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关键词 采矿工程 实践教学 实践能力
0 前言
实践教学是深入理解理论知识和进一步对理论认识的途径之一,是培养和提高具有创新精神和创新意识的工程技术人员素质的重要环节之一。结合自己所学知识,锻炼学生理论联系实际、培养学生掌握科学研究方法和提高自我动手能力的重要平台。还应注意学生整体素养的培养和提高,以及正确世界观、人生观和价值观的形成。高等教育具有的根本任务是培养面向21世纪具有创新精神、创新意识、实践能力和操作能力的高素质、复合型和交叉型人才。①②③④采矿工程专业实践教学是培养学生具有较强的创新能力和独立解决实际问题的能力的专业,需要学生具有基础理论知识扎实、专业知识面广、操作技能力强、素质高、具有创新意识和创新能力等特点。在培养大学生的实践能力及创新能力方面,虽然采矿工程专业在教学过程中一直非常注重实践教学并做了很多有益的探索,但是在采矿工程专业本科人才培养过程中遇到教学工作量比重小、经费投入不足及实践场所不够充足等难题,⑤⑥⑦对采矿工程专业人才素质教育、技能教育以及创新思维的开拓都有不同程度的障碍,导致以后参加工作、深造过程中遇到难题无法独立解决问题。因此,必须研究如何提高采矿工程专业本科生实践能力、创新精神和创新能力的策略。
1 提高采矿工程专业本科生实践能力的策略
1.1 逐步建立完善的实践教学体系,巩固实践教学培养基础
采矿工程专业是实践性、交叉性和创新性很强的专业,专业培养方案要求学生具有扎实、宽厚的理论知识和较强的专业知识,同时还应该具备并掌握实践能力教学培养的方法和途径。加强采矿工程专业本科生实践能力尤其是现场实践能力的培养,通过优化实践教学课程方案设置,进一步完善实践教学体系,使其更具完整性,在深入分析和研究近年来实践教学的教学方案、教学内容、教学方法、教学手段和教学过程的基础上,结合现代采矿工程科学快速发展及经济高速发展对采矿人才的需求,引入先进的科学技术、设备和方法,不断更新教学内容、思想与理念,对传统教学内容进行传承、改造和优化,革新教学环节,提高学生自学能力,突出学生独立自主能力的培养,重视实践教学内容科学合理布置,优化调整采矿工程专业实践教学设置,形成矿山认识实习、生产实习、毕业实习、采矿课程设计、矿山初步设计和采矿毕业设计等完整实践教学体系,并注重各实践教学环节当中的有机结合。
1.2 重视采矿工程专业实验课程教学,提高学生理论联系实际能力
实验室课程教学是巩固理论知识、理论联系实际、验证专业理论知识、培养专业基础科研能力、解决问题思维和发挥想象能力、动手能力及基本操作技能训练的重要部分。通过实验课程,学生不但可以巩固和加深所学专业基础理论知识,而且能够培养严谨的科学研究学术作风和实事求是客观的科学态度,为进一步提高分析研究能力提供更加深厚的思维基础。
1.3 构建采矿工程专业现场实习保障体系,提高学生实践教学质量
采矿工程专业是实践性较强的学科,采矿工程专业现场实习是培养大学生工程素质、技术素质和实践实施能力的重要环节之一。结合现场实习,学生可以深入接触现场生产实际,从而巩固已学的基础理论和专业知识,掌握采矿工程专业技能、了解采矿工艺、培养实际工作能力。近年来,大多数采矿工程专业实习学生在大学期间下井次数不超过10次,实习更是象征性参观为主,实习效果差,导致学生的实践创新能力和实践精神没有得到很好的锻炼。为此,应采取一系列切实有效的措施,构建采矿实习保障体系,为提高学生实践实习质量。
1.4 完善革新实习考核制度,增强评定实习成绩考核体系
为了使学生能够提高实践能力,在实习前准备工作、实习过程或实习结束的工作必须加以严格的考核制度。应该对过去仅提交一份实习报告就评定成绩的作法进行革新。实施实习过程控制及实习结束总结汇报等类似方式进行考核,要求学生把每天的实习内容和技能做详细的记录和分析,让学生自由讨论,让学生从实习态度、劳动纪律、技术实施和操作技能,可以由实习单位安排现场工程师、技术员来评定现场实习成绩。这样可以促进学生在实习过程发散思维、提高解决问题的能力。通过现场实习,以提高学生实践能力和实践创新精神为目的,极大地提高学生实习质量。
1.5 以采矿工程专业实践技能知识竞赛模式带动实践教学深入发展
在采矿工程实践教育中,培养本科生发挥主观能动性,发挥其主动学习、主动探索和主动思考的能力显得非常重要。通过举办采矿工程专业知识技能竞赛,为大学生提供了较大的自由发挥技能空间,方便学生深入思考解决现场问题方法和手段,并学习先进技术和专业知识,掌握采矿工程基础理论知识和技能,充分发挥理论联系实际,提高解决问题的能力,易于调动学生解决实际问题的主观能动性,培养学生的思考问题、学习兴趣和解决现场问题的创造性思维能力。
1.6 重视采矿工程专业认知性早期教育
在采矿工程本科生入学初,可以安排一定的学时进行采矿工程专业实验室或现场实践认识性教育,给学生对采矿工程专业有直观的感受,学生可以从认知性早期教育中获得不同程度的疑问和常识性知识,对以后专业知识的学习和将来就业具有一定先知性作用。
1.7 完善熟练采矿工程专业实践技能教师队伍建设
实践教师能力和水平是具有采矿工程专业的高校教学的重要组成部分,应增加力度对实践教学强的教师培养和人才引进,主要是指实践教学的“教学型”教师和生产实践教学的“生产型”复合型教师的队伍组建和完善,逐渐形成初、中、高级人员不同级别的合理化师资队伍。实践教学人员应该按照工作属性进行有效的分工和相应的岗位职责的制定,实践教学人员要完全按照各个实践教学环节的管理规定和制度,积极承担实践教学工作,努力完成各项实践教学任务。
关键词:三维可视化 采矿工程 虚拟实验室
一、采矿工程的实验教学问题
因为采矿工程学生人数较多,而实验课时较少,增加了实验教学压力,加上传统建设模式,采矿工程实验室设备、仪器,属于真实可见性,增加了实验室的资金投入。对于建设资金紧张状况下,许多问题也逐渐显现:
首先,投资大。采矿工程实验室是理工科必备教学设施,其建设费用大约为百万至千万,对于经济不发达区域,是一个巨大负担。
其次,效率低。购置实验设备时,是根据预先设计的实验内容、实验项目确定,因功能较为单一,一台涉笔通常仅可支持一个实验,限制了实验人数,在做实验之前,还需专人实施实验准备。
第三,运行成本较高。因实验具有消耗性特点,主要包含设备损坏、设备损毁、物质消耗、能源消耗等。对于教学实验,通常是根据教学计划实施,两次实验间隔期间,实验设备大多处于闲置状态,占用实验室空间,需专人实施日常保养、维护。
第四,实验结果的可控性较差。进行真实实验时,由于操作水平与程序、实验条件与实验准备等因素影响,不能保证每次实验均可达到预期效果,一般需重复实验。
第五,教学效果受到限制。因实验现象的瞬时性特点,在观察实验现象时,因客观条件约束,若不集中注意力,则很难观察预期实验现象。因运行成本较高,通常情况下,多次实验、重复实验受到某种约束,学生不可能按照自身特长、兴趣,设计相关实验探索,进而对实际教学效果造成影响,不利于培养学生的创新精神、探索惊声。
二、采矿工程实验教学的特点与虚拟现实技术
首先,采矿工程教学特点。对于采矿工程而言,作为一门实践性强、专业性高的学科,工程技术人员、教师需具备较强想象力,具备绘图、识图及读图能力,同时还需具备丰富工程经验。对于采矿专业学生,大多为初次接触矿图,难以清晰矿工程布置流程、空间关系。对于工程技术人员而言,即使具备一定工程经验,对于井下巷道系统,也难以建立空间布置关系,进而极大影响了学生学习的主动性、兴趣。传统实验室建设主要为电教室、模型测绘室与模型展示室,在此基础上,难以进行综合性、探索性、研究性、设计性的实验,不利于培养创新型、探索性人才。
