探討優化實訓教學模式的方法。通過分析虛擬仿真技術在煤礦智能開采技術專業實訓教學中的潛力與挑戰，提出建設虛擬仿真實訓基地、優化課程設計與教學方法等方案。通過本文的研究，旨在提升學生的實踐能力，滿足現代煤礦企業的人才需求，推動煤礦智能開采技術專業實訓教學的發展。

關鍵詞：智能化時代；煤礦智能開采；虛擬仿真技術；實訓教學模式優化

中圖分類號：C964.2文獻標識碼：A文章編號：2095-9052（2024）08-0189-03

引言

隨著科技的不斷發展和社會經濟的快速變遷，煤炭產業作為重要的能源產業，在國民經濟中發揮著重要作用。然而，傳統的煤礦智能開采技術專業教育模式面臨著一系列問題，如實訓資源不足、實訓環境不夠真實等，已經不能滿足現代煤礦企業對人才的需求。為了適應智能化時代的要求，提高煤礦智能開采技術專業學生的實際操作能力和創新能力，必須對實訓教學模式進行優化和創新。

一、虛擬仿真技術的概述

虛擬仿真技術是一種利用計算機技術模擬現實世界的技術手段。虛擬仿真技術的基本原理是通過建立數學模型和物理模型，利用計算機進行仿真計算，實現對真實系統的模擬和再現。虛擬仿真技術主要包括虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、混合現實（MR）等多種形式，能夠提供逼真的視覺、聽覺和觸覺體驗，使用戶沉浸其中，具有高度的交互性和實時性。

二、虛擬仿真技術在煤礦智能開采技術專業實訓教學中的潛力與挑戰

虛擬仿真技術在煤礦智能開采技術專業實訓教學中具有巨大的潛力和挑戰。潛力體現在其能夠模擬真實的礦井環境和作業場景，為學生提供安全、高效的實踐操作平臺，促進他們理論知識與實際操作的結合，提升學習效果和實踐能力；同時，虛擬仿真技術還可以模擬礦井地質構造、設備操作、安全事故應急處理等情景，為學生提供了更真實、更豐富的實踐體驗，有助于培養學生的操作技能、安全意識和應變能力［1］。然而，挑戰也不容忽視，包括技術成本高、系統穩定性差、仿真精度不高等方面的問題，以及師資隊伍的培訓和教學理念的轉變等方面的挑戰。要充分發揮虛擬仿真技術在實訓教學中的作用，需要綜合考慮技術、教學和管理等多方面因素，不斷優化完善，提升其在煤礦智能開采技術專業實訓教學中的應用效果。

三、煤礦智能開采技術專業虛擬仿真實訓基地建設

（一）基礎設施建設與硬件環境構建

煤礦智能開采技術專業虛擬仿真實訓基地的基礎設施建設與硬件環境構建旨在打造一個符合行業標準、高度仿真的實訓環境，以促進學生專業技能的提升和職業發展。在基礎設施建設方面，按照《國家職業教育改革實施方案》和《職業教育提質培優行動計劃》的要求，融合虛擬仿真技術特色，打造具有國內影響力、省內一流的示范性仿真實訓基地。在硬件環境構建方面，我們將遵循以學生就業為主導、職業技能訓練為核心的設計理念，聯合相關企業、行業、政府等職能部門，深度結合專業技能點，借助 VR/AR/3D 熱門新技術，為學生提供立體、生動、可交互的學習環境，打造富有科技感的實訓體驗課堂。

（二）虛擬仿真教學資源開發與整合

煤礦智能開采技術專業虛擬仿真實訓基地致力于通過虛擬仿真教學資源的開發與整合，為學生提供高水平、多樣化的實踐培訓環境。結合現代信息技術，積極開發與整合煤礦開采技術領域相關的虛擬仿真實訓資源，涵蓋爆破工程、井巷工程、資源勘察等多個方面的三維虛擬實驗教學系統，同時還將拓展至應急救援技術、安全技術與管理、煤炭清潔利用技術等相關領域。這些資源將采用虛擬現實、人工智能、數字孿生等技術，力求模擬真實工作場景，讓學生在虛擬環境中進行實踐操作、技能培訓和問題解決，從而提升學生在實際工作中的應變能力和專業素養。同時，還整合其他專業相關的虛擬仿真實訓資源，如工程測量技術、安全管理等，以豐富學生的知識體系和技能結構，培養其全面發展的能力［2］。

（三）實訓課程創新與重構

煤礦智能開采技術專業虛擬仿真實訓基地在實訓課程創新與重構方面，將積極響應社會和市場需求，采取一系列措施以提升實訓教學的質量和效果。通過以行業標準和最新技術為指導，對現有實訓課程進行全面評估，識別出課程存在的不足和問題。結合虛擬仿真技術的特點和優勢，與國內知名軟件企業、行業領先企業合作，開發與煤礦智能開采技術專業相關的虛擬仿真實訓資源。這些資源將涵蓋爆破工程、井巷工程、資源勘察等多個方面的虛擬實驗教學系統，并注重模擬實際工作場景，提升學生的實踐操作能力和問題解決能力。同時，還在課程設置上進行創新，引入新興技術領域的內容，如人工智能、物聯網等，以確保學生在課程學習過程中接觸到最前沿的知識和技術。另外，針對傳統實訓教學中存在的“三高三難”問題，采用探究學習、協作學習等多種教學模式，培養學生的創新能力和團隊合作精神。最后，建立完善的評價機制，對實訓課程的教學效果進行定期評估和整改，確保課程內容與實踐需求的緊密對接，為學生提供更加高效、貼近實際的教學體驗。

