提升采煤模型的教学功能，将学科单一的采煤模型实验室变成多学科综合实验室

提升采煤模型的教学功能，将学科单一的采煤模型实验室变成多学科综合实验室

侯英翔

侯英翔

[摘要]在传统的教学方法中，采煤教师利用采煤模型向学生讲述单一学科采煤方面的有关科技内容。通过利用本文作者所申报发明专利‘指示物体某部位及与此部位对应的信息瞬间输出设备’专利号：201010215026．X在采煤模型某一点处放置元件，将这一点处有关学科的科技知识输入到此元件中，通过点击此点采煤模型，同时也点击到此元件，可使元件中有关学科的科技知识瞬间输出到屏幕上，教师或学生通过点击采煤模型某一点处，教师可向学生讲述或学生自学与这点处有关学科的科技知识。通过点击采煤模型某部位及与此部位上的元件，不但能全面学到采煤学科的有关知识，也可学到其它学科的有关知识，提升了采煤模型的教学功能，将学科单一的采煤模型实验室变成了多学科的综合实验室。

[关键词]采煤模型指示物体点击瞬间信息输出元件单一学科多学科

一、多角度，全方位地认识采煤模型及采煤模型教学

利用采煤模型进行教学，已有几十年的发展历程，以往利用采煤模型进行的教学内容，是向学生讲述单一学科即采煤学科有关的科技知识。利用采煤模型进行教学，是由采煤模型的特点决定的，采矿模型是将矿山地面建筑及设施和地下各井巷、峒室及各种设施按一定比例缩小制作的实物模型，采矿模型能够直观地反映出煤层赋存状况、地质构造及各井巷的空间关系，通过观看采矿模型可以了解矿山生产的各个环节。它具有形象，立体，直观的特点，利用采煤模型进行教学，可以培养学生对煤矿的感性认识，是一种理论与实际相结合的教学方法。

但现有采煤模型不足之处是采煤模型的静态性，采煤模型不能与动画图像相结合，制造出的采煤模型有一定体积，占用教大空间。各个学校总是要把教科书上或采煤实际生产过程中最典型的采煤现场实际制成采煤模型，尽可能地使学生接触到教多的按采煤现场实际制成的采煤模型，使学生通过采煤模型了解更多采煤学科有关概念及理论，使学生运用采煤理论知识解决实际问题能够达到触类旁通的效果。但由于采煤工程现场情况千遍万化，现场工程实际状况有若干种，教科书上已总结归纳的工程现场实际有若干种，每一高校或采煤现场不可能将教科书上总结归纳的工程现场实际或现场工程实际状况都制成采煤模型。制造采煤模型的设想与现实的矛盾制约了学生要全面学习采煤学科专业知识的学习欲望。由煤矿地下采煤工程特点，决定了学习煤矿地下开采工程具有教强的抽象性，有许多采煤学科教学内容不借助采煤模型向同学讲述，同学很难理解接受抽象的采煤概念，理论。更重要的是采煤模型表示的是采煤的生产过程，采煤的生产过程与其它学科相关，是多学科科技成果的综合运用，由于采煤教师专业的局限性，采煤教师利用采煤模型进行教学，只能向学生讲述与采煤学科相关的科技内容，而且，每一个采煤教师的专业水平，教学能力不一致，这大大限制了学生需要了解与采煤学科相关的多学科科技知识的要求，采煤模型本身及采煤专业教师所专长的专业局限性，让学生很难在相对短的时间内学习到多学科的科技知识，教师没有能最大限度地利用采煤模型向学生讲授采煤学科的专业知识，学生没有能最大限度地利用采煤模型学习与采煤学科有关的其它多学科的专业知识。

二、解决传统的采煤模型自身不可解决的问题，提升采煤模型的教学功能，实现将学科单一的采煤模型实验室向综合实验室的转变

采煤模型中包含的教学内容是综合的，由于采煤专业任课教师专业的局限性，采煤专业任课老师利用采煤模型向学生讲述的内容是单一学科即采煤学科的，都是采煤学科方面的概念，理论。在利用采煤模型进行教学的过程中，由于每个学科的老师只专长于自己本学科的科技知识，因此不论那个学科的教师利用采煤模型进行教学，这一学科的老师只能对照采煤模型向学生讲述本学科的内容。任一学科的专业教师若用采煤模型对同学进行教学，要达到让同学在采煤模型旁同时了解多学科的科技知识，任一学科的专业教师都难以达到。