其次,虚拟现实技术教育价值。采用虚拟现实技术,即对环境、条件的真实模拟,可控性极高,具有感知一体化特点,学生可感到身临其境之感,是真实感知与虚拟的交互,支持开展实验研究与训练活动。其一,在现代教学中,采用虚拟现实技术,与现代学习理论相符合,为学生学习活动创造一个全新平台,深入贯彻了各种学习理念与学习理论,融合了多种学习理论;其二,采用虚拟现实技术,有效缓解传统实验教学的设备、经费问题,为综合性实验、研究性实验与设计性实验创造优良条件。尤其虚拟现实技术对现实进行模拟,一般实验教学环境难以实现,无法显现实际事物,尤其对于危险性实验,例如灾害事故、瓦斯爆炸、突水等模拟实验,可提供安全的实验保障;其三,有利于深化、开拓新型教学模式。由教学角度而言,在教学活动中,采用虚拟现实技术,具有灵活便捷、丰富教学资源的操作系统,为现代教学模式、传统教学模式提供了优质环境支持,为教学模式创新提供支撑,有利于培养学生的实践能力、创造性思维;其四,降低实验设备投入,提高实验效率,降低运行成本。虚拟现实技术基于网络平台,随着个人计算机逐渐普及,投入方式为软性投入,可及时缓解学生压力,达到课程门类需求,确保教学活动顺利开展,与教学需求变化具有较好适应性,防止社会资源浪费,极大提升实验设备利用率,提高实验室的开放能力;其五,解决传统实验教学的可控性问题。采用虚拟现实技术,注重真实现象再现,通过计算机图像,可回放实验的各种实验现象,有利于学生观察实验现象,分析相关规律,提升学生的实验认知能力。
三、采矿工程三维可视化虚拟实验室的功能
虚拟实验室是依托三维可视化技术,构建数字采矿模型,作为崭新实验方法,其实验内容不受实验材料、仪器、设备等限制,使实验内容的增加与更新更为快捷,有效解决了实验经费问题。同时,数字采矿模型有机结合校园网络,打破实验开设时间、空间限制,有效提升实验室开放程度,拓展了学生的实验范围,为学生提供更多实验机会。所以,虚拟实验室具备如下功能:
首先,巷道造型。对于地下采矿巷道,可划分为回采、采取、开拓等巷道类型,按照不同类型工程、不同巷道参数,实施三维实体造型,通过空间位置关系,建立整个地下采矿系统。
其次,图形绘制。对于地下采矿工程,划分为采准切割与开拓系统,处于任一制定范围,可以以集成方式、分类方式显示,缩放、平移与旋转均可实时交互,学生可多角度观察工程布置关系,对矿井巷道系统提供三维设计功能。
第三,矿井安全管理的可视化。矿井依托可视化模型,构建安全管理系统,有效集成了避灾系统、人员定位与瓦斯监测,通过实验数据,对矿井安全情况进行可视化分析,使学生可深入理解矿井安全管理知识,采用视频、动画等技术,有效激发学生的学习积极性。
第四,网络功能、数据处理功能与集成接口功能。通过网络技术和数据库技术,与矿山设计与生产实际状况,构建安全管理与采矿工程数据库,为学生的矿井设计提供相关数据信息,有利于开展设计性实验、综合性实验与创新性实验。
四、结束语
综上所述,采矿工程实验室建设存在投资大、运行成本较高、实验结果的可控性较差、教学效果受到限制等问题,采用三维可视化技术,为学生学习活动创造一个全新平台,有效缓解传统实验教学的设备、经费问题,有利于深化、开拓新兴教学模式,降低实验设备投入,提高实验效率,降低运行成本。构建采矿工程三维可视化虚拟实验室,具备巷道造型、图形绘制、矿井安全管理可视化、网络功能、数据处理功能与集成接口等功能,有利于学生的创新性与设计性实验。
参考文献:
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目前的工程采矿人员对于分析巷道之间的关系只能通过想象和经验去确定巷道之间的关系,但是这种方法会出现较大的失误,经验是积累出来的,即使有经验也会存在较大的误差,而且这种方法费时费力,得到的效率很低。因此要求工作人员要学会三维知识,使工作人员先研究涉及巷道的三维空间设计出来,这样在学习完三维知识后,工作技术人员可以得到较为高效的分析效果。如果采用Auto计算机辅助设计软件,我们可以得出以下几点明显的研究效果:其一,可以在制作三维模型的过程中,更加深刻地了解矿井的三维结构,对研究的问题可能会提出更加创新的解决方法;其二,对于初步涉及采矿工程的技术人员来说,可以较为容易的了解建立三维矿山系统的概念;其三,采矿项目结束后,绘制出的三维立体矿井模型,可以更为轻松的进行汇报,从而达到高效的效果。
2地质测量对采矿的影响
我国的国土丰厚,地质地貌各不相同,所以为了确保矿物质的质量,我们在进行采矿工作时,要对开采区域进行地质测量。对于地表所测的氧值要符合一定的规律性。地测工作的标准化是质量标准化的一个关键组成环节,在开采的同时还要注意安全隐患。对于重复出现的问题要追查其根源,及时进行修改调整,从而进一步的提高标准化的工作水平。
3数值模拟的可视化分析方法
我们了解到工作人员很难建立三维空间概念,而矿山压力与岩层控制的问题一般涉及的都是动态三维空间问题。因此工作技术人员对分析研究的目的还是有一定的差距。工作技术人员到矿井现场实习,所看到的情况只是静态现象,比如巷道支护物的破坏、巷道的变形等问题我们可以通过现场观察发现,但是对产生矿压显现现象的矿山压力以及变形破坏过程是看不到的,只能从理论上或者资料上去进行空间想象,但是这样会存在一些弊端,比如说对理解矿山压理论就会形成障碍。而且想只是通过观测就能得到矿山开采过程中的围岩内的某一点力,实际上是相当困难的。对于上述问题,数值模拟计算方法就拥有其独一无二的优势,数值模拟计算方法的发展逐渐的引起了采矿工程的重视,并且逐渐的的被采矿工程所引用。
可视化研究实例,我们对煤层开采过程顶板岩层受力变形过程模拟。模型上部为边界,我们按照煤层深度来施加重力,模型的左右两边为支边,模型的下边为固定点,为了平衡水平方向的位移。通过计算得出了顶板岩层会随着煤层开采而出现离层及其相对应的应力分布状况,其结果在一定程度上可以对矿山压力及岩层的控制上提供了理论补充。(本文来自于《黑龙江科学》杂志。《黑龙江科学》杂志简介详见。)
4结语
[论文摘要]说明邱村金矿采用采矿工程外包方式,详细阐述外包价格、生产技术、安全管理和产生的效益,通过外包管理取得了一些成绩,但还存在很多不足,在今后发展过程中将进一步完善和改进,以适应矿山建设和发展需要。
一、概述
邱村金矿位于德化县葛坑镇交通便利,自1998年6月建成投产以来,开采+647m-+882m矿体,经调试及改造,目前实际采选生产能力200吨/日,最终产品金精矿全部供应福建省德化县冶炼厂。
二、采矿工程外包
(一)外包的概念
所谓外包(Outsourcing),英文直译为“外部资源”,指企业整合利用其外部最优秀的专业化资源,从而达到降低成本、提高效率、充分发挥自身核心竞争力和增强企业对环境的迅速应变能力的一种管理模式[1]。外包的方式有:生产外包、后勤外包、销售外包、采选设计外包、财务外包、人力资源外包等。
(二)外包的意义
其意义在于根据实际生产需要,企业将自己做不好或者别人能做得更好更便宜的事,把一项或几项工作外包出去,交由其它企业进行经营管理,达到降低本企业的经营成本和风险,这样本企业可集中精力去做企业的核心业务,以减少资金投入,达到企业效率最大化。
(三)井下采矿工程外包的方式
井下采矿工程外包的方式一般有3种。
1.按作业类型分包。即采矿和掘进承包。优点是:便于生产管理;缺点是:存在相互影响,岩石混入管理难度增加,不利于降低损失率和贫化率。
2.按作业区域分包[2]。即按不同中段进行分包。优点是:可以根据实际采掘情况进行调整。缺点是:不能实现专业化,每个中段各自为一个生产系统,不利于统一管理。
3.按工序分包。即按打眼、爆破、装车运输等分包。优点是:可以实现专业化作业。缺点是:成本较高,不利于生产管理。
(四)邱村金矿的采矿工程外包方式
邱村金矿采矿工程采用作业类型承包和按工序分包结合的外包方式,即采矿工程用作业类型承包,部分矿石运输采用单独分包。
三、采矿工程外包的管理
邱村金矿外包管理经历了一个逐步完善的过程,目前已基本确定,管理走向科学化,但是随着市场变化,今后工作仍然需进一步完善。邱村金矿除+873中段矿石运输承包给一家运输公司,主要采矿工程承包给一家施工单位。
(一)价格管理
