1.实验教学方法

（1） 采用的教学方法

为克服实验室和现代化真实矿井无法提供相应的采煤方法及工艺的实验条件的困难，采用先进的虚拟仿真技术和教学理念，构建综采放顶煤虚拟仿真教学实验平台。

“综采放顶煤虚拟仿真教学实验”通过沉浸式显示和交互式操作实验平台引导学生完成综采放顶煤技术工艺实验。充分利用虚拟仿真教学技术优势，设计并实现了丰富系统的实验内容，包括：

① 引导学生认知井下综采放顶煤工作面真实作业环境；

② 通过交互操作和动态拆解综采放顶煤工作面采煤设备，学习综采放顶煤工作面采煤设备的结构、工作原理、操作方法；

③ 进行工作面作业现场采煤机割煤、推刮板输送机、移架、液压支架放煤等工艺操作实践，掌握综放工艺各项工序技术要点和操作方法；

④ 交互操作采煤机、放顶煤液压支架等设备模拟综采放顶煤工艺循环过程，掌握综采放顶煤综合工艺知识和技术要点、多工种协调作业组织能力。

⑤ 把课堂综放理论学习、实验室顶煤冒放性等工艺参数优化实验和综采放顶煤虚拟仿真工艺实践教学结合起来，形成系统的教学方法。

通过多层次、多结构、多角度体系化的实验内容，帮助学生系统全面的掌握综采放顶煤的技术知识,提高现场实践、组织管理能力和科技创新能力。

（2） 使用目的

① 为学生提供比实验室和现代化矿井现场更为丰富、系统的实验内容，帮助学生从矿井生产系统、生产设备、工艺操作训练、综放工艺过程及作业循环等方面系统学习，多层次多角度系统掌握综放开采知识。

② 改变教师传统的注入式教学方式，强调“以学生为中心”的实验教学理念，将学习资源开放，学习空间开放，以学生自己学习为主，教师指导为辅，教师尊重学生的想法，鼓励、引导学生主动学习，教师与学生融合成一体，共同完成实验项目而使学生获取知识和技能。

③ 通过课堂综放理论教学、实验室工艺参数优化试验和虚拟仿真实验实践教学的结合，提高学生理论联系实际、现场实践和组织管理能力、科技创新能力。

④ 为学生提供先进的虚拟仿真教学手段和方法，提高学生兴趣和学习效果。

（3） 实施过程

虚拟仿真平台上共设置三大模块，学生选课、理论测试、虚拟实验见图9。

学生选课：学生首选通过选课界面选择自己要进行的实验内容，同时可以查看已选课程；

理论测试：学生选课后进行理论知识测试，确定是否掌握实验所需的理论知识；

虚拟实验：理论测试通过后，进入实验系统，在进行实验前观看学习视频，随后根据实验内容进行操作；

实验考核：通过考核界面进行考试，考核结束后系统自动给出分数;

实验报告：考核完成后，需撰写实验报告，包括实验目的、原理、实验数据处理和结果、实验结论以及对该实验设计的评价和建议，提交给老师评阅。

 

图9 综采放顶煤虚拟仿真实验网络平台

（4） 实施效果

2018年10月，在本校展开了该实验项目的教学，服务学生人次总共2000余次。

“综采放顶煤虚拟仿真教学实验”以先进仿真技术为支撑，提供了沉浸感知、观摩学习和交互操作的教学手段，有助于理论联系实际、理论联系实践，提高学生学习兴趣，有助于综采放顶煤相关知识的系统掌握。

“综采放顶煤虚拟仿真教学实验”通过丰富系统的实验内容和先进的虚拟仿真教学手段，开拓了学生创新思维能力，所学的知识运用到真实的矿井实习实践中去，知行合一。学生通过完成教学项目，能有效调动学习的积极性，既巩固理论学习知识，又掌握实践技能，能够充分发掘学生的创造潜能，提高了学生解决实际问题的综合能力。

“综采放顶煤虚拟仿真教学实验”的实施，解决了实验室和现代化矿井现场无法解决的教学难题，显著提升了教学质量和教学水平。

综采放顶煤虚拟仿真教学实验软件已与新疆工程学院矿业工程与地质学院采矿工程专业共享，为西部高校建设提供帮助。