采煤模型不但在形式上而且在内容上都是综合的，但某一学科的教师利用采煤模型进行教学时，由于任课教师专业的局限性，只能讲述某单一学科的教学内容，这便产生了采煤模型实际教学内容与采煤模型所包含教学内容的脱节，教师自身所学专业的限制，决定某一学科教师不能利用采煤模型综合性的特点，向同学讲述多学科的科技知识，传统的采煤模型自身也不可解决这一问题。

作者在长期的采煤模型实践教学过程中发现，在制造采煤模型的过程中，若将其它领域有关的科技制造工艺与采煤模型相结合，制造出的采煤模型能够提高采煤模型教学效率，实现采煤模型教学手段的进步。

利用本文作者已申报并已公开的国家发明专利，专利名称是：指示物体某部位及与此部位对应的瞬间输出设备，专利号：201010215026．X，这项发明专利可用在教育、博物馆、信息传播等领域，具体用在采煤模型上，就是将元件放在采煤模型需要讲解点上，将需要向学生讲解的内容，如：文字，动画，现场拍摄的录像，照片等信息都储存在此元件内，此元件是用敏感材料所做，如热感材料、热敏材料、光感材料、光敏材料等；同时具有储存与释放功能；使用者在点击采煤模型的同时（如：教师用教学激光笔点击采煤模型某点处给同学讲解采煤学科方面的理论或概念时）也即点击到了元件，元件受到刺激后，便将已经存储在它里面的信息进行瞬间释放，可将元件中有关信息释放到屏幕上，供使用者观看。

在采煤模型上某点需向学生讲解的地方放入元件，可使采煤模型与煤矿现场生产实际完

美结合，尤其让同学看到即使到煤矿现场参观也不能见到的地方。

从煤矿本身的生产状况看，由于煤层地质条件及煤层赋存状况不同，采煤方法有些有根本性的差别，有些在无根本性差别情况下，存在些细微的差别；煤矿分布广，类型多；元件中一些需要播映的有关煤矿的图片及图像，一个教师或某几个教师都难以完成，这些有关煤矿的图片及图像可能是几代煤矿科技人员或整个采煤学科所有教师集体智慧积累的结晶。由于每个教师的知识水准有限及教学水平参差不齐，相比较事先在元件中所输入的讲述采煤学科科技知识的内容准确且全面性而言，后者更具有采煤学科教学内容上的权威性。在元件中输入的这些有关煤矿的图文信息，通过点击元件的方法，瞬间向学生播放，使学生在瞬间便可获取大量的有关煤矿的科技知识，使学生能够全面学习采煤学科有关的科技知识知识，提升了采煤模型的教学功能

煤矿生产是多学科在采煤领域共同作用的结果，反映在采煤模型上，通过观看采煤模型，

能看到采煤学科与其它学科的相互关系。在采煤模型上有关部位上放置元件，将与这一部位

有关学科的内容输入到元件中，通过点击采煤模型某部位的同时也点击到此部位上的的元

件，使输入到元件上有关学科内容瞬间输入到屏幕上，使学生瞬间便能学习到其它学科的有

关科技内容，使学科单一采煤模型实验室成为多学科的综合实验室。将其它学科各专业科技

内容，将对学生科技创新，启发学生创新思维，对学生获取知识有所帮助的内容输入到元件

上，通过教师或学生进行点击采煤模型某点，同时点击到此部位上的元件，使输入到元件上

有关学科内容瞬间输入到屏幕上，供学生观看，便能达到教学与学习目的。当学生来到采煤

模型实验室时，通过点击采煤模型某点的同时点击到此部位上的元件进行学习时，能学到多

学科的科技内容，采煤模型起到了使知识相互连贯，学科综合的作用，实现将学科单一的采

煤模型实验室向综合实验室的转变。

三、提升采煤模型的教学功能，将学科单一的采煤模型实验室变成多学科综合实验室所起到的意义与作用

（一）采煤模型可作为人们自学采煤学科及与采煤学科有关的各类学科的工具。

当人们没有学习过煤矿知识、理论，来到采煤模型前时，按自己需要对想知道的地方点击采煤模型，安放在采煤模型对应点处的元件就会瞬间输出与这点有关的采煤方面的专业内容，对人们进行讲解，使人们对煤矿有关内容有所了解。如果点击了采煤模型某一点处，这一点处是与采煤学科有关的其它学科在采煤学科上的应用，元件就会瞬间输出这一学科有关的科技内容，人们通过点击元件就可自学采煤学科及与采煤学科有关的各类学科的科技知识。