1.采用外包方式的矿山企业与承包单位是甲乙的合同关系,双方考虑的是外包的价格,外包的价格越低,企业的利润越高,当然在市场经济条件下,企业不仅要尽量降低成本,也要考虑承包方的接受能力,邱村金矿每年7月份从新签定合同,根据上一年的采掘成本和本年度物价涨落情况,确定本年度的外包单价,按采矿、掘进分别确定,同时核算出价格涨落和主要材料涨落比率,保证双方制定出一个合理的价格。
2.采矿和掘进价格的确定是按作业成本计算。矿石分采矿矿石与副产矿石(凡井巷掘进中回收的矿石),不同矿石制定出合理的价格。
3.掘进单价确定,矿山802m中段以上部分,平巷、天井、溜井、漏斗、硐室、旧巷道扩邦、旧巷道抬底、清理旧矿碴、水仓按施工立方分别制定出合理的价格。斜井开拓部分,一、二次提升斜井及各种附属工程制定出一个价格,802中段(含802中段)至712中段(含712中段)之间各中段掘进工程,其价格在802以上中段相应单价的基础上增加5元/m3,经二次提升巷道掘进工程其价格在802以上中段相应价格的基础上增加10元/m3,硐室、旧巷道扩帮、抬底、清理旧矿碴等工程在各中段价格相同。上述单价包含直接费、管理费及各种税费。
(二)生产技术管理
1.工程采用外包后,邱村金矿生产科工程技术人员对采掘工程是间接管理,所以只能通过经济手段来保证承包方按设计要求进行施工。
2.采掘计划由生产科根据矿山实际,承包方设备、人员的实际生产能力制定出年月采掘计划,由于井下工作有时会发生相应变化,所以在执行采掘施工过程中会有一定的调整。井下设备管理和生产组织由承包方管理,生产科属于间接管理,为了保证采掘计划的执行,检查和调整工作较多,经常要与承包方协调沟通。
3.采矿地质管理工作是矿山的重要工作之一,邱村金矿矿体沿走向、倾向具有波皱起伏、膨胀收缩、分叉复合及尖灭再现等特征,其厚度、品位变化系数大,矿体与围岩界线不明显,矿石的损失率、贫化率等技术经济指标,根据实际生产情况,确定矿石损失率为7%,贫化率为10%。
4.年供矿量:根据我矿生产组织安排,承包方应均衡稳定供矿,保证全年选厂的生产需要,其产量、质量指标执行按生产科月度计划要求。
5.矿石质量:矿石要求块度不少于250*250mm。为防止人为贫化,承包方应严格按生产科的要求合理进行配矿,承包方不能把废石、废渣倒入矿井或倒入矿仓。
6.矿石计量:以承包方每天的出矿车数计量为准,矿车的容矿体积不低于0.75m3,少于0.75m3的出矿车不参与矿石计算,满矿车(矿石必须超出矿车顶水平面)为1吨湿矿量,不满1矿车的按0.5吨湿矿量计算,不满半矿车的不予计量,邱村金矿每天派人管理,计量当天的出矿车数,以全月统计的湿矿量扣除4%的水分作为干矿量计价,
7.工程验收以生产科设计要求为依据。若工程质量不符合设计要求的,承包方应按生产科要求返工,维修。
四、安全管理
1.邱村金矿在确定承包单位时,对承包单位进行安全资质进行全面审查。在采矿工程承包合同书中,明确双方责任义务。
2.邱村金矿制定了安全管理制度,监督承包方执行。在爆破管理上,制定明确的爆破材料管理制度,从进库、领出、运输、装药、连线、起爆、剩余清退,安全员进行严格监督。
3.每月支付工程结余款项的95%,其余5%作为保证金,合同期满后一次性支付给承包方。
4.承包方自配取得特种作业资格证书的特种作人员(包括空压机工、电焊工、绞车工、爆破工等工种)。
5.承包方必须遵守《国家安全生产法》的有关规定及邱村金矿制定的井下安全生产制度。
五、效益
1.矿山建设投资减少。邱村金矿主要投资选矿厂,道路建设、电力外网、主扇风机生活设施等,而其它设备及维护设施,由承包单位承担,减少了建设投资。
2.降低采掘成本。生产科的有效管理,承包方的选进设备、技术、管理人员,提高了工作效率,使采掘成本大幅度降低。
3.材料采购、储备及流动资金的占用减少,因此产生的费用大为降低。
4.人员的安全和技术培训工作总量减少。承包单位具有矿山生产和建设的管理人员,有一定的基础,培训时安全技术的理解能力较强,容易接受。
5.减少安全风险。承包方要保证安全文明生产、承担工伤事故责任及所发生的一切费用。
六、结语
邱村金矿通过几年来的采矿工程外包,采矿工程成本得到有效的控制,企业效益较好,通过几年的实践,外包形式比较成功。外包已经作为一种新的经营管理模式,已经被许多企业所接受。邱村金矿外包形式在今后发展当中定继续改进和完善,通过科学管来降低成本,使企业利润最大化。
参考文献:
[1]中国人力资源外包网.
关键词:个人能力;采矿工程;教学改革;教学创新
着力提高教育质量,推动内涵式发展,是党的十报告对新时期教育改革发展做出的战略部署,也是今后高等教育改革和发展的方向。教学改革与教学方法创新,是教学研究永恒的课题,也是提高教育教学质量的关键。如何在教学过程中实现学生能力的培养,如何在教学改革中注重方法引导,是目前高校提高教学质量的重要课题。东北大学采矿工程专业自办学以来,在实施专业全面建设和发展的同时,一贯注重教学体系与教学方法改革,在改革中,结合采矿工程发展趋势,为我国矿业工程领域培养了大批适应社会需要,基础扎实、能力强和综合素质高的优秀人才。近年来,东北大学采矿工程学科将本专业教学改革与工程专业认证及卓越工程师培养计划相结合,开展以学生能力为核心的采矿工程专业教学改革与教学方法创新建设。以下是建设中的一些核心方法及改革措施,希望这些方法与措施为其他高校采矿专业及工程类专业实施教学改革及教学方法创新提供一些思路。
一、以学生能力为核心的课堂教学改革与教学方法创新
课堂教学是实施高等教育的主渠道,高等教育改革在很大程度上体现在课堂教学改革中。因此,课堂教学改革是专业建设的重要环节。近年来,无论是专业认证对学生毕业要求的达成度还是卓越工程师培养计划,都将工程类学生是否具有解决复杂工程问题的能力作为培养目标和判断标准。而要使学生具备解决复杂工程问题的能力,专业在教学过程中必须实现学生能力的培养,在教学中注重方法的引导。东北大学采矿工程专业,为达到专业认证和卓越工程师对学生的培养要求,对专业课程首先进行以学生能力为核心的课堂教学改革与教学方法创新。首先在课堂教学的改革,鼓励各专业课主讲教师结合科研实践,积极探索参与式、启发式、讨论式和研究式教学,采用案例教学法、实地考察法、模拟训练法等教学方式,在实施基于问题学习(PBL)的教学过程中,教师在课堂上主要起到讲清思路、突出重点、引导开拓的作用。在研究各课程的教学方法时,因课因内容制宜,采取不同的教学方法。不管是安排自学、讲解重点和难点,还是组织课堂讨论或在讲授中穿插讨论,都注重调动学生的积极性,通过让学习者直接参与解决真实性问题,充分调动学生学习的主动性,把“满堂灌”改为在教师引导下师生共同探索,从而学习隐含于问题背后的科学知识,培养解决问题的能力。而在讲授过程中,把讲授的重点由单纯讲知识本身转向同时讲授获得知识的方法和思维方式。不断完善“以学生为中心、教师为主导”的教学新模式。改革后的课堂教学采用学生参与、师生互动式教学。以专题研讨(Seminar)为主要形式,选择适当的问题,让学生自己查阅资料,配合课堂研讨,撰写小论文,最后每个学生上讲台阐述自己的“研究成果”。这一方法有效调动了学生的学习能动性,并培养其研究、解决问题的能力。互动方式多样化,如针对已讲授的某一内容,布置学生发挥想象力,把这一内容用形象的幻灯片表达出来,以加深学生对教学内容的理解,达到牢固掌握的目的。这种看似平常的方法,实现了教师讲授与学生参与的结合、课本知识与实际问题的结合。这种参与式、互动式教学大大激发了学生的学习能动性,提升了学生对课程内容的理解和掌握程度,同时有效培养了学生独立思考、形象思维、文献查阅、论文写作和口头表达等能力,教学和能力培养效果显著。教学方法改革的另一个重要内容是考核方式的改革。增加学生参与和实践环节在总成绩中的比重,Seminar论文及其宣讲占30%,课外创新实践(具体见后)占20%,考试占50%。课堂教学改革的另一方面,专业要求积极建立数字化技术的教学理念,改变目前采矿工程专业的传统教学模式。通过运用Surpac、Dimine等数字化软件,开发和应用多媒体CAI课件,引入通风软件Ventsim和充填料浆输送模拟软件Fluent,模拟矿井通风和充填管路输送过程,增加教学过程中的直观性与思考性,将理论知识在建立虚拟采矿模型的过程中消化吸收并延伸到实际工程问题中。充分利用“一体化教学”,即在课堂理论教学的同时,配合实验、仪器操作同时进行,并积极促进本科生进实验室,进课题组,参与科研活动,提高学生的动手能力和创新能力。
