智能化时代煤矿智能开采技术专业实训教学模式优化探究

摘 要：本文针对智能化时代下煤矿智能开采技术专业实训教学面临的挑战，以虚拟仿真技术为重点，探讨优化实训教学模式的方法。通过分析虚拟仿真技术在煤矿智能开采技术专业实训教学中的潜力与挑战，提出建设虚拟仿真实训基地、优化课程设计与教学方法等方案。通过本文的研究，旨在提升学生的实践能力，满足现代煤矿企业的人才需求，推动煤矿智能开采技术专业实训教学的发展。

关键词：智能化时代；煤矿智能开采；虚拟仿真技术；实训教学模式优化

中图分类号：C964.2文献标识码：A文章编号：2095-9052（2024）08-0189-03

引言

随着科技的不断发展和社会经济的快速变迁，煤炭产业作为重要的能源产业，在国民经济中发挥着重要作用。然而，传统的煤矿智能开采技术专业教育模式面临着一系列问题，如实训资源不足、实训环境不够真实等，已经不能满足现代煤矿企业对人才的需求。为了适应智能化时代的要求，提高煤矿智能开采技术专业学生的实际操作能力和创新能力，必须对实训教学模式进行优化和创新。

一、虚拟仿真技术的概述

虚拟仿真技术是一种利用计算机技术模拟现实世界的技术手段。虚拟仿真技术的基本原理是通过建立数学模型和物理模型，利用计算机进行仿真计算，实现对真实系统的模拟和再现。虚拟仿真技术主要包括虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）等多种形式，能够提供逼真的视觉、听觉和触觉体验，使用户沉浸其中，具有高度的交互性和实时性。

二、虚拟仿真技术在煤矿智能开采技术专业实训教学中的潜力与挑战

虚拟仿真技术在煤矿智能开采技术专业实训教学中具有巨大的潜力和挑战。潜力体现在其能够模拟真实的矿井环境和作业场景，为学生提供安全、高效的实践操作平台，促进他们理论知识与实际操作的结合，提升学习效果和实践能力；同时，虚拟仿真技术还可以模拟矿井地质构造、设备操作、安全事故应急处理等情景，为学生提供了更真实、更丰富的实践体验，有助于培养学生的操作技能、安全意识和应变能力［1］。然而，挑战也不容忽视，包括技术成本高、系统稳定性差、仿真精度不高等方面的问题，以及师资队伍的培训和教学理念的转变等方面的挑战。要充分发挥虚拟仿真技术在实训教学中的作用，需要综合考虑技术、教学和管理等多方面因素，不断优化完善，提升其在煤矿智能开采技术专业实训教学中的应用效果。

三、煤矿智能开采技术专业虚拟仿真实训基地建设

（一）基础设施建设与硬件环境构建

煤矿智能开采技术专业虚拟仿真实训基地的基础设施建设与硬件环境构建旨在打造一个符合行业标准、高度仿真的实训环境，以促进学生专业技能的提升和职业发展。在基础设施建设方面，按照《国家职业教育改革实施方案》和《职业教育提质培优行动计划》的要求，融合虚拟仿真技术特色，打造具有国内影响力、省内一流的示范性仿真实训基地。在硬件环境构建方面，我们将遵循以学生就业为主导、职业技能训练为核心的设计理念，联合相关企业、行业、政府等职能部门，深度结合专业技能点，借助 VR/AR/3D 热门新技术，为学生提供立体、生动、可交互的学习环境，打造富有科技感的实训体验课堂。

（二）虚拟仿真教学资源开发与整合

煤矿智能开采技术专业虚拟仿真实训基地致力于通过虚拟仿真教学资源的开发与整合，为学生提供高水平、多样化的实践培训环境。结合现代信息技术，积极开发与整合煤矿开采技术领域相关的虚拟仿真实训资源，涵盖爆破工程、井巷工程、资源勘察等多个方面的三维虚拟实验教学系统，同时还将拓展至应急救援技术、安全技术与管理、煤炭清洁利用技术等相关领域。这些资源将采用虚拟现实、人工智能、数字孪生等技术，力求模拟真实工作场景，让学生在虚拟环境中进行实践操作、技能培训和问题解决，从而提升学生在实际工作中的应变能力和专业素养。同时，还整合其他专业相关的虚拟仿真实训资源，如工程测量技术、安全管理等，以丰富学生的知识体系和技能结构，培养其全面发展的能力［2］。

