虚拟现实技术在采矿专业教学中的应用研究

权威（白银矿冶职业技术学院， 甘肃　白银）

【摘要】 针对采矿专业的教学特征进行分析，说明虚拟现实技术与之契合的程度较高，并进一步分析虚拟现实技术对教学效果提升的重要价值，并从引入方式和应用 要点上进行了 深入分析，说明虚拟技术对采矿专业教学的适应性。

【 关键词】 虚拟技术　采矿专业　契合要点　应用分析

1 前言

多媒体技术配合计算机技术进行教学，掀起了教学方法以及模式的改革，现代化的教育方式逐步形成信息化、智能化、虚拟化的教学方法为主导的教学模式，可以有效的营造逼真的实际环境，让学生有身临其境的感觉， 从而提高教学可视化以及真实度，从而提高教学质量。

2 虚拟现实技术与采矿专业教学的结合概述

采矿专业是培养矿山复合型人才的重要专业，其实践性较强，其中井巷工程、矿井运输、采煤学等都与实践有着密切的关联。在实际教学中如果单纯的依靠图表是不能对真实的工作环境进行形象讲解的。传统的教学方法与实践结合的方式十分有限，在课堂上进行理论教学然后进行生产实习以及认识实习进行知识深化，对照矿山的实际情况进行理论知识进行深化，但是在教学中矿山专业技术种类多样，工艺流程之间的配合和机械操作等都需要学生有更多的实践机会。单纯的依靠课堂讲解是不能完全形成形象化的概念，所体现出的知识单元也是相对独立的，不能使得学生完全融会贯通。而利用计算机技术形成的虚拟现实术，可以改这一现状，利用虚拟技术可以将矿山作业中复杂的现实情况模拟出来，形成一个一个的视频教学模块，从而将多个知识单元和系统完整呈现，从而帮助学生直观的看到理论知识点在实际生产中的应用。 从而提高对理论的认知深度，并可以在模拟操作和演示中看到各个系统的衔接与工作情况，不需要进入矿井就可了解其结合和作业方式，深化理论联系实际的效果。

3 虚拟现实技术在采矿专业教学中应用的价值

首先，虚拟技术扩拓展学生的眼界，即从二维视角进入到三维视角。采矿工程中涉及的开采现场是一个相对立体的结构，无论是露天与矿井都是一个立体作业面。其作业系统和结构都十分复杂，虚拟现实技术可以利用计算机软件帮助学生对整个矿山进行漫游，使得学生身临其境并了解各个系统的作业位置和作用等，使之可以快速从宏观上了解矿山的环境和作业规律。其次，可以实现动态化模拟，在讲解巷道工程时，知识点涉及巷道施工以及人员组织和机械配合等，传统的教学方式只能依靠图画和单纯的讲解， 学生不能理解其作业的全过程。 如果利用虚拟技术进行动态化模拟，就可将整个巷道开挖以及施工，最终完成采矿作业的全过程展示出来，这样学生就可直接了解施工的全过程，使其头脑中有一个完整的工程顺序， 甚至可以让学生自己组织一个施工方案进行模拟，这样就更加深入的让学生了解自身知识中的不足，在引发学习兴趣的同时，促进理论与实践的结合。

4 虚拟现实技术的教学应用

4.1 针对教学特征进行引入

采矿专业的教学是实践性较高的学科，在矿山测量和矿山机械、井巷工程、通风与安全工程等都有多个实习的环节，采矿专业的特征就是要求教学与实践进行紧密的集合，通过课上的教学和实习之间的结合完成对矿山开采中各项专业知识的教学。所以虚拟现实技术的引入必须与教学、实习进行结合，即在教学中利用虚拟现实技术对来弥补教学与实习的不足之处。尤其是设计到实际生产设计的环节，在教学中往往是薄弱点，多数学生的设计不能满足实际的要求而学生往往不能明白了解其中的症结。 所以引入虚拟现实技术应从类似的环节入手， 首先在以往的专业教学中采用黑白等教具进行教学已经不能满足学生对知识点的了解，其次采矿专业的重点在应用环节，下井实习的条件局限性较大，因虚拟现实技术应将实践作为切入点，即在教学中摆脱传统的教学方式，利用虚拟现实技术制作课件，提高教学中可视性教学的比例，从而让学生了解矿山实际的生产情况，明确各种设备在实际工程中的应用情况。同时将学生的设计作业引入虚拟模拟中，即让学生通过虚拟技术完成设计作业，从而通过模拟实现设计实施的过程，从而发现问题，这样可以直观的指导学生进行课业设计，并及时发现自己的知识缺点和设计问题，从而加深学生对知识的掌握。

4.2 虚拟现实技术的具体应用

虚拟现实技术的教学应突出虚拟技术的特征，可视性、可模拟等，这样可以大幅度的提高学生的积极性，让学生在学习中获得更加直观的知识点，并了解矿山实际的生产情况。采矿专业的课堂是教学和实践相结合的模式，针对这一点利用虚拟现实技术，可以开发适应自身教学特征的课件，并实现虚拟实习的操作，针对不同的技术专业设计针对性的系统，从而满足采矿专业的教学。 具体应用如下：

机械应用方面，针对矿山的机械特征和设备原理等进行讲解，其中大型的设备只能从书本上看图了解，实际的模型因为条件限制不能进入课堂。如果利用虚拟现实的技术可以将矿山机械三维模拟模型展示给学生。让学生了解其功能和基本作业原理，也可利用虚拟模拟技术进行实际的操作，让学生了解各种技术参数的作业情况。

井巷工程教学中，虚拟巷道系统可以帮助学生了解巷道的基本情况。 同时也可利用虚拟技术在不同的地质结构上进行巷道设计和施工等，从而了解各种地质结构中巷道的施工特点以及工艺要点等。也可在巷道设计中组织学生进行模拟设计，并对其方案进行模拟施工，检查学生设计方案是否完善，及时发现问题解决问题。

煤矿开采的教学中，可以将虚拟技术与实习环节结合，虚拟款山系统的开发可以在满足教学的基础上，让学生进入虚拟环境进行各种设备的操作，了解各种设备的运行状况和操作要点， 这些教学内容单纯的依靠教师的讲解是不能达到其效果的。如在教学中利用虚拟技术让学生对某矿场进行开采，通过系统让学生设置一些技术参数，如采场顶板参数，并利用计算机进行模拟仿真，模拟各种参数下施工作业对岩层和环境的影响，模拟各类顶板垮落的过程，从而了解矿山压力的各种假设条件，从而为实践操作打下良好的基础。

5 结语

虚拟现实技术在矿山专业的教学中可以提高教学的生动程度，同时可以帮助学生完成对实习设计的模拟与仿真，这些都无疑可以提高矿山专业教学的教学效果和质量。在实际的教学中可以帮助规避危险的实习过程，让学生切实感受生产环境以及操作的要点，多种模拟系统的虚拟现实技术可以帮助采矿专业的多个教学内容获得更好的教学效果提升， 改善实训环境，以及课业设计的问题， 从而提高人才培养的针对性。

参考文献：

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