二、以学生能力为核心的课程与教学资源建设
面向经济社会发展需求,瞄准专业发展前沿,结合卓越工程师培养及专业认证的要求,借鉴国内外课程改革成果,充分利用现代信息技术,更新完善教学内容,优化课程设置,增设《三维采矿设计》和《采矿环境一体化课程设计》,加强实践教学环节的培养,形成具有鲜明特色的专业核心课程群。加强协同开发,促进开放共享,建设完善《采矿学》、《岩石力学》和《资源经济学》等核心课程的网络教学平台,实现优质教学资源的共享,扩大本专业在国内外的影响力,形成与人才培养目标、人才培养方案和创新人才培养模式相适应的优质教学资源。根据本科实践教学的要求,完善建设虚拟现实系统,建成采矿工艺过程(凿岩、爆破、支护、回采)的三维教学平台,并专业录制现场采矿工艺过程录像应用于教学,加强学生对采矿过程的理解,建设采矿工程国家级虚拟仿真教学示范中心,并训练学生的采矿设计能力,学以致用。
三、以学生能力为核心的实践教学环节建设
采矿工程为工科专业,工程教育的基本特点之一是实践教育,为突出应用,加强学生工程意识、背景和解决复杂工程问题能力,专业加强实践教育环节的建设,以适应采矿工程“卓越工程师教育培养计划”及专业认证的需要。在专业教学计划中精心设计实践教学体系,增大实践性教学环节的比重,在组织制定实验教学大纲时开设综合性或设计性实验课。充分发挥“211工程”和“985”建设的实验、科研设备优势,完善采矿虚拟现实系统平台、散体流动规律实践教学基地、采矿工艺实践教学基地、数字矿山实践教学平台、岩石破裂失稳与智能控制数字实验室、矿山废弃物综合利用实践教学系统。在实验教学中激发学生的创新意识和创新精神,培养其实践能力和创新能力,鼓励教师将教学与科研结合,激励学生提高创新意识,培养创新能力。充分利用校外教学资源,除与合作单位设立校外实习、实践基地外,通过聘请校外专家授课,采取与科研院所、企业联合培养的方式,建立多元化的工程实践教学基地,增加学生工程实践能力。
四、以学生能力为核心的“双师型”教师队伍建设
构建“双师型”教学团队,提高实践教学的水平。大力引进具有工程实践背景的工程技术人才充实到教师队伍中,打造一支素质、能力优良的“双师型”师资队伍。建立校内专职教师与企业兼职教师相结合的高水平工程教育师资队伍。校内专职教师应具有较高的科学研究水平和学术造诣,并要通过不断的学习具备很强的工程设计能力和工程研发能力。企业兼职教师应聘请高水平或具有丰富实践经验的专家和工程师,参加学校本科学生的专业课程教学,指导学生的毕业设计、企业实习、工程训练等,联合指导学生的企业实习。既鼓励有实践经验、有学术水平的工程师到学校兼职任教,又鼓励专业教师尤其是青年教师到企业兼职,建立专业教师尤其是青年教师接受工程实践锻炼的长效机制。通过学校和现场的紧密结合,在为东北大学培养采矿卓越工程师的同时,也为以后专业对现场工程技术人员培训、提供技术服务和人才培养奠定基础,最终实现学校和企业的双赢。
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关键词:实验教学;采矿工程;实践;改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)45-0100-03
一、引言
创新是国家和社会持续发展的源动力,国力的富强和民族的复兴取决于创新能力的不断提高。实验教学在培养创新能力过程中尤为重要,其作用不可替代。而且,随着近年来高校的不断扩招和经济形势的影响,高校毕业生的就业形势日趋严峻,用人单位对毕业生的要求也越来越高,不但要求他们具备扎实的理论基础,还要求他们具有一定的实践动手能力。因此,高校要逐渐加强对学生动手实践能力的培养,使学生在增强自身综合素质的同时,能够满足社会的需求。
二、采矿工程实验教学的意义
实验教学是理论学习和实践相结合的中间环节,在本科教学过程中起着至关重要的作用。实验教学相对于课题理论教学具有直观性、探索性、综合性等特点,是课题教学的有效延伸和深化。实验教学形式是多样的,包括演示型实验、操作型实验和创新型实验等,学生可以通过实验教学环节将课堂所学理论知识应用于实践,系统掌握所学知识。通过实验教学环节,可以提升学生的动手能力、创新思维,逐步培养学生的科研意识。采矿工程专业是一门应用性极强的学科,很多重要的理论和方法都来源于工程实际。采矿工程具有以下特点:理论性和实践性相结合、学科应用过程中注重细节、综合交叉性等,这就要求工程技术人员要具有极强的实践能力和分析设计基础,同时能够对工程应用过程中的各系统进行综合考虑,具备系统工程的思维。因此,实验是教学工作中不可缺少的实践环节,对于培养学生的综合素质、实践动手能力和重新思维起着特别重要的作用。
中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院依托国家级实验教学示范中心――“煤炭安全开采与地质保障实验教学中心”,积极开展实验教学改革,在实验教学规划、实验教学改革方案等方面进行了积极的探索和实践。采矿工程实验教学的规划,应在应用创新教育和素质教育并重的理念指导下,紧紧围绕培养具有“科学采矿”意识的高素质创新型人才,逐步完善本科培养方案,加强实验教学和创新实践环节,构建多功能、开放型实验教学平台。
三、实验教学改革的思路和方案
(一)采矿工程实验教学改革的思路
实验教学也要紧紧围绕高校的人才培养目标,注重教育理念和教学思想的创新,坚持以学生为本,注重教学过程和教学质量,不断借鉴和吸收先进的实验教学成果和经验,改革实验教学方法,提高学生的实践动手能力,培养学生的创新意识。加大对实验室的建设力度,加强实验室师资队伍建设和人员培训工作,不断完善、创新实验室管理体制和运行机制,实现教学与科研相结合,形成重点突出、特色鲜明的实验教学体系。中国矿业大学(北京)采矿工程专业为国家重点学科,采矿工程专业的培养目标是:培养掌握固体矿床(煤炭、金属及非金属)开采的基本理论与方法,具有采矿工程技术人员的基本能力,在采矿及其相关领域从事矿山(井工、露天)设计、工程监理、矿井生产与技术管理的高等工程技术人员及科学研究人才。构建的实验教学体系核心内容为“实验类型、实验层次、实验途径、效果评价”,建立了多层次的实践教学格局。根据教学载体和侧重点的不同,将实验教学体系划分为课程实践教学、创新实践教学、项目实践教学、行业实践教学、社会实践教学等多层次递进和整合的实验教学体系,保证专业人才的行业适应性和社会适应性。
(二)采矿工程实验教学改革的方案
以培养具有“科学采矿”意识的高素质创新型人才为目标,逐渐改革采矿工程实践教学模式,完善实验教学内容,创新实验教学方法,构建一个完整的、与课堂理论教学平行的实验教学环境。
1.进一步完善以创新意识和科学精神为中心的“科学采矿”实践教学模式。按照循序渐进、逐渐深化的规律,逐步完善由基础教学、技能学习、实践应用到创造、创新的实践教学模式。在实验教学过程中,引导并组织学生积极参与到具体的生产环节或者科研课题中,逐渐提高学生的科研意识和水平,培养学生“科学采矿”的意识和素质,激发学生学习的主动性和创新思维。引导学生积极参与“大学生创新实验计划”项目,充分利用实验室平台和资源,自主性地设计实验环节,培养学生的创新精神和科学态度。中国矿业大学(北京)采矿工程专业本科生需要参与的创新教学环节分必修和选修两部分,其中必修部分为科研导论课、科研技能实践和大学生创新训练项目,共计6学分96学时;选修部分包括研究性实验项目、学术交流活动、大学生学科竞赛、发表学术论文、科技创新与发明等环节,学分的认定按创新学分认定办法执行。