四、實訓教學模式優化與實踐探索

（一）虛實結合的實訓教學模式設計

虛實結合的實訓教學模式設計旨在充分發揮虛擬仿真技術和傳統實訓的優勢，提升學生的實踐操作能力和解決問題的能力。通過建立一個基于虛擬仿真平臺的實訓環境，利用高度仿真的虛擬場景和設備模型，讓學生在虛擬環境中進行真實場景的模擬操作和實踐演練。引入實時反饋和評估機制，在虛擬仿真環境中通過數據采集和分析，及時反饋學生的操作情況和表現，幫助其及時糾正錯誤，提高實踐操作的準確性和效率。同時，在虛擬仿真環境中注重團隊協作和溝通能力的培養，設計一些需要多人合作完成的任務和項目，激發學生的團隊合作精神。為了更好地將虛擬仿真技術與實際實訓結合起來，在實訓課程中設置一定比例的現場實踐環節，讓學生有機會親身體驗真實工作場景，加深對理論知識的理解和應用［3］。結合健全的教學評價體系，綜合考量學生在虛擬仿真環境和實際實訓中的表現，全面評價其綜合能力和水平。

（二）實訓教學質量評價體系構建

實訓教學質量評價體系的構建是為了全面評估學生在實訓過程中的學習效果和能力提升情況，從而不斷優化教學模式和提升教學質量。建立基于多維度評價的評價體系，主要包括學生的知識水平、技能掌握程度、實踐操作能力以及團隊合作等方面。通過設計合適的評價指標和評估方法，全面考查學生在實訓中的表現。并采用多樣化的評價手段，包括實訓成績評定、實訓報告撰寫、實際操作技能考核、小組項目評估等，確保評價方式的全面性和客觀性。同時，注重引入同行評價和自評互評機制，鼓勵學生之間相互學習和交流，促進學生自我認知和提升。建立實訓課程評估和反饋機制，定期組織教師評議和學生滿意度調查，收集各方面的意見和建議，及時調整和改進教學方案。

（三）實訓教學模式的應用與效果評估

實訓教學模式的應用與效果評估是為了全面了解教學模式的實施情況和對學生學習效果的影響，從而及時調整和優化教學策略，提高教學效果。采用定性和定量相結合的方法，通過觀察、訪談、問卷調查等方式收集數據，全面了解實訓教學模式的實施情況。針對不同的實訓課程和教學目標，設計合適的評估指標和評價體系，包括學生的知識水平提升、技能掌握程度、創新能力培養等方面。并利用各種評價工具和方法，對學生在實訓過程中的表現進行評估，包括實際操作技能考核、項目成果展示、小組討論表現等［4］。同時，注重收集學生和教師的反饋意見，了解他們對教學模式的看法和建議，從而及時調整和改進教學策略。根據評估結果，及時總結經驗教訓，調整和優化實訓教學模式，不斷提升教學效果和學生的綜合素質。

五、校企合作與科研團隊建設

（一）校企合作模式探索與實踐

在校企合作模式的探索與實踐中，以深度合作和雙贏共享為原則，搭建起學校與企業之間密切互動的橋梁，促進產學研深度融合，推動校企合作關系向更高水平發展。通過積極尋找與煤礦智能開采技術專業相關的企業合作伙伴，建立長期穩定的合作關系。在合作過程中，學校將充分借鑒企業的實際需求和行業標準，不斷優化課程設置和實訓內容，確保教學內容與行業需求高度契合。同時，學校還將積極為企業提供優秀的人才和科研支持，共同推動行業的發展和進步。建立健全校企合作機制，明確雙方的權責和利益分配。通過簽訂合作協議，明確合作目標、任務和時間表，規范雙方的合作行為，確保合作過程的順利進行。同時，建立起定期溝通和協調的機制，及時解決合作中出現的問題和困難，保障合作項目的順利實施。積極開展校企聯合科研項目，共同攻克行業關鍵技術和難題。通過雙方的技術交流和資源共享，加強科研人員之間的合作與交流，提高科研水平和創新能力。同時，鼓勵學校教師參與企業的實際項目和生產實踐，增強他們的實踐能力和行業洞察力，推動科研成果的轉化和應用。建立校企合作的長效機制，持續推動合作關系的深入發展。通過建立校企合作基地和聯合實驗室，為合作雙方提供更加便利的交流和合作平臺。同時，還鼓勵學校的學生積極參與校企合作項目，增強他們的實踐能力和創新意識，為他們的就業和職業發展提供更多的機會和支持。

