采矿工程作为一个多学科交叉融合的学科，包含力学、数学、物理学、环境科学、计算机技术等多门学科，所培养的学生为具有研究、应用型的复合型人才[1]。这就要求采矿工程的专业课设计具有更广理论知识，同时有更多的实验实践教学。

1 采矿工程实验教学现状

随着时代的发展，当前采矿工程专业传统的实验教学已很难实现创新型教育。多数煤炭院校采矿工程专业实验课主要包括三部分内容：岩石力学实验课、二维的相似材料模拟试验课、室内矿井模型的参观。

室内矿井模型多为早年制作且无法进行更新，模型中的开拓方式、工作面条件、机械装备等均与当前现代化矿井实际情况相差甚远。并且模型多为塑料等材料，存在着损坏修复困难等问题。二维的相似材料模拟试验所制作的模型为平面模型，无法反映巷道、采场开挖后真实的围岩情况。对于尚未接触过矿井的本科生来说，不够直观、难以引起学生共鸣，导致于教学效果一般[2]。岩石力学实验课的教学内容一般为煤岩的单轴压缩、劈裂、剪切等基本物理参数。并且学生少有机会参与实验操作，形成了“教师讲授学生观察”的教学模式。教学内容简单、教学形式单一，这些原因让学生失去了学习的兴趣与动力。

目前采矿工程实验课教学手段单一，加之简单、枯燥的试验系统，难以激发学生的学习、科研兴趣。同时，各专业课的实验内容相互独立，并没能构建好的实验教学系统[3-4]。因此，完善采矿工程实验课的实验系统，丰富实验课内容变的尤为重要。

2 采矿工程实验教学的定位

实验课教学作为理论课的补充与拓展，加深学生对理论知识的掌握与理解；激发学生的学习、科研兴趣。通过形象、直观的实验，调动学生的主观能动性；开拓视野、培养学生实践创新能力。通过实验课教学让学生掌握学科前沿知识，熟知学科前沿仪器设备。

3 采矿工程综合实验教学的探索

3.1 采矿工程综合实验教学平台

安徽理工大学是安徽省重点建设的特色高水平大学。采矿工程学科是学校最早设立的学科之一，历史悠久。经过数十年发展，采矿工程学科体系完整，围绕矿井安全高效回采等开展科研工作，科研水平不断提高，科研条件不断改善，科研实力不断增强。

实验课是对理论知识进行检验和验证的重要手段，实验是教学中必不可少的环节。仪器设备是实验教学开展的前提条件，是实验教学的基础。仪器设备的性能直接关系到实验课的教学效果，以及学生创新能力的培养情况[5]。安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室实验条件优越，现有实验大楼一栋，面积m2。实验室仪器设备总值达1亿多元，并构建了如下研究系统：仿工程复杂物理场煤岩力学演化特性实验系统；动静荷载下气固耦合煤岩冲击动力学特性实验系统；深部工程支护体性能检测系统；含瓦斯煤岩损伤、破坏微细观全时演化监测系统；三维立体相似材料模拟智能实验系统。

依托采矿工程学科优势，以及深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室仪器设备等硬件条件优势，对采矿工程综合实验进行探索。

3.2 采矿工程综合实验设计

采矿工程专业学生经过前期认识实习，已对矿井有了初步的认识。通过采矿工程综合实验对采煤学、岩体力学、矿山压力与岩层控制、矿山水文地质、井巷工程等专业课知识进行梳理[6]。让学生全面地了解矿井相关知识，有层次地进行探索性学习。结合实验室现有仪器设备，采矿工程综合实验课由以下四部分组成：矿山虚拟仿真系统—三维相似材料模拟系统—岩石力学实验系统—工业CT。

3.2.1 矿山虚拟仿真实系统

教学目的：全面了解矿井工业广场、井下工作环境、矿井机械设备以及生产工艺。

安徽理工大学虚拟仿真实验室为实验教学提供了一个大场景宽视野的3D教学环境，通过虚拟现实技术以及三维建模技术，创造出一个1：1的虚拟场景。内置动作捕捉系统，通过排布在空间中的数个动作捕捉摄像头将运动者的运动状态以图像的形式记录下来，通过3D图形工作站将图像数据进行处理，得到不同时间计量单位的空间位置（X，Y，Z），本实验可通过捕捉操作者头部、手部运动轨迹实时显示在LED大屏，实现自然高效的交互式教学效果。教师采用交互设备，模仿真实的实验、实践教学过程，学生佩戴立体眼镜，仿佛置身于真实的操作环境中。实验室可用于大型工程三维漫游（如矿井生产）、高精端仪器虚拟拆装及操作、危险系数较高的实验环节操作过程演练、不可逆公共安全灾害应急展示等。采矿工程虚拟仿真实验教学资源开放管理平台在校园网面向所有用户开放，对校内外展示虚拟仿真实验教学信息。学生可在校园内任意网络接入点访问平台资源，不仅可以方便地利用平台资源学习和开展实验，还可以根据平台上提供的器材自由搭建合理的典型实验项目。此外，虚拟仿真实验教学资源开放管理平台还具有信息发布、实验数据收集分析、互动交流、成绩评定、成果展示等功能。同时该平台为开放式，根据教学的需要可添加其他实验教学内容。

文章来源：《现代仪器与医疗》 网址: http://www.xdyqyyl.cn/qikandaodu/2021/0707/1410.html