2.进一步完善开放式的教学环境。采矿工程的很多实验与岩土工程、土木工程等有一定的相似性和关联度,高校在充分利用自有资源的基础上,可以寻求兄弟院校或类似专业的实验室资源。例如一些实验可以联系岩土工程或土木工程类高水平实验室,这样既实现了资源的共享,又能拓宽学生的知识面,逐步打造开放式的教学环境。同时,进一步改善了实践环境和条件,打造了网络化的实践教学平台,使学生通过网络开展一些有特色的实验项目的实践工作。如果条件允许,可以让学生参加国家重点实验室或国家级教学实验示范中心的一些项目和实验,使学生有机会接触一些重大项目的实验环节,以拓宽学生的视野。在实验教学过程中,实行开放式的教学方式,采取灵活多样的教学模式,在必修实验中增加自主实验、独立实验、课程设计、专业综合设计等实践教学环节,重点培养学生的探索精神和科学思维。
3.创新实验教学考核方法,充分发挥学生的能动性。进一步创新实验教学的考核方法,构建多元化的实验教学考核系统,客观、立体地考察学生的实践能力。针对一些演示性的实验,可以在教师的指导下,由学生进行讲解,以增强学生对知识的理解程度。而对于一些操作性的实验,则必须要求学生亲自动手操作,独立完成实验过程,做好实验数据的收集、处理等,并对实验结果进行总结、分析,完成实验报告。在这个过程中,教师主要考察的是学生的实践能力和分析解决问题的能力。在本科教学工作中,要一定幅度地增加实验教学的权重,相应提高实验教学的学分,逐步健全实验教学的考核方法,实行书面考试与实践操作相结合、考试与小论文相结合、采用试题库等方式,充分调动学生的积极性,发挥学生学习的自主性和能动性,充分体现学生的创新思维和实践能力,促进学生成长成才。中国矿业大学(北京)采矿工程专业总学分19分,其中实践教学环节41学分,创新实践环节6学分,非课堂教学所占比重为23.62%。课堂教学环节2510学时,实验教学环节820学时,实验教学所占比重为24.62%。主要的实践教学环节包括公益活动、认识实习、生产实习、毕业实习和毕业设计等,共计28学分。
4.注重毕业实习,实现毕业实习和毕业设计无缝对接。毕业实习和毕业设计都是实践性很强的教学环节,毕业实习是毕业设计的基础和构成。毕业实习阶段,务必要求学生根据教学大纲要求,深入生产一线,熟悉采矿工程的各个流程和环节,对一些生产环节能够实际操作,使学生将理论知识与工程实践结合起来,对采矿工程有直观、全面的认识。而毕业设计作为对采矿知识的系统总结和应用,其实践性不言而喻。在整个毕业设计的过程中,既要强化学生对采矿知识的整体把握,还要求学生掌握好每一个细节,在满足《煤矿安全规程》和《煤炭工业安全规程》的要求下,充分发挥学生的创造性,对整个矿井合理设计。
5.创新实验教学方法和手段。在实验教学过程中,采取分层次的教学方式。第一层次:基础理论和实验技能;第二层次:课程设计和专业综合设计;第三层次:科技创新活动。学生在达到上一层实验教学要求的前提下,获得进行下一层次实验的机会,鼓励学生结合教师的科研项目,自主选题,调动学生的主动性。在必修实验中增加选修性质的自主实验环节,增加课堂外实验的比重,给学生提供自主设计实验的空间,引导学生在实验过冲中自行发现问题、分析解决问题,进而锻炼学生获取新知识的能力。
6.建立“做―学―研”相结合的三位一体实验教学体系。在实验教学实施过程中,充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用,针对不同的实验项目,采用“做―学―研”相结合的三位一体实验教学方法,将实验教学和工程实践紧密结合起来,加强对学生实验细节和实验过程的指导,强化学生的实践能力培养,使学生在做实验中学习、在做试验中培养科研能力,进而培养学生的创新理念。
中国矿业大学(北京)的本科生教学起步晚于研究生教学,可以说是在研究生教学的基础上发展起来的,其特点和优势就是师资力量雄厚,教师队伍职称学历高,科研经验丰富,教师的科研项目也比较多,这些基础为本科生开展实验教学和创新研究提供了技术支持和指导,也塑造了良好的学术氛围。在实际操作过程中,选择已经完成的优秀的科研项目,根据本科生的专业基础课进度,将科研项目的部分内容转化为实验教学单元,使学生在重复科研过程的实验中,逐步掌握从事科研的基本技能。“做―学―研”的结合能有效解决传统实验教学过程中教师讲授为主、学生被动接受的授课方式,增加了师生之间的交流,培养了学生的动手能力。
四、结语
实验教学是连接理论学习和工程实践的桥梁和纽带,在培养学生创造、创新环节起着重要作用。采矿工程作为一门实践性极强的学科,其实验教学的改革与创新,需要高等院校的高度重视和大规模投入。在实验教学改革过程中,要紧紧把握“以学生为本”的理念,充分调动学生的主观能动性,不断强化学生的动手过程,逐步培养学生的科研能力和创新精神。同时,积极搭建开放式的实验教学环境,完善实验教学体系,创新实验教学方法,多措并举,齐头并进,促进学生的成长成才。
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采矿工程
采矿很容易理解,就是把矿物从地壳或地表开采出来。不过加上“工程”两字后就复杂多了。首先它是一个大工程,是规模最大最复杂的岩土工程,其次它要运用到很多工程学的知识,最后它是指对有矿物的矿床的开采。
作为一个地矿类专业,它又细分为煤、金属和非金属方向,顺利毕业后的采矿工程师应该具备诸如矿区开发规划、开采设计、矿山安全技术等基本技术。矿业是工业之母,矿物原料和工业生产、民生经济息息相关,世界各国都视矿产资源为经济发展的重要原动力。但目前我国采矿的方法和几十年前并没有本质上的不同,直到近几年才发展出爆破技术和数字化矿山技术,和发达国家的差距不小。现在我国矿产资源的利用效率也比较低,这些反而为这个专业的学生的发展提供了空间。
采矿工程不仅仅是采矿,在开采矿藏的同时,如果在采矿前做好采矿后土地的二次利用规划,则可以保护环境同时取得土地的再利用。因为在采矿过程中,对环境、水土保持,甚至是交通运输都会造成严重影响,好的规划才可以让开发和环保的冲突降到最低。采矿工程要学习的绝不仅仅是如何采更多的矿藏,更要学习如何进行更好的事先规划,如何设计更好的采矿技术和装备,如何规划更好的安全规划,能够进行可持续发展的采矿工程才是好的工程。
这个专业有个特点——实践课程很丰富。除了在教室里进行的机械类的课程实践,比如电工电子技术实验、岩石力学实验、测量学实验等以外,不少院校都和矿业公司联合设立了很多校外实习基地,有的企业还专门安排了懂技术、有实践经验的工程技术人员现场向学生讲授生产工艺和新的技术方法。学生们能够来到真正的采矿现场,实地体验采矿的作业环境。
采矿工程专业的学生毕业后,大部分愿意留在这个行业的学生去了矿山就业。除此之外,也有去机械制造行业或是政府的能源开发规划部门工作的。要知道矿业公司的总工程师无一例外都是采矿工程专业出身,所以,只要热爱这个行业就一定能干出成绩。
矿物加工工程
采矿工程的同学们负责把矿石开采出来后,并不是所有矿石都能马上被利用的。这个时候就需要矿物加工工程的同学进行矿物分离——利用各种技术手段和设备把有用矿物和脉石(无用矿物)分离开来。比如铁矿石中有石英(属于脉石),通过磁选和浮选(这些专用技术名词都是加工方法)把石英分离出来,就可以大大提高铁矿石的品质,把“贫矿”变“富矿”后再进行炼铁工作。到了煤矿行业,就用重选和浮选的方法把煤矸石从精煤里分离出来。经过矿物加工之后的矿物的价值和利用率都可以得到很大的提高。
这些加工方法和物理、生物、化学都有联系,作为一门应用学科,它的很多课程设置都和过程工程专业的很多课程相同。同时还有很多和“矿物”两字有关的专业课程——矿物学基础、工艺矿物学、矿物材料学等等。总之,工科无疑。
矿物加工工程也被称作选矿工程,很多学生毕业后进入了选矿厂。由于我国很多铁矿的质量不高,因此选矿就显得尤为重要。不管地质工程师找到的铁矿是怎样的贫矿,选矿工程师都能选别出可供冶炼的有用矿物。怎么样,听上去是不是很牛?
