狄常馨 尚長春 柴 鈺

西安科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心 陜西西安 710054

礦山綜合實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案的設(shè)計(jì)

狄常馨 尚長春 柴 鈺

西安科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心 陜西西安 710054

為了彌補(bǔ)本科教學(xué)工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的欠缺，深化“厚基礎(chǔ)，寬口徑”人才培養(yǎng)機(jī)制，結(jié)合多年辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，工程訓(xùn)練中心擬建設(shè)礦山綜合實(shí)訓(xùn)室。在前期調(diào)研基礎(chǔ)上，從建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)思路兩方面對擬建實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行定位。提出了建設(shè)方案，由系統(tǒng)性演示教學(xué)、具體實(shí)踐教學(xué)、供電安全培訓(xùn)三部分構(gòu)成，重點(diǎn)闡述了每部分的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容以及實(shí)訓(xùn)特色。以工程意識、工程實(shí)踐能力、工程素養(yǎng)三方面的培養(yǎng)為目標(biāo)對方案進(jìn)行了評價(jià)，證明其可行性。

工程訓(xùn)練；實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案；礦山供電

1 建設(shè)背景

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，針對煤炭企業(yè)要求其生產(chǎn)環(huán)節(jié)做到節(jié)能減排，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，企業(yè)應(yīng)堅(jiān)持走技術(shù)創(chuàng)新之路；同時(shí)煤礦井下特殊的作業(yè)環(huán)境以及工作方式，沒有科技作支撐，安全生產(chǎn)便失去保障。因此針對煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)、節(jié)能生產(chǎn)，科技創(chuàng)新是具有現(xiàn)實(shí)意義的。作為致力于人才培養(yǎng)的高校在這方面有著不可推卸的責(zé)任，針對本科教學(xué)，培養(yǎng)具有初步工程實(shí)踐技術(shù)的畢業(yè)生，為科技創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)是高等工科類院校教育的任務(wù)。

自建校以來，學(xué)校每年培養(yǎng)大批畢業(yè)生前往全國各大煤礦就業(yè)，為了堅(jiān)持我校一貫秉承的辦學(xué)特色，以向?qū)W生提供一個實(shí)踐的平臺為目的，借助該平臺一方面加強(qiáng)學(xué)生對煤礦各生產(chǎn)環(huán)節(jié)、供電環(huán)節(jié)系統(tǒng)性的認(rèn)知，另一方面通過實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)其工程意識、工程素養(yǎng)。工程訓(xùn)練中心擬建設(shè)礦山綜合實(shí)訓(xùn)室，使學(xué)生不出校門即有機(jī)會接受工程實(shí)踐，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際，最終縮短從學(xué)校到工作崗位的過渡期。

2 建設(shè)定位

通過前期的調(diào)研以及結(jié)合工程訓(xùn)練中心的教學(xué)模式，對礦山綜合實(shí)訓(xùn)室從建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)思路兩方面進(jìn)行定位：

2.1 建設(shè)目標(biāo)

工程訓(xùn)練中心是面向全校本科生而設(shè)立的，是為其提供工程背景下實(shí)踐教學(xué)的重要載體。[1]礦山綜合實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)首先應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)踐教學(xué)這一特色，在實(shí)踐過程中培養(yǎng)學(xué)生的工程意識；其次應(yīng)遵循“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的人才培養(yǎng)機(jī)制[2]，由于實(shí)訓(xùn)授課對象專業(yè)背景的差異，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)首先保證基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性。

2.2 建設(shè)思路

以建設(shè)目標(biāo)為指導(dǎo)，在避免重復(fù)建設(shè)的情況下，對擬建實(shí)訓(xùn)室建設(shè)思路做如下要求：(1)整個建設(shè)應(yīng)以礦井安全生產(chǎn)為背景，以現(xiàn)代化礦井供電模式為切入點(diǎn)而展開。(2)將實(shí)訓(xùn)室規(guī)劃為3個區(qū)域，依次為側(cè)重系統(tǒng)性的演示教學(xué)區(qū)、具體實(shí)踐教學(xué)區(qū)以及多媒體案例教學(xué)區(qū)。作為一門實(shí)訓(xùn)課程，每個教學(xué)區(qū)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)互動教學(xué)功能。

