《矿山压力与岩层控制》实验教学模式探索

史文豹+李传明

【摘 要】在传统实验教学的基础上对《矿山压力与岩层控制》提出新的改进方案，使该门实验课程的内容形成一个完整整体，学生成为实验课堂的主体，在提高学生动手能力、组织能力和与他人协作能力的同时，更好的对实验课程的内容进行学习和掌握。

【关键词】矿山压力；岩层控制；实验教学

【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

《矿山压力与岩层控制》作为采矿工程专业的一门重要专业课程，其全面系统地介绍了煤层开采引起的矿山压力与岩层控制的基本理论与基础知识，并扼要介绍了矿山压力与岩层控制的研究方法。该门课程在课堂教学的同时配备一定的实验课程，帮助学生对知识点的吸收与掌握，但在以往的教学过程中，学生普遍反映课程内容信息量大，复杂且抽象，在与具体工程实际相联系过程中，学生思维易于混乱，难于形象直观的对重要知识点进行掌握，这些问题使得传统教学中出现“教与学”相分离，高等教育的基本任务难以实现。据此在传统实验课程的基础上，对《矿山压力与岩层控制》实验课程创新教学进行一定的改革探索。

1 传统实验课程教學内容

以往《矿山压力与岩层控制》实验课程课时量只有6-8个课时，分三至四次进行上课，分别进行相似模拟试验（观察和参观）、支护设备与材料-单体支柱性能测试（参观与测试）、矿压观察仪表实验（参观和测试）。因为课时量较少，上课人数较多，往往形成单一的实验课老师介绍讲解模式，学生成为课堂的客体，难以融入实验课教学中，教学效果较差，进而学生心理往往会形成对实验课程的不重视态度，极大程度的影响了教学效果。

2 实验课程内容的改进方案

在传统的实验课程的基础上，增加8-10个课时，将传统介绍性实验改进为动手性实验，让同学能够主动参与到实验教学中去，使其成为实验课堂的主体，有效提高学生学习这门课程的积极性，进而促进学生对该门课程相关知识的掌握。

2.1 相似模拟实验改进

相似模拟实验是采用与原理物理力学性质相似的材料，按一定的几何相似常数缩制成试验模型进行相应目的的研究的一种试验方法。这种方法是采矿工程专业学生学习研究井工开采下覆岩运移规律以及变形破坏规律的重要手段，其实验成本低，结果更加直观。

传统实验教学中，相似模拟实验只有两个课时，主要采用实验课老师讲解的形式进行，本次课程的改进主要体现在于相似模拟实验由单纯介绍性实验改进为学生动手性实验，以班级为单位，将一个班级分成4个组，每个组分别负责相似模拟实验过程的一部分。由于实验是一个系统工程，每个环节之间均会相互影响环环相扣，可以使得每个学生都能积极的参与其中。

2.2 矿压观察仪表实验改进

矿压观测仪表实验主要是对矿山压力观测记录仪器的使用方法及原理进行介绍，让学生掌握仪器的使用方法及原理。但由于很多学生没有能形成完成的采矿空间概念，单纯的介绍矿压观测仪器使用方法及原理，往往显得该实验课程内容空洞，不利于学生对所学知识的掌握。

在学生做相似模拟实验的过程中，结合实验的具体内容和过程对学生矿压理论进行讲解指导，非常有利于学生对矿压理论理解和掌握，同时连贯现场实践过程，引出实际生产过程中工人们是如何对矿山压力进行了解和掌握的，进而引出矿山压力观测记录仪器，并促使学生主动了解和学习仪器的使用方法和原理。

综上可以看出，《矿山压力与岩层控制》实验课程是个完整的系统工程，通过改进，使得课程的每个环节紧紧相连，环环相扣，也使得学生能够在实验课程中提高自己动手能力，同时自主的加强对本门课程内容的掌握。

3 实验课具体实施

本次实验课程分为四个阶段，共需12个课时。

第一阶段（2课时），实验老师对相似模拟实验进行介绍，主要包括相似模拟实验简介、原理、内容、步骤、相似材料的选择和配置、模型的设计、制作与观察，在介绍完毕后，根据学生兴趣，对学生进行分组。以一个班40人为例，分成4组，每组10人，根据每组的兴趣，分别负责相似模拟实验过程的四个部分，包括实验方案的制作、实验模型的制作、工作面回采上覆岩层运移规律观测、采场围岩应力观测。

第二阶段（4课时），实验课老师指导下，学生进行模型制作，让学生了解岩层组成、岩层中裂隙对覆岩变形垮落的影响等等知识点。

模型制作的好与坏与第一组所做的实验方案直接相关，所以第二组在制作模型时要和第一组进行讨论交流。

第三组对采场覆岩压力变化的监测，其监测点的布置由第一组的方案确定，由第二组在制作模型过程中进行应变片的预埋，所以第三组需提前和第一二组进行讨论和沟通，进而形成集体协作，共同学习。而第四组对采场上覆岩层位移监测同样需和第一二组相联系。

第三阶段（4课时），模型制作完成后，需要晾晒几天，等模型问题后，需对模型进行拆架并对表面进行处理，同时需对位移监测点进行布置和应力监测进行接线（即与静态应力应变仪相连接），进而实验工作面开采开始。在此过程中将矿压观测仪表等实验引进其中。

这个阶段是最重要的一个阶段，老师需要将静态应力应变仪、定位拍照、位移监测（全站仪）等工作原理对学生进行讲解，并帮助其对监测技术进行掌握。

第四阶段（2），实验课老师对学生采集的数据进行相关处理讲解，协助学生对试验进行总结分析，并形成完成实验报告。

4 结语

通过对《矿山压力与岩层控制》传统实验教学方式进行改革，使得整个实验内容形成完整整体，让学生主动参与其中，使其成为实验课程的主体，学生主动动手做实验，又要相互交流相互协作，在提高学生动手能力、组织能力以及与他人协作的能力的同时，更好的对课程内容进行吸收掌握。

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[责任编辑：朱丽娜]