除了像选矿厂这样的工厂,还可以进入投资公司,为公司提供矿山投资的建议。另一方面,由于国内矿业发展和相应的生产装备的发展有着不小的落差,因此很多国外的矿山机械公司都在国内开设了工厂或销售公司,也需要矿物加工工程专业的学生。
石油工程
说完了矿,接下来说石油。在很多人的印象里,石油代表着富裕。小国家文莱、中东的阿拉伯国家等石油产出国都因为石油而积累了巨额的财富。石油工程是我们学习如何开发、使用和研究石油的一门学科。简单来说,就是学习如何开采石油,用什么方法能够最经济地开采出最多的石油。
有人说石油是不可再生资源,所以总有被开采完的一天,因此石油行业注定是夕阳产业。其实不然,我国是世界第五大石油生产国,又是石油消费大国,石油工业是基础工业,很多行业的原材料都从石油中提炼。因此这个行业非但没有萎缩而是在迅速发展,需要大量具有相应科学素质和专业技能的应用性人才。在2010年由教育部公布的本专科就业状况中,石油工程专业在211院校的就业率≥95%,普通院校则≥90%,就业势头十分好。
同时,很多石油企业在社会里也属于相当好的企业。除了像中国石油大学(北京)、中国石油大学(华东)、西南石油大学这几所全国闻名的“石油”大学外,在一些有油田的省市也有“石油”大学,如东北石油大学(大庆油田),辽宁石油大学(辽河油田),但总的来说,开设这一专业的院校并不是很多,本科的话不超过20所。很多学生毕业后都进入了中石油和中石化,有些油田企业在学生的新生开学典礼上就来做宣传,可见这个行业对于人才的渴望。
当然,要进入这些优秀企业,学生本身也要学好专业课程。石油工程的课程设置离不开“石油”——从大一大二对于高数、物理、化学和计算机等基础知识的学习开始,到大三大四的各种和石油工程理论的学习,从油气田的开发设计到去油田进行实践,学理论、学技术,才能为做一名“石油人”做好准备。
【关键词】采矿系统工程;现状;发展趋势
0 概述
自1950年来以来,世界逐渐和平发展,科学也逐渐向前迈进,然后工业化的社会对资源和环境造成了极大的破坏,同时人们面临的问题也逐渐复杂化,问题也许靠不相关,但却相互联系。面对此类跨度如此大的问题,光靠传统的思维方法不行,因此出现了一门新兴的学科--系统工程。系统工程是以一种科学的思维逻辑处理众多繁杂的数据。但这种方法首先是诞生于军事和工程中,也是逐渐从这里发展起来,应用于社会中的各个领域。在70年代以后,系统工程发展的趋势却逐渐的与其他学科相互融合如经济,生态方面。影响力的扩增,促使更多人去研究它,因而在众多人的建议下,在维也纳成立了国际应用系统分析研究所。其后,慢慢的应用于采矿工程中,从而也迅速的提高采矿效率和采矿作业的安全性。因而采矿系统工程学的研究意义非同反响。
采矿系统工程与其他工程技术相比,大致相似,但却又不凡之处,而正是这些不凡之处,使大大的提供了生产效率和采矿作业的安全性。而对此与一般的工程技术做了比较,采矿系统工程大致有以下的三个特点:
采矿工程涉及面广,操作要点散,影响因素较多,需要综合协调作为一个整体。过去采矿工程,经常一边在单个操作或链路,但是在系统工程的帮助下,使人们有意识地把挖掘问题,全面整合其在矿山规划中。
开采过程中涉及许多学科,过去出现知识的宽度跟不上采矿系统工程的不断深入。随着系统的工程的深入,许多学科的相互渗透,相互交叉,如在深入过程中采矿系统工程学借鉴的安全系统工程,边坡工程程,地质统计学学科。
采矿工程是人类历史最悠久的技术之一,因而长期积累了许多经验,往往对经验过于注重,而缺少定量的计算。但系统工程发展至今融入了现代的计算机技术和数据处理技术等,可以对于以往传统的定性分析转变为了定量分析,从而提高准确性,对决策的判断的起着不容小觑的作用。
1 采矿系统工程的现状
几经数载,采矿系统工程不断成熟,下面介绍采矿系统工程学的特点与现状。
首先是数学和计算机技术在采矿工程学的应用。在采矿系统工程中,如线性规划,整数规划,非线性规划,动态规划,网络流,多目标决策,可靠性理论等一系列利用数学工具和计算机技术的广泛应用于采矿系统工程中,成为一种常用的手段。
其次是信息科学的迅速发展在采矿系统工程学的应用。在信息科学中的任何进展将很快在采矿系统工程采用。例如20世纪中叶,人们发明了探矿专家系统。另一个例子是全球定位系统(GPS)的出现给采矿作业带来方便,因为其容易收集附近的地貌情况以及后面出现的地理信息系统(GIS)和遥感系统(RS)来到后不久,在已应用于采矿业。
早期的dBASE,FoxBase和近年来开发出的FxoPro和Access等等数据库软件被广泛的应用于矿业系统工程中来储存被测量的数据。数据库的技术在采矿系统工程学的应用标志着采集的各种数据能开始被整合在一起。在勘察地面时,获得的测量地面的数据,它被应用于来观察矿位在地面上的分布以及此处矿石的厚度等。为了表达矿物分布的图像,也就是常说的组件的井眼内的分布,如澳大利亚的Surpac矿业软件。
多边形法,距离平方反比法,地质统计学方法是在采矿系统工程中估计矿石品位三种常用的方法。多边形法与距离平方法和地质统计学方法相比,较为粗糙简略。主要应用在寻找高密度矿如铀矿方面。距离平方反比法考虑了距离方面的影响,对待每块钻距离段的距离的平方的倒数作为分配给每个钻孔的权重,这是一种常见的方法。地统计学的数理统计理论的应用遵循线性估计,无偏估计的原则和最佳估计数。20世纪80年代以后,提出了许多非线性统计学,如析取克立格法。当然,人们已经开始应用于在采矿方面的分析。并且还有些学者已经应用人工智能网络和遗传算法,开辟了一条新道路。
用分散的方块拼凑成原来完整连续的矿石,每个方块都有其自身的几何形状和矿岩量,这就是采矿系统工程学常用的方块方法,当然其中矿岩量能通过数学的积分方法算出。
当然还有精确度更为高的线框模型法,此法常用剖面图和矿石的平面图来设计矿石。这种模型下对于矿量的计算,常常根据图上的数据输入计算机通过交差井的算法来计算。精确度虽然高,但是如何作出剖面图一大难点,在目前的研究中,还没很好的解决办法,即便引用了专家系统,遗传算法,人工智能网络等方法。
目前,除了采取剖面图这中图像方法还有更为立体的建立三维实体模型法。当然这个软件国内并没有能力开发,目前普遍应用的是澳大利亚Maptek公司研发的VALCAN软件。在一系列的地质剖面上的方块,以拉伸成三维实体的基础上,因此可以得出一个不同的位置,每个下矿体截面的方向。
目前在地址勘察中,通产使用模糊综合评价来判断矿产资源,首先是建立一个加权系数以及建立起一个完整的评价指标体系,再通过模糊评价和灰色关联分析法进行分析评价。当然也有人采用人工智能网络和遗传算法进行评价。目前,基本形成了以收益法的评估方法。近年来也在探索期权估值方法或者应有其他方法估值。
2 发展趋势
采矿系统工程学是采矿工程和系统工程相结合的学科,一方面它遵循系统工程的规律又得遵循系统工程理论,但又区别于传统工程技术,因为它极大的提高了生产效率和采矿作业安全性。另一方面,因为数据庞杂又繁多,它的依靠现代计算机技术和数据处理,所以仍和一方面的发展,都能起着推动作用。
跨学科,综合应用多种方法。从系统设计的角度来看,采矿业是一个复杂的动态系统。决定开采系统中,如果只在一个特定的方法依赖于单一主体中,通常难以达到预期的效果。露天矿电铲-卡车调度的例子。它涉及到硬件GPS,无线通讯,计算机,其软件包括一个全面的测量方法调整,线性规划和动态规划,数据处理解决方案集成研究项目课题,这是现代系统工程的特征的反映。