（二）虛擬仿真實訓教學科研團隊建設

針對虛擬仿真實訓教學科研團隊的建設，需要招聘一批具有豐富實踐經驗和專業技能的教學科研人員，確保團隊的專業性和實力。這些教師具備扎實的學術背景和工程實踐經驗，能夠帶領團隊進行高水平的科研工作和教學實踐。加強團隊成員的培訓和學習，不斷提升其專業技能和科研能力。通過組織專業技術培訓和學術交流活動，促進團隊成員之間的相互學習和共同進步，不斷拓展研究領域和提升研究水平。最后，還應建立健全科研管理體系，規范團隊的科研活動和項目管理。通過制定科研項目管理辦法和規章制度，明確科研任務和責任分工，確保科研項目的順利開展和成果的及時轉化。同時，還需要建立起科研成果評價機制，激勵團隊成員積極投入科研工作，推動科研成果的產出和應用［5］。

（三）科研成果轉化與應用示范

在科研成果轉化與應用示范方面，需要建立起科研成果推廣與轉化的機制和平臺，以便及時將研究成果與實際需求對接，主要包括建立技術轉移中心或科技成果轉化機構，為科研成果的轉化提供專業支持和服務。加強校企合作，深化與企業的合作關系，促進科研成果的產業化。通過與企業簽訂合作協議或建立聯合實驗室，將科研成果轉化為實際產品或解決方案，并在企業內部進行應用示范和推廣。同時，充分利用企業的資源和渠道，拓展科研成果的市場應用，提高科研成果的經濟效益和社會效益。另外，還應積極參與政府科技項目的申報，爭取政府的支持和資金，推動科研成果的應用示范和推廣。通過申報科技項目或參與科技示范園區建設，將科研成果在示范項目中應用，并向社會展示其實際效果和應用價值。

六、虛擬仿真資源共建共享機制構建

（一）共建機制

虛擬仿真資源共建機制的建設是為了實現資源的共享與共用，促進教育資源的優化配置和高效利用。通過建立一個開放的共建平臺，邀請校內外的相關院校、研究機構和企業參與共建。通過簽訂合作協議或共建協議，明確各方的權利和義務，共同承擔資源建設和運維管理的責任。搭建虛擬仿真資源共建的技術平臺，統一管理和整合各方提供的資源，確保資源的標準化和規范化，主要包括建立統一的數據標準和格式，制定資源管理規范和流程，確保資源的互通互用和跨平臺運行［6］。

（二）共享與利用機制

共建共享共用機制的核心之一是虛擬仿真資源的共享與利用機制。通過建立統一的虛擬仿真資源平臺，整合各方資源，實現虛擬仿真資源的集中管理和統一調配。在此平臺上，用戶可以共享各類虛擬仿真資源，包括軟件、模型、數據等，并通過網絡技術實現遠程訪問和使用。同時，建立完善的資源管理制度和權限控制機制，確保資源的安全性和可控性。建立資源共享激勵機制，鼓勵用戶積極貢獻和分享優質資源，促進共建共享共用機制的持續健康發展。

（三）共用與管理機制

虛擬仿真資源的共用與管理機制旨在有效管理和優化資源的利用。通過建立資源清單和分類，明確資源的類型、來源和適用范圍，并采用統一的標準和規范進行命名和編碼。同時，建立資源申請和審批流程，實現資源的有序調配和使用。還應建立資源監測和反饋機制，及時收集用戶的需求和反饋，不斷優化資源的配置和更新。通過建立完善的資源共用與管理機制，實現資源的高效利用，優化虛擬仿真教學的質量和效益。

結語

在智能化時代背景下，煤礦智能開采技術專業實訓教學模式的優化至關重要。通過本文的研究，對煤礦智能開采技術專業虛擬仿真實訓基地的建設、實訓教學模式的優化與實踐探索、校企合作與科研團隊的建設、共建共享機制的構建等方面提出了一系列建設性的觀點和方案。通過不斷地努力和探索，相信可以進一步提升煤礦智能開采技術專業的實訓教學水平，為培養更多高素質、高技能的煤礦技術人才做出更大的貢獻。

參考文獻：

［1］周繼國，焦健，孫曉慧等.綠色智能礦山背景下高職煤礦智能開采技術專業人才培養研究［J］.職業教育研究，2022，（04）：47-52.

［2］李婷，李艷軍，楊娟娟.高職院校煤礦開采專業人才培養與企業需求匹配度分析——以榆林職業技術學院煤礦開采類專業為例［J］.科技風，2022，（33）：37-39.

［3］李艷霞，劉建強，陳拓其.高職“一流高職煤礦智能開采技術專業”建設的探索與研究——以榆林職業技術學院為例［J］.現代職業教育，2020，（08）：64-65.

［4］趙永芳，張滿懷，王永安.“三層次+兩模式”煤礦開采虛擬仿真實訓教學實踐［J］.內蒙古煤炭經濟，2020，（08）：212-213.

［5］李政敏，韋寧.高職煤礦開采技術專業群人才培養模式建設研究［J］.現代國企研究，2017，（24）：212-213.

［6］陳輝，姜俊博，曹其嘉.政、企、校共培高職煤礦智能開采技術專業人才培養模式探索與研究［J］.智庫時代，2020，（03）：255-256.