（二）用现代科技手段与采煤模型相结合，使学生瞬间学到的科技知识能够爆发式的增长

煤矿分布广，类型多，元件中一些需要播映的有关煤矿的图片及图像，一个教师或若干个教师都难以完成，这些有关煤矿的图片及图像可能是几代煤矿科技人员或整个采煤学科所有教师集体智慧积累的结晶。在元件中输入的这些有关煤矿的图文信息，通过点击采煤模型某部位并同时点击了此部位上的元件的方法，使在元件中输入的信息瞬间向学生播放，使学生在瞬间便可获取大量的有关煤矿的科技知识，及大提高学生学习煤矿科技知识的学习效率。

（三）培养了学生对科学的探索精神

在采煤模型什么位置放置元件学习者在事先是不知道的，当学习者对采煤模型某点处感兴趣时，便会点击此处，这与人们探索科学的过程有相似之处，学生若经常用这种方法进行学习，便会在潜移默化中养成对科学的探索精神。

（四）提高了采煤模型的使用效率。

一些煤矿高校的采煤模型实验室有若干个采煤模型，其中有些采煤模型的教学内容是重复的，若将没有重复内容的需要讲解采煤学科的有关原理、概念的部分制造出最精简的采煤模型，有重复内容的部分，将这些重复内容输入到元件中，把元件放到精简的采煤模型需讲解的部位，通过点击元件的方法，让输入元件中的内容瞬间进行输出到屏幕上，使人们用教少的采煤模型，就能学到最大量的采煤学科有关的理论与概念，其它与采煤学科有关学科的科技内容也可用这种输入元件内，把元件放到教少的采煤模型有关部位，通过点击元件的方法，使输入到元件内的内容瞬间输出到屏幕上，通过这种方法让人们进行学习，提高了采煤模型的使用效率。

（五）促进了校际之间，学科与学科之间，校际与煤矿现场之间的交流

学科的科技知识是共享的，为完善全面性的讲解采煤学科及与采煤学科有关学科的科技内容，向元件中输入的这些内容需要校际之间，学科与学科之间，校际与煤矿现场之间的交流，这种交流更会促进采煤学科及与采煤学科有关的其它学科的科技发展。

（六）与时代要求同步，培养出当代需要的科技人才

在利用采煤模型的教学过程中，有意识的在元件中输入按时代要求的教学思想与教学内容，开发与启发学生的创新意识与创新思维，学生在利用点击元件进行学习的过程中，潜移默化使自己的科技思想，精神境界，创新意识能符合时代的需要。

（七）提高学科教学团队整体教学水平

由于元件瞬间输出采煤学科全方位的专业理论与知识，并且还会瞬间输出其他与采煤学科有关的其它学科的专业理论与知识，这就对教学老师提出了更高要求，不仅要熟悉并专长于采煤学科，更应有广阔的知识面，与采煤学科有关的其它学科的专业知识与理论都能熟悉与知晓，其它学科的教师也应熟悉与知晓采煤学科及与采煤学科相关学科的知识与理论，这样便会提高各个学科教学团队整体教学水平。

（八）将现代科技技术与采煤模型相结合，便能推动基础学科的研究，使理论技术更完善，使采煤模型发挥更大的作用。

为更好提高采煤模型的使用效率，使采煤模型发挥更大的作用。对元件信息的输入与瞬间输出，要求元件的性能及元件的使用条件，元件的多样性都会提出更高要求，这便会推动基础理论学科的研究，使理论技术更加完善；对元件的生产制造工艺也提出了更高的要求，会推动元件的生产制造工艺水平的提高。

注：

[1]国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020).

[2]刘咏梅.实验教学改革与创新人才培养[J].实验技术与管理,2005,22(12):101-103.

[3]顾秉林,王大中,汪劲松等.创新性实践教育[J].清华大学教育研究,2010,31(1):1-5.

[4]曾周末,刘鸣,毕玉玲.高校实验教学与科学研究融合的探索与实践[J].高等理科教育,2008(5):126-129.

[5]左铁镛.充分发挥实验教学在创新人才培养中的作用[J].中国高等教育,2007(23):18-19

[6]王忠,王金爱.发挥实验室作用培养创新型人才[J].实验技术与管理,2006,49(5):125-127.

作者单位：中国矿业大学矿业工程学院

邮编：221116

（责任编辑刘华山）