多项目方向为大型系统。采矿工程,多层次,多环节的架构,需要在全球一般的最优化。在过去,是根据个人的最优化,它已扩大视野,着眼于更广泛的研究,更大的物体。特别是,采决策支持系统的发展,但是需要的起点的一个更高的水平。近年来,宏观经济研究指的是大型系统,巨系统,系统动力学等,已日益被的采矿工人认可。
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冶金工程――失去了联系?不要紧,他们都在做实验 钟济
2011年6月,结束了苦行僧般的学习生活。7月,报志愿,又一次站在人生的十字路口,经过层层筛选,我最终选择了东北大学的冶金工程专业,并如愿被录取。
东北大学是教育部直属“211工程”和“985工程”全国重点大学,而冶金工程更是东北大学传统的王牌专业之一。但由于考生对该专业对应行业的热情不高,该专业录取分数并不是遥不可及。这两点,让我最终如愿以偿。
9月,怀着对大学的憧憬,我来到了东北大学。第一次班会,印象深刻。全班33个人,仅有两名姑娘,其余清一色的汉子。以至于很多男生,都后悔没有在暑假搞定个人问题。甚至有同学调侃说:“如果你爱她,送她去东大,因为那里是女生的天堂。如果你恨他,送他去东大,因为那里是男生的地狱!”。
大学的时间如白驹过隙,这其中有喜有忧,同时,我也不断加深了对这个专业的了解。冶金工程,是个多学科相互交叉渗透的专业,也是个让人头疼的专业。
首先是课业繁重。冶金工程主干课程四年将近有30门,且科目的深度、广度较高中都增加不少。学院考虑到大一新生入学后会放松学习,特意规定不准携带电脑,并安排了晚自习。以至于不少人感叹,上了大学才知道“坑爹”,以为自己解放了,谁知迎接自己的是另一种高中生活。
其次是实验频繁。这是令很多人感到头疼的一块,尤其是对不注重细节的人来说。化学实验、物理实验、工程力学实验等,没有做好充分的预习,没有很好的操作能力,想做好这些实验,还是比较困难的。而且,实验之前,要有实验预习报告;实验时,要记录数据;实验结束,要有分析报告。曾经有人说,如果你跟冶金的学生失去了联系,没有关系,他们都在做实验。实验,成为了冶金学子大二生活的主旋律。
冶金工程是个冷门且艰辛的专业,但性价比极高,毕业生就业率长期盘踞学校各专业的首位。原因是市场对这个专业人才的市场需求量大。随着中国的稳步发展,各种高楼大厦以及基建设施的建设,都需要大量的钢材和相关的产品,造成该专业毕业生供不应求的局面。毕业生的走向大致有三种。第一,进国有企业当技术员,比如宝钢、鞍钢、首钢等这类国有企事业单位。其二,可做钢材销售及相关方面的工作。这是个高风险的行业,做得好,年薪几十万没有问题,做不好,只能拿着底薪过日子了。第三,选择读研,读博。毕业进设计院搞科研,或者出国深造,或者留校任职。当然还有相当部分的人进外企和民营企业。总之,如果你能顺利毕业,那么你都能找到工作。
拥有本专业国家特色专业院校名单:东北大学、北京科技大学、中南大学、贵州大学、武汉科技大学、辽宁科技大学、昆明理工大学、安徽工业大学、河北理工大学、内蒙古科技大学、江西理工大学、重庆科技学院等。
地质工程――让工程历经十年风雨而屹立
张齐
头顶一片天,脚踏一方土。我们行走的道路、桥梁依地而建,赖以生存的粮食种植在土地中,遮风避雨的房屋建造在地面上,工作、学习的地方也立足于大地,可以说,人类活动与土地紧密不可分割。早在夏、商、周时期就有了凿井取水的历史,而都江堰、赵州桥等古代工程能历经千年风雨而屹立,据考查是合理利用了当地地质环境的缘故。
地质工程就是研究人类工程活动与地质环境之间相互制约关系的专业,主要研究如何获取地质环境条件,并分析研究人类工程活动与地质环境相互制约形式,进而认识、评价、改造和保护地质环境。近些年,随着我国基建的大力开展,地质工程专业人才备受青睐。
我所就读的大学地质工程专业有两个方向,工程地质万向和岩土钻掘工程方向。该专业为本科四年制,授予工学学士学位。工程地质方向以工程地质为优势,着重解决与各类工程建设有关的地质工程问题、岩土技术问题。岩土钻掘工程方向在地质学、土力学、岩石力学、基础工程设计及施工、岩土钻掘设备与工艺等多方面给学生打下宽厚的基础,注重实践环节,使培养的学生具备研究和解决地质工程与岩土工程实际问题的能力。
在课程设置方面,这两个方向有相似之处。如工程力学、岩土力学、工程地质学等是必修的课程。根据两者不同的就业方向,地质工程(工程地质方向)还将学习矿物岩石学、构造地质学等课程,而地质工程(岩土钻掘工程方向)则要学习土力学、基础工程设计及施工、岩土钻掘设备及工艺等课程。在就业方面,前者的发展领域主要为岩土工程与基础工程、水利电力勘察设计、交通规划勘察设计、冶金矿山工程、建筑工程设计施工监理、房地产与物业管理;后者主要为市政、交通、水利、地质、油气等领域的工程勘察、基础设计、施工、管理及与岩土钻掘机具相关的设计、生产企事业单位和科研院所。
目前,中国社会乃至世界对地质资源的需求不断增加,对地质环境和安全的关注与日俱增,工程建设规模不断扩大、数量不断增多,未来对地质工程专业的需求会不断增加,因此地质工程专业发展前景良好。但与之对应的地质工程就业环境就比较艰苦、工作任务也较为繁重,因此男生在就业方面比女生更有优势。也许是基于就业考虑,本专业的女生人数都较少。以我所在年级为参考,工程地质方向专业男女比例大致为8:1,岩土钻掘方向专业男女比例更为悬殊,为16:1。
拥有本专业国家特色专业院校名单:同济大学、中国石油大学(北京)、中国矿业大学、西南交通大学、长安大学、西南科技大学、安徽理工大学、华北水利水电学院、西安科技大学、河南理工大学等。
矿物加工工程――物中自有黄金在
王镜茹
作为一名工科女,是被称为除男人、女人、女博士这三类物种之后的第四类物种。我想,今天,我就在犹抱琵琶半遮面的神秘氛围中,介绍一下这个常人眼中很“男生”的专业――矿物加工工程。
从学术上来说,矿物加工工程是综合研究固体物料分离规律和技术的应用学科。通过对矿石粉碎、分级、物理分选、浮选、化学分选、生物提取、超细颗粒制备、成型及造粒、固液分离、固气分离等基本单元,实现矿物中有价成分与脉石的分离。其所涉及的学科与过程工程的许多学科相同,是高新技术和新兴产业的重要基础学科。一言以蔽之,矿物加工工程专业所研究的方向就是利用各种技术手段以及设备将矿物中的有用成份分离出来。
由于此专业属于工科专业,那么不可避免的,在学习了理科基础课的基础上,我们还要学习关于本专业的专业课。其中包括岩石矿物学基础、工艺矿物学、矿物化学处理、固液分离、矿业环境工程、矿物材料学等。作为工科范畴内的专业,我们不仅需要有很强大的理论基础作为支持,同时,我们也需要有一定的动手能力和实践能力,可以将所学理论用于实践中去,并在实践中加以创新。
矿物加工专业,和其他工科专业一样,最显著的特征,便是男女比例失衡。就北京科技大学而言,男女比例基本维持在7:3左右。
下面,我想就自己的理解,从尽量客观的角度,分析一下男生和女生学习此专业的优与劣。
对于男生,工科也许是那些富有报国热情的热血青年们最好的选择。特别是矿物加工工程专业和国家的资源命脉紧紧相连,最明显的体现便是就业容易、工作稳定、待遇丰厚。2012年暑假,我去了南京梅山铁矿实习,据现场的工程师介绍,本科毕业的大学生很多都成为了场里的技术骨干,以后前途光明,大有作为。但是,由于选矿厂地处较为偏远,工作条件就会相对比较差。让人欣慰的是,现在由于国家的大力发展,基本上每个选矿厂周围都建有职工校区、学校、医院以及各种硬件服务设施。工作、生活都可以达到较好的水平。我想,对于那些秉持着为了中华崛起而读书的同学来说,这点个人苦累相较于自己给国家创造的财富来说,只算是九牛一毛。