3 建設(shè)方案

依照上述建設(shè)思路，將方案劃分為三部分，其中，第一部分以礦井安全生產(chǎn)為背景，建設(shè)現(xiàn)代化礦井供電模擬系統(tǒng)，該部分意在培養(yǎng)學(xué)生建立一個從井上到井下的系統(tǒng)性礦井供電模式。第二部分突出實(shí)踐操作能力的訓(xùn)練。通過向?qū)W生提供礦井供電各環(huán)節(jié)中具有代表性的電氣設(shè)備，安排學(xué)生完成對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、接線方式、功能的實(shí)踐，有助于其對設(shè)備制造過程中原理性的理解，同時(shí)彌補(bǔ)了校外實(shí)習(xí)只許看不許動的缺陷。第三部分以介紹供電安全知識為主，幫助學(xué)生理解供電可靠性在安全生產(chǎn)過程中的重要性。

3.1 礦井供電模擬系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

該部分側(cè)重于系統(tǒng)性，欲呈現(xiàn)一個典型深井供電系統(tǒng)(如圖1所示)，一般的供電模式為：地面變電所—井下中央變電所—采區(qū)變電所(移動變電站) —工作面配電點(diǎn)。[3,4]考慮到現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)室面積有限，決定利用成比例縮小的沙盤模型實(shí)現(xiàn)對深井供電系統(tǒng)的模擬。以圖1為模板，設(shè)計(jì)一個雙層供電模型，以演示教學(xué)為主。為取得較好的演示效果，對模型做以下4點(diǎn)要求：

(1)每條支路的負(fù)荷應(yīng)進(jìn)行動態(tài)模擬，即要形象展示出負(fù)荷的工作方式。

(2)對于安裝于柜內(nèi)的供電設(shè)備以及配有隔爆箱的礦用電氣設(shè)備應(yīng)將其外殼用透明材料制成，便于學(xué)生觀察設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)成。

(3)對于處于工作狀態(tài)的支路與非工作狀態(tài)的支路應(yīng)使用不同顏色的指示燈加以區(qū)分。

(4)整個模型縱向上分為兩層以區(qū)分井上工作面與井下工作面，在每一層中對于不同電壓等級應(yīng)明確標(biāo)示。

圖1 深井供電系統(tǒng)模式

3.2 設(shè)備實(shí)訓(xùn)的實(shí)現(xiàn)

為了突出礦山綜合實(shí)訓(xùn)室對于學(xué)生工程技能的訓(xùn)練，該部分以學(xué)生動手拆裝設(shè)備、完成設(shè)備內(nèi)部接線、掌握其操作方法為主。通過訓(xùn)練加深學(xué)生對設(shè)備制造過程中原理性的理解，有助于其創(chuàng)新。在相關(guān)課本上關(guān)于該部分知識的講解均是配有設(shè)備剖面圖、電氣接線圖以及大量的文字。[5,6]由于設(shè)備內(nèi)部所含元件較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜僅靠課本教學(xué)的方式收效欠佳。為了彌補(bǔ)該缺陷，學(xué)院組織學(xué)生進(jìn)行校外認(rèn)識與生產(chǎn)實(shí)習(xí)，由于在現(xiàn)場運(yùn)行中電氣設(shè)備都是禁止隨意觸摸的，對于高壓電氣雖然有專人講解，學(xué)生需退到安全距離外觀察，導(dǎo)致其對于設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、接線方式、具體動作機(jī)構(gòu)等的了解還是不夠清晰。而對于井下電氣設(shè)備的工作方式，由于工礦企業(yè)一般嚴(yán)格禁止非工作人員下井，因此學(xué)生更是甚少接觸，方案第二部分的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)正是針對該教學(xué)缺陷而建設(shè)。以礦用智能真空饋電開關(guān)為例，為學(xué)生提供不僅有設(shè)備實(shí)物還配備相應(yīng)的模型設(shè)備學(xué)習(xí)。如圖2和圖3所示，分別為一種礦用隔爆型智能饋電開關(guān)的模型圖片與實(shí)物圖片?；谏鲜?種設(shè)備，可開展的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有：

