采矿工程专业毕业设计改革的研究与应用
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摘 要：本文针对煤炭企业对采矿工程本科毕业生的需求，分析目前采矿工程传统毕业设计存在的问题，对采矿工程本科毕业设计教学环节进行探讨，以解决目前采矿工程本科毕业设计中存在的问题为实践目标，以培养动手能力强、综合素质高、专业理论扎实的应用型采矿工程本科毕业生为最终目标，提出了对保障条件、设计内容、设计思路和设计成果应用等教学改革方案，为提高应用型采矿工程本科毕业生的“生存能力”提供有力保障。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）02-0050-02
毕业设计是采矿工程专业最后一个本科实践教学环节，旨在巩固学生本科阶段的所学知识，对井巷工程、采矿学、工程制图、通风与安全工程学、矿山机械、矿山经济学等知识进行综合应用，对矿井设计形成一个系统工程，培养学生的运算、逻辑推理、工程制图、科技论文撰写与科研创新能力，为采矿工程本科就业提供可靠保障，并为煤矿企业输送合格专业技术人员奠定坚实基础[1]。然而，随着煤炭不断高强度开采，越来越多的生产矿井正在步入“深部开采”行列，对于采矿新技术的要求越来越高，科学的设计方法与技术的发展迫在眉睫，所以，作为教学的最后一个环节――毕业设计的发展，对于采矿工程专业的发展尤为重要。传统的毕业设计是对实际生产矿井的地质资料进行修改后，根据设计大纲的要求进行新建矿井设计，共需完成《井田开拓方式平面图》、《井田开拓方式剖面图》、《采区平面图》、《采区剖面图》与《工作面布置图》，共5张二维平面设计图纸，设计工作量较大，且传统设计存在诸多不足，难以实现采矿工程专业的发展需求。这种传统设计理念已经无法满足“安全高效”现代化矿井的建设需求。因此，对现有的毕业设计形式、设计内容与成绩评定方法进行分析研究，提出有针对性的毕业设计改革方案，对于采矿工程专业本科教学环节，培养学生的分析与创新能力，拓展学生的知识结构，提高学生的竞争能力，具有重要的现实意义[2]。
一、毕业设计中存在的问题
（一）图形结构形式单一
采矿工程专业毕业设计的主要任务是完成矿井的初步设计，包括设计说明书、配套图纸等内容；其中主要包括矿井的生产能力及服务年限的确定、井田开拓、井底车场的设计、采区巷道布置及回采工艺、矿井通风与安全等；井田开拓方式平面图、井田开拓方式剖面图、采区平面图、采区剖面图与工作面布置图，共5张二维平面设计图纸，图形结构形式单一，二维图形能够充分表现出巷道的长度与断面尺寸，而在刻画巷道间的系统关系时，只能通过标注在巷道上的标高来完成，缺乏直观性，学生往往对二维图形“不感冒”，设计的兴趣不大。
（二）设计成果应用效果不好
采矿工程专业毕业设计最终提交设计说明书以及相关配套图纸，成果提交后对设计进行审核与答辩并归档。毕业设计成果中的一小部分会应用在本科教学中，例如，在采矿CAD绘图、采矿学、井巷工程与通风与安全工程学等课程的本科教学环节中，所应用的内容多为一些二维平面图形，在应用这些图形进行教学时，需要对其进行人为的“三维”化处理，费时费力，教师也很少对这些图形进行更新，由于学生的本体差异，对图形的领会程度不一，总之，毕业设计成果应用受到很大程度的制约[3]。
（三）设计呆板，缺少合作创新意识
学生每个人独立完成一份设计，相互间没有合作的关系存在，这就导致学生设计机械化，比较呆板，设计内容层次较低，总体完成质量不高，没有从真正意义上使每名学生都能够从毕业设计中得到真正的实践学习和团队合作意识。
（四）毕业设计成绩综合评价能力不足
传统毕业设计成绩评定方法，主要由指导教师审核评阅后，给出评阅成绩，然后进行答辩。毕业设计成绩由以下几部分组成：学生的工作态度、专业知识、基本技能和独立思考与工作能力综合成绩；毕业设计图纸与说明书完成质量综合成绩；毕业答辩成绩综合成绩；专题论文的质量及应用程度综合成绩。最终形成五级分制，即优、良、中、及格、不及格。由于毕业设计人数较多，指导教师偏少等诸多问题的影响，采用该方法对学生毕业设计进行综合评定时，设计指导组间教师知识的互补性难以得到实现，由于答辩采用分组方式进行，答辩中难以实现统一评定标准。
二、本科毕业设计教学改革探讨
（一）加强引导，激发学生对采矿工程专业的主观能动性
在大一入学时开设专业导论课程，在专业导论课程教学中主要以认识矿山、认识采矿专业、了解现代化矿井、了解大型设备、了解煤炭企业文化，引入二维图形与三维图形进行专业兴趣培养，以二维图形的“复杂性”调动学生的学习热情，以三维图形刻画实际生产矿井巷道关系的“直观性”加强对学生的兴趣培养。