对于女生,也许,因为旧观念的种种影响,工科向来是个和女生无关、“纯爷们”的专业。但是,兴趣是因人而异。而非因性别而异。因此,女生多懂点自然科学也是很酷的,欣赏着自己做出的一个小模型,看着满是机油的双手,我越来越为自己是个工科女感到骄傲。谁说女子不如男?!戏言说得好:“现代女性,下得了矿井,拆得了汽车,欣赏得了文物,讲解得了天文。”不可回避的是,女生在本专业就业时,确实不如男生抢手。
拥有本专业国家特色专业院校名单:东北大学、中国矿业大学、中南大学、武汉理工大学、昆明理工大学、武汉科技大学、河南理工大学、黑龙江科技学院等。
采矿工程――矿长:采矿人的“最高境界”
周剑波
谈起采矿工程专业,大多数人都有一种“神秘”的感觉:采矿就是下矿井挖矿石吧,一定会干很多苦活累活吧!的确,所谓采矿,是指将有用矿物从地壳内或地表开采出来,并运送到选矿厂或其他使用地点的一种生产过程和作业。简单来讲,就是“挖矿”。但是,这仅仅是“采矿”二字的含义,加上“工程”,就不能单纯地理解为到矿山“挖矿”了。采矿工程是一种规模最大、最复杂的岩土工程,是应用工程学知识和科学方法,来圈定、设计、开拓和回采含有用矿物的矿床。
采矿工程专业分为煤、金属及非金属方向,培养的是能掌握固体矿床开采的基本知识、基本理论和基本技术,具备采矿工程师的基本能力,能从事矿区开发规划、矿床开采(露天、地下)设计、矿山安全技术、工程监察、生产技术管理以及科学研究与技术创新的高级应用型工程技术人才。我们老师曾自豪地说过:矿业公司的总工程师无一例外都是采矿工程专业出身,采矿人的“最高境界”是矿长。
要成为总工程师或矿长,必须具备全面的知识与素养。采矿工程专业开设的课程包括各种公共基础课程,如高等数学、综合外语、大学物理、计算机基础、经济管理等,还有矿床开采的基本理论与专业知识以及岩土开挖的基本知识。其中,主干学科是力学与矿业工程,主干课程包括工程制图、工程力学、VB程序设计、地质学、测量学、岩石力学、爆破工程、采掘机械、井巷工程、矿床地下开采、矿床露天开采、矿井通风与安全。当然,课程的设置会因学校和专业方向的不同而有所差异。
在目前的采矿工程专业培养中,课程虽然涉及面厂,但是真正“专业”的课程却相对不足,采矿方法的创新比较缓慢。老师曾说,我们现在用的教材跟上世纪七八十年代教材的内容是大同小异的,采矿方法在本质上是基本相同的,近年来才发展创造了一些爆破技术和数字化矿山技术。与国外先进矿山相比,我国的采矿技术与装备、安全规范等都相对落后。因此,这也给我们新时代的采矿学子提供了广阔的推陈出新的契机。
采矿工程专业的实践性非常强,这也弥补了专业课相对不足的缺陷。主要的实验和实习有:工程训练、物理实验、电工电子技术实验、岩石力学实验、爆破实验、测量学实习、采矿专业认识与地质实习、生产实习、毕业实习。
选择这个专业必须要有足够的心理准备i因为矿山不可能建在城市里面或郊外,它只能在偏僻的地方。条件好点的矿山可能有自己的职工宿舍、娱乐设施,福利待遇也不错,还可以安置家属;那些处在深山老林、穷乡僻壤的矿山就算有很好的福利待遇,也抵不过艰苦的环境。所以,选择这个专业必须要有吃苦耐劳、奉献的精神,这不是嘴上说说能吃苦耐劳就可以的!我国矿山的安全隐患一直是个严重的问题,尤其是煤矿,随着技术的不断发展与法律法规的不断完善,矿山的安全系数越来越高了,安全事故逐年减少,矿山的安全隐患并不是人们想象中的那样可怕。我们去矿山工作同样必须掌握好技术,并时刻保持安全意识。此外,很多开设采矿工程专业的院校是不招收女生的,就算招也不过几个女生,这是由人的身体条件决定的,这并不是对女性的歧视,相反是出于尊重和保护。
2012年6月,麦可思研究院的就业蓝皮书《2012年中国大学生就业报告》中指出,采矿工程专业是2012年全国本科就业十大“绿牌”发展专业之一。“绿牌”专业是指:月收入、就业率持续走高,失业量较低且就业满意度较高的专业,为需求增长型专业。可见,在我国经济增长面临较大压力、部分矿产品价格下降的背景下,采矿工程毕业生仍然保持着较高的就业率,采矿工程专业人才仍是社会发展急需的人才。但是,高就业率不可能一成不变,四年过后国家政策、经济形势可能发生转变,就业形势也会随之改变。
除了直接面向矿山就业外,毕业后可以进入政府管理部门从事能源开发与规划工作,进入安监局从事矿山安全监管工作,也可进入矿山设计研究院从事矿山开采设计工作。但能够得到这种“铁饭碗”工作的本科生占极少数,一般情况下最低门槛是硕士研究生。
另外,对于学习采矿工程专业的学子来说,也可以跨专业领域就业。这就得益于较广的课程学习。比如你对爆破感兴趣,将来可以进入爆破领域;采掘机械学得好,你可以从事机械制造行业;计算机技术过硬,你可以进入矿山软件公司;你也可以到与采矿工程专业毫不相关的行业工作。总之,只要你有能力、够努力,相信“条条道路通罗马”,你一定会找到属于你自己的路!
拥有本专业国家特色专业院校名单:中国矿业大学、东北大学、重庆大学、贵州大学、西安科技大学、河北工程大学、内蒙古科技大学、华北科技学院、江西理工大学、河南理工大学等。
石油工程――打造现代的“王进喜”
卢小旭
作为在辽河油田主产区长大的我来说,对于石油有一种莫名的亲切感。看着一堆黑乎乎、粘粘的液体,谁能想到它能为人类的生存与发展提供如此多的能量。从小我就觉得石油是一种很神奇的东西,随着我渐渐长大,明白石油是一种不可再生的资源时,心里暗暗下定决心一定要成为拥有充分利用石油技术的人,以保护这宝贵的资源。所以,当高考志愿填报时,我清一色地填报了石油工程,最后被离家不远的辽宁石油化工大学石油工程专业录取。
石油工程顾名思义就研究石油的,包括从钻井、开采、使用到研究等系列内容,因此石油工程专业对理论与实践都有很高的要求。石油工程专业的课程是比较多的,也比较有难度,要想学好就需要下功夫。和大多数工科专业一样,石油工程专业的学生在前两年主要学习基础课,如高等数学、大学英语、大学物理等;大三开始学习与实践相关的课程,包括采油工程、油藏工程、钻井工程、天然气开发与开采、油气管道设计与管理等。此外,石油工程的同学还要到工厂或油田进行实践与课程实习。学习中,高等数学、大学物理等基础课尤为重要,对以后学好专业课会起到重要的作用。专业课呢,就会要有所侧重,因为专业课有很多,要想每门都学精不是易事。根据学长的经验,按照自己的就业方向把相关课程学精学透是十分明智的。
目前,全国开设此专业的院校并不是很多,本科以上院校不过十几所而已。相对于其他专业,石油工程的录取分数还是比较高的。各所大学的实力和影响力相差很大,所以说选择一所适合自己的大学十分重要。在本领域比较有特色的有中国石油大学(北京)、中国石油大学(华东)、西南石油大学等等。此外,一些设置在油田附近的高校也拥有地利的条件,在实践和就业方面是相当不错的,比如东北石油大学、辽宁石油化工大学等。如果你有志于石油工程专业,选择起来并不困难,可以先在网上多了解开设石油工程专业院校相关的信息,再结合自己的分数来选择即可。
石油工程专业总体来说就业形势还是不错的,一般石油工程的就是去中石油和中石化的各大油田。不过每所大学的毕业生的情况有很大差距,有的大学是供不应求,有的则并不太容易找到理想工作。具体岗位也有不同,比较多的去了采油厂和钻井队,这其中多数要先在野外工作,还有一些人进了石油公司或者其他的一些和石油相关的单位。总体来说,用工单位乐于选择男生,因为有很多工作,女性干确实有困难。所以,我们专业的女生人数可谓寥寥可数,享受“国宝级”的待遇。但由于用工单位更倾向于男生,女生在找工作方面确实不太容易。据我了解,有些高校石油工程专业直接不招女生,这可不是歧视,而是有根有据。