(1)結(jié)構(gòu)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)：基于模型對開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，接線學(xué)習(xí)掌握；(2)工作原理認(rèn)知實(shí)訓(xùn)：基于模型清楚理解開關(guān)動作機(jī)構(gòu)的工作原理；(3)工程工藝認(rèn)知實(shí)訓(xùn)：基于實(shí)物了解設(shè)備防爆工藝的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；(4)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐：針對開關(guān)通信與保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，可在實(shí)物上進(jìn)行相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

通過以上四方面的訓(xùn)練真正做到了學(xué)生與設(shè)備的“零距離”接觸，使其從結(jié)構(gòu)布置、設(shè)計(jì)原理、操作方式等不同角度更進(jìn)一步的對設(shè)備掌握，為其以后在現(xiàn)場工作奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)在實(shí)訓(xùn)內(nèi)容上，針對每個設(shè)備特意安排出廠檢驗(yàn)說明的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，目的是讓學(xué)生從工程的角度去體會、理解一個合格電氣設(shè)備需符合的標(biāo)準(zhǔn)，樹立工程規(guī)范意識。整個實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)體現(xiàn)了工程訓(xùn)練中心不出校門即可接受工程實(shí)踐的宗旨。

圖3 一種礦用智能饋電開關(guān)實(shí)物

擬建的礦山綜合實(shí)訓(xùn)室實(shí)質(zhì)是圍繞煤礦企業(yè)如何利用電能完成生產(chǎn)而展開的。電能作為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡哪茉?，由于其本身具有危險(xiǎn)性，因此對于電能的使用應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程執(zhí)行。方案該部分引入多媒體案例實(shí)現(xiàn)PBL(problem-based learning，以“問題”為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí))教學(xué)模式[7,8]，所選案例應(yīng)側(cè)重反映供電安全的重要性，以學(xué)生為中心對案例進(jìn)行分析、討論。最后對人身觸電的危險(xiǎn)性、觸電的預(yù)防方法、觸電后的急救處理三方面知識，以及生活中的一些用電常識進(jìn)行普及。通過該部分的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生建立起一個安全用電、合理用電的意識。

4 結(jié)束語

2011年下半年，我校成為教育部第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”高校，實(shí)施“卓越計(jì)劃”是我國高校工程教育的一場深刻革命以及人才培養(yǎng)的深度改革。在培養(yǎng)方案的制定中應(yīng)遵循培養(yǎng)學(xué)生的“工程意識、工程實(shí)踐能力、工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新”這條主線。[9]擬建的礦山綜合實(shí)訓(xùn)室方案在突顯我校辦學(xué)特色的基礎(chǔ)上，首先實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性地向?qū)W生展示一個完整的礦井供電模式，其次以向?qū)W生提供工程實(shí)踐機(jī)會為目的，在實(shí)踐的過程中逐漸樹立起工程意識，培養(yǎng)其工程素養(yǎng)，通過實(shí)踐充分掌握現(xiàn)有設(shè)備的設(shè)計(jì)機(jī)理，最終做到學(xué)會從工程應(yīng)用的角度去思考現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)劣，為工程創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。對于工礦企業(yè)安全生產(chǎn)為其根本，方案最后落實(shí)在供電安全知識的培訓(xùn)。整個方案以煤礦生產(chǎn)為背景，從系統(tǒng)到具體實(shí)踐，從對設(shè)備的功能熟悉到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、接線方式、操作機(jī)構(gòu)以及控制原理的具體實(shí)踐學(xué)習(xí)，從宏觀到微觀，方案實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。

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Design of Construction Scheme on Mine Comprehensive Training Room

Di Changxin, Shang Changchun, Chai Yu
Xi'an University of Science and Technology, Xi'an, 710054, China

In order to make up for the lack of practice teaching link in undergraduate teaching, deepen “solid foundation, broad horizon of knowledge” personnel training mechanism, combine with years of education experience, Engineering Training Center plans to build mine comprehensive training room. On the basis of preliminary investigation, from construction aims and construction ideas, locating the training room. put forward a construction scheme, consists of three parts, which are systemic demonstration teaching, concrete practical teaching, power safety training, focuses on every part of the training content and training features. Aiming with engineering awareness and engineering practical ability, engineering literacy, have an evaluation on the scheme and prove it’s feasibility.

engineering training; construction scheme of training room; mine power supply

2014-09-29

狄常馨，碩士，助理工程師。尚長春，碩士，高級工程師，西安科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心主任。