（二）对设计内容进行调整，培养团队合作意识
在开展毕业设计前期，可针对学生的签约单位进行设计题目分配。以往的毕业设计是根据实际生产矿井的地质资料进行修改与模拟，以完成新建矿井的初步设计。然而，学生毕业后大多以“采区设计”为主，很难涉及新建矿井设计，对于采区设计的诸多细节，由于时间原因很难全面涉及。因此，可以对设计内容进行调整，对相同或相近地质资料进行同组分配，
（三）加强中间环节的培养，强化答辩管理
在毕业设计分阶段指导过程中，结合二维平面图形与三维立体图形进行综合对比分析与讲解，学生理解透彻，教师在指导过程中省时省力，且对学生整体把握设计具有较好的应用效果。学生可以做到“面向对象”设计，而不是以往的“程序化”设计[4]。
以往毕业设计成绩评定，主要包括设计内容、设计图纸评定（二维平面）、设计说明书、出勤和设计态度评定等内容，该种评定方法往往存在以下问题：学生设计内容相似度较高；对于巷道的层位关系把握不准，导致工程绘图不科学，且欠美观；由于学生专业知识掌握不同，教师在指导设计过程中重复工作量较大；由于学生的本体差异，对于问题的理解存在误差，导致原则性的问题过多。
毕业答辩时，结合二维图形与三维图形进行答辩，能够做到既有针对性，又有实效性。让学生以讲座的形式，把整个设计的设计思路、设计成果体现出来，完成毕业答辩的同时，又给学生留下最难忘的一次课。设计成绩评定体系中引入三维图形的评定，做到有约束的同时，又能充分调动学生的积极性。
（四）建立“三维图形库”，充分应用毕业设计成果
由于毕业设计内容的“稳定”，工程图纸未能较好地应用到教学中，无法对资源进行共享。在《煤矿地质学》中要求学生掌握“矿图”知识，例如，如何绘制剖面，如何确定立井工业场地压煤、断层对于采矿的影响，煤层赋存条件的改变对于采煤方法的影响等，无非是学生对于二维平面到三维空间的构建过程；又如，对于矿井通风，在二维平面中很难构建整个矿井的通风系统。
毕业设计改革的“三维图形”可以积累成图形库，形成教学共享资源，使学生的毕业设计成果转化成应用模型，对于采矿工程专业思想的培养，专业术语、煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范的理解，对于培养一名合格的采矿工程技术人员都具有重要意义。
（五）建立成绩综合评价模型
针对传统成绩评定方法的诸多不足，建立成绩综合评价模型。评价指标由工作态度与出勤、专业理论知识运用能力、方案论证与比较能力、说明书排版情况、相关规范与规程应用能力、文献检索能力、图纸规范性、图纸综合完成情况、手绘图完成情况、答辩自述情况和回答问题综合情况组成，构成综合评价指标B={B1，B2，…，B11}；在论文答辩前，由指导教师与答辩组统一制定各指标权重W={W1，W2，…，W11}， 在答辩过程中，由答辩组根据学生的综合情况给出相应指标分值，该分值与指导教师给定的相应指标分值共同构成综合评价指标矩阵：
并与指标权重W={W1，W2，…，W11}进行矩阵运算，例如有n名教师参与给一名学生打分，则有：
最后，根据矩阵运算结果得出该生毕业设计成绩P=（P1+P2+…+Pn）/n。
综上所述，通过原有毕业设计中加入三维图形制作元素，能够直接、有效地描述设计中存在的问题，帮助学生加强对设计中一些细节的理解，串联各系统的同时，能够综合考虑实际，也能对其他同学、甚至下年级学生起到积极的辐射作用。通过毕业设计三维图形的积累，能够建立采矿三维图形库。对于毕业设计内容进行改革，能够培养学生的团队合作意识，丰富设计内容的同时，设计更有针对性与实效性。对学生进行针对性分组，以小组协同作战形式，学习内容适当拓展到教学课程之外，即加强针对性的理论强化学习和制图方法学习，协同作战以形成资源共享，有效地提高学习效率和学习效果。建立成绩综合评价模型，能够更加客观地对学生设计成果进行综合评定，便于通过成绩分析进一步调整授课方案与布置设计任务，可以针对煤矿企业需求及时调整成绩评价指标体系与指标权重，可操作性较强。对毕业设计成果加强管理，特别是建立“三维图形库”，能够充分利用毕业设计成果，对于专业基础课与专业课教学具有重大的现实意义。
参考文献：
[1]文华.采矿工程专业毕业设计教学环节现状及对策分
析[J].教学园地，2009，（7）.
[2]余伟健.采矿工程专业毕业设计存在问题分析及体会
[J].当代教育理论与实践，2010，（2）.
[3]李怀珍，武俐.采矿工程毕业设计存在的问题分析与教
改探讨[J].淮南职业技术学院学报，2011，（1）.
[4]刘锋珍，戴仁竹，梁帅江.采矿工程毕业设计过程管理模
式探索[J].科技咨询，2012，（19）.