（三）实训课程创新与重构

煤矿智能开采技术专业虚拟仿真实训基地在实训课程创新与重构方面，将积极响应社会和市场需求，采取一系列措施以提升实训教学的质量和效果。通过以行业标准和最新技术为指导，对现有实训课程进行全面评估，识别出课程存在的不足和问题。结合虚拟仿真技术的特点和优势，与国内知名软件企业、行业领先企业合作，开发与煤矿智能开采技术专业相关的虚拟仿真实训资源。这些资源将涵盖爆破工程、井巷工程、资源勘察等多个方面的虚拟实验教学系统，并注重模拟实际工作场景，提升学生的实践操作能力和问题解决能力。同时，还在课程设置上进行创新，引入新兴技术领域的内容，如人工智能、物联网等，以确保学生在课程学习过程中接触到最前沿的知识和技术。另外，针对传统实训教学中存在的“三高三难”问题，采用探究学习、协作学习等多种教学模式，培养学生的创新能力和团队合作精神。最后，建立完善的评价机制，对实训课程的教学效果进行定期评估和整改，确保课程内容与实践需求的紧密对接，为学生提供更加高效、贴近实际的教学体验。

四、实训教学模式优化与实践探索

（一）虚实结合的实训教学模式设计

虚实结合的实训教学模式设计旨在充分发挥虚拟仿真技术和传统实训的优势，提升学生的实践操作能力和解决问题的能力。通过建立一个基于虚拟仿真平台的实训环境，利用高度仿真的虚拟场景和设备模型，让学生在虚拟环境中进行真实场景的模拟操作和实践演练。引入实时反馈和评估机制，在虚拟仿真环境中通过数据采集和分析，及时反馈学生的操作情况和表现，帮助其及时纠正错误，提高实践操作的准确性和效率。同时，在虚拟仿真环境中注重团队协作和沟通能力的培养，设计一些需要多人合作完成的任务和项目，激发学生的团队合作精神。为了更好地将虚拟仿真技术与实际实训结合起来，在实训课程中设置一定比例的现场实践环节，让学生有机会亲身体验真实工作场景，加深对理论知识的理解和应用［3］。结合健全的教学评价体系，综合考量学生在虚拟仿真环境和实际实训中的表现，全面评价其综合能力和水平。

（二）实训教学质量评价体系构建

实训教学质量评价体系的构建是为了全面评估学生在实训过程中的学习效果和能力提升情况，从而不断优化教学模式和提升教学质量。建立基于多维度评价的评价体系，主要包括学生的知识水平、技能掌握程度、实践操作能力以及团队合作等方面。通过设计合适的评价指标和评估方法，全面考查学生在实训中的表现。并采用多样化的评价手段，包括实训成绩评定、实训报告撰写、实际操作技能考核、小组项目评估等，确保评价方式的全面性和客观性。同时，注重引入同行评价和自评互评机制，鼓励学生之间相互学习和交流，促进学生自我认知和提升。建立实训课程评估和反馈机制，定期组织教师评议和学生满意度调查，收集各方面的意见和建议，及时调整和改进教学方案。

（三）实训教学模式的应用与效果评估

实训教学模式的应用与效果评估是为了全面了解教学模式的实施情况和对学生学习效果的影响，从而及时调整和优化教学策略，提高教学效果。采用定性和定量相结合的方法，通过观察、访谈、问卷调查等方式收集数据，全面了解实训教学模式的实施情况。针对不同的实训课程和教学目标，设计合适的评估指标和评价体系，包括学生的知识水平提升、技能掌握程度、创新能力培养等方面。并利用各种评价工具和方法，对学生在实训过程中的表现进行评估，包括实际操作技能考核、项目成果展示、小组讨论表现等［4］。同时，注重收集学生和教师的反馈意见，了解他们对教学模式的看法和建议，从而及时调整和改进教学策略。根据评估结果，及时总结经验教训，调整和优化实训教学模式，不断提升教学效果和学生的综合素质。

五、校企合作与科研团队建设

（一）校企合作模式探索与实践

在校企合作模式的探索与实践中，以深度合作和双赢共享为原则，搭建起学校与企业之间密切互动的桥梁，促进产学研深度融合，推动校企合作关系向更高水平发展。通过积极寻找与煤矿智能开采技术专业相关的企业合作伙伴，建立长期稳定的合作关系。在合作过程中，学校将充分借鉴企业的实际需求和行业标准，不断优化课程设置和实训内容，确保教学内容与行业需求高度契合。同时，学校还将积极为企业提供优秀的人才和科研支持，共同推动行业的发展和进步。建立健全校企合作机制，明确双方的权责和利益分配。通过签订合作协议，明确合作目标、任务和时间表，规范双方的合作行为，确保合作过程的顺利进行。同时，建立起定期沟通和协调的机制，及时解决合作中出现的问题和困难，保障合作项目的顺利实施。积极开展校企联合科研项目，共同攻克行业关键技术和难题。通过双方的技术交流和资源共享，加强科研人员之间的合作与交流，提高科研水平和创新能力。同时，鼓励学校教师参与企业的实际项目和生产实践，增强他们的实践能力和行业洞察力，推动科研成果的转化和应用。建立校企合作的长效机制，持续推动合作关系的深入发展。通过建立校企合作基地和联合实验室，为合作双方提供更加便利的交流和合作平台。同时，还鼓励学校的学生积极参与校企合作项目，增强他们的实践能力和创新意识，为他们的就业和职业发展提供更多的机会和支持。

