煤矿安全虚拟仿真实验教学中心获批省实验教学示范中心
日前,我校煤矿安全虚拟仿真实验教学中心获批辽宁省实验教学示范中心。
■实验室建设的必要性:
煤矿安全问题主要是“一通三防”问题(即矿井通风,矿井火灾、矿井瓦斯和矿井粉尘防治),这些问题的研究,开展真实实验,危险性大,属于不可再现的现场实验;同时煤矿灾害事故属于小概率恶性事件,在实验室进行真实实验,往往很难得到需要的实验结果;另外,一些可以开展的简单的矿井灾害事故真实实验,往往只能看到表象的结果,不能得到深层次的内在的机理性的要素;现有的灾害理论介绍多运用数学语言表述过于抽象,不能直观地为大多数人所接受;井下条件复杂,要设置与之相近的实验环境非常困难。鉴于以上原因,进行矿山安全类实验必须开展虚拟仿真。
■实验室基本情况:
安全工程实验室资源丰富,建设有辽宁省煤矿安全工程重点实验室,国家安监总局矿山通风技术基础研究实验室,矿井热害防治与利用省部共建重点实验室,原煤炭部矿山安全重点实验室。如何充分利用丰富的实验室资源,提高本科人才培养质量,是安全学院近年来一直在研究的重要课题。
■采取的措施:
一是构建了“基本技能—综合实验—科研实训--创新能力”一体化、多层次、开放式实验教学体系。开设专业实验培养学生基本技能;开设“矿井通风仿真实训”、“安全监测监控实训”等实践,培养学生综合实验能力;开展合作教育,科研训练培养学生科研能力;设立“安全工程职业项目与创新训练”,培养学生的创新能力和团队合作能力。此外设立实验室基金、安全知识技能大赛等,实现课内外相结合的开放式实践教学。
二是结合科研实践,充实实验教学内容,完善实验教学大纲及实验教材建设。增加《安全人机工程》、《工程热力学与传热学》等专业基础实验;开设综合性实训,将多门课程有机结合;加大选修实验比例;加入与科研相结合的实验内容。
三是创新实践教学模式,实现校内外实践的有机结合。在校内,开展“安全监测监控实训”、“矿井通风仿真实训”、“安全工程职业项目实训”等新型实践教学模式,开展综合性创新性实验。在校外,开展合作教育,通过跟班工作、科研训练实现由学校到工作的适应与转变。
四是加大投入建设实验矿井实践教学平台。在实验室硬件建设上学院投入经费购置大量仪器设备,充分满足本科教学需要。但在实验环境及条件建设上距离真实矿井差距较大。2011年开始,学院筹划,模拟真实矿井建设一个实验教学平台。院领导多次到煤炭企业进行走访、调研,多方联系,通过自筹经费建设了巷道总设计长度近1000米的实验矿井,用于学生实习实训。
五是自主开发模拟软件,实现虚拟仿真实验教学与科研、实训紧密结合。教师自主研发矿井通风仿真系统(MVSS3.0)、采空区自然发火与瓦斯防治(G3仿真平台)软件、矿井灾变时期通风系统仿真软件(TF1M3D仿真平台),矿井通风仿真云计算软件、矿井粉尘运移及爆炸模拟软件等,通过虚拟仿真将具有高度危险性的矿井灾害和不可实际操作的矿井通风类实验展现在学生面前,使学生在虚拟环境中开展实验,达到教学大纲要求的教学效果。
六是加强青年教师的工程实践能力培养。实行教授负责制,选派教师到国内外高校进修学习,到企业进行挂职锻炼,要求教师百分百主持科研项目,鼓励教学与科研“三结合”。
■成果
学生培养成果:学生利用实验室有利条件,积极开展各类实验,培养工程实践能力、创新能力,使综合素质获得提高。近三年安全工程专业本科生在中国科技论文在线共发表相关论文31篇,在全国大学生实验创新项目中立项11项,参加“挑战杯”科技竞赛等获得省级以上奖励17项。安全工程专业学生就业率连续多年为100%。
实验室建设成果:2011年安全工程实验教学中心获批辽宁省本科实验教学示范中心,2012年安全工程专业获批教育部“卓越工程师培养计划”试点专业,2015年煤矿安全实验室获批辽宁省虚拟仿真实验教学中心。同时大批的国内外专家、学者、上级领导来实验室参观,均对实验室给予高度评价,安全实验室已经成为学校对外宣传的一张名片。
今后,安全工程实验教学中心将继续秉承重视能力培养、加强实践环节、训练系统思维和提高应用创新能力的人才培养理念,贯彻虚实结合、相互补充的实验教学方针,努力将实验教学中心建设成果国内一流的安全人才,特别是煤矿安全人才培养基地。