（二）虚拟仿真实训教学科研团队建设

针对虚拟仿真实训教学科研团队的建设，需要招聘一批具有丰富实践经验和专业技能的教学科研人员，确保团队的专业性和实力。这些教师具备扎实的学术背景和工程实践经验，能够带领团队进行高水平的科研工作和教学实践。加强团队成员的培训和学习，不断提升其专业技能和科研能力。通过组织专业技术培训和学术交流活动，促进团队成员之间的相互学习和共同进步，不断拓展研究领域和提升研究水平。最后，还应建立健全科研管理体系，规范团队的科研活动和项目管理。通过制定科研项目管理办法和规章制度，明确科研任务和责任分工，确保科研项目的顺利开展和成果的及时转化。同时，还需要建立起科研成果评价机制，激励团队成员积极投入科研工作，推动科研成果的产出和应用［5］。

（三）科研成果转化与应用示范

在科研成果转化与应用示范方面，需要建立起科研成果推广与转化的机制和平台，以便及时将研究成果与实际需求对接，主要包括建立技术转移中心或科技成果转化机构，为科研成果的转化提供专业支持和服务。加强校企合作，深化与企业的合作关系，促进科研成果的产业化。通过与企业签订合作协议或建立联合实验室，将科研成果转化为实际产品或解决方案，并在企业内部进行应用示范和推广。同时，充分利用企业的资源和渠道，拓展科研成果的市场应用，提高科研成果的经济效益和社会效益。另外，还应积极参与政府科技项目的申报，争取政府的支持和资金，推动科研成果的应用示范和推广。通过申报科技项目或参与科技示范园区建设，将科研成果在示范项目中应用，并向社会展示其实际效果和应用价值。

六、虚拟仿真资源共建共享机制构建

（一）共建机制

虚拟仿真资源共建机制的建设是为了实现资源的共享与共用，促进教育资源的优化配置和高效利用。通过建立一个开放的共建平台，邀请校内外的相关院校、研究机构和企业参与共建。通过签订合作协议或共建协议，明确各方的权利和义务，共同承担资源建设和运维管理的责任。搭建虚拟仿真资源共建的技术平台，统一管理和整合各方提供的资源，确保资源的标准化和规范化，主要包括建立统一的数据标准和格式，制定资源管理规范和流程，确保资源的互通互用和跨平台运行［6］。

（二）共享与利用机制

共建共享共用机制的核心之一是虚拟仿真资源的共享与利用机制。通过建立统一的虚拟仿真资源平台，整合各方资源，实现虚拟仿真资源的集中管理和统一调配。在此平台上，用户可以共享各类虚拟仿真资源，包括软件、模型、数据等，并通过网络技术实现远程访问和使用。同时，建立完善的资源管理制度和权限控制机制，确保资源的安全性和可控性。建立资源共享激励机制，鼓励用户积极贡献和分享优质资源，促进共建共享共用机制的持续健康发展。

（三）共用与管理机制

虚拟仿真资源的共用与管理机制旨在有效管理和优化资源的利用。通过建立资源清单和分类，明确资源的类型、来源和适用范围，并采用统一的标准和规范进行命名和编码。同时，建立资源申请和审批流程，实现资源的有序调配和使用。还应建立资源监测和反馈机制，及时收集用户的需求和反馈，不断优化资源的配置和更新。通过建立完善的资源共用与管理机制，实现资源的高效利用，优化虚拟仿真教学的质量和效益。

结语

在智能化时代背景下，煤矿智能开采技术专业实训教学模式的优化至关重要。通过本文的研究，对煤矿智能开采技术专业虚拟仿真实训基地的建设、实训教学模式的优化与实践探索、校企合作与科研团队的建设、共建共享机制的构建等方面提出了一系列建设性的观点和方案。通过不断地努力和探索，相信可以进一步提升煤矿智能开采技术专业的实训教学水平，为培养更多高素质、高技能的煤矿技术人才做出更大的贡献。

参考文献：

［1］周继国，焦健，孙晓慧等.绿色智能矿山背景下高职煤矿智能开采技术专业人才培养研究［J］.职业教育研究，2022，（04）：47-52.

［2］李婷，李艳军，杨娟娟.高职院校煤矿开采专业人才培养与企业需求匹配度分析——以榆林职业技术学院煤矿开采类专业为例［J］.科技风，2022，（33）：37-39.

［3］李艳霞，刘建强，陈拓其.高职“一流高职煤矿智能开采技术专业”建设的探索与研究——以榆林职业技术学院为例［J］.现代职业教育，2020，（08）：64-65.

［4］赵永芳，张满怀，王永安.“三层次+两模式”煤矿开采虚拟仿真实训教学实践［J］.内蒙古煤炭经济，2020，（08）：212-213.

［5］李政敏，韦宁.高职煤矿开采技术专业群人才培养模式建设研究［J］.现代国企研究，2017，（24）：212-213.

［6］陈辉，姜俊博，曹其嘉.政、企、校共培高职煤矿智能开采技术专业人才培养模式探索与研究［J］.智库时代，2020，（03）：255-256.