采矿计算机辅助设计实验教学改革

摘要：分析采矿工程计算机辅助设计实验教学存在的问题，结合实验教学实践，对采矿计算机辅助设计实验教学方法进行了研究，提出以能力训练项目为依托，制定适合采矿工程专业计算机辅助设计实验教学的指导书，注重实验教学的过程考核评价，达到理论与实验教学紧密结合和激发学生学习兴趣的目的。

关键词：采矿工程；计算机辅助设计；实验教学；教学改革

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 10-0000-02

计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)是利用计算机的计算功能和高效的图形处理能力，对产品进行辅助设计、分析、修改和优化。矿图是矿井设计、施工和生产过程中得重要工程资料，矿山生产中越来越多的矿图使用CAD技术绘制，它已广泛应用于矿床开采设计的各个工艺环节。如绘制开拓系统图，井巷断面图，采矿方法图，爆破回采设计图，露天地下采区平面布置图，提升运输系统图，地质剖面图，地质地形图等等。使得采矿CAD技术逐渐成为矿山工程技术人员的必备技能。采矿工程专业学生毕业后如何胜任矿山采采过程中各个生产工序图纸的设计，计算机辅助设计的绘图能力的培养就显得尤为重要。

在全国采矿工程专业各大院校的课程设置中，很多课程与计算机辅助设计相关联，比如露天开采课程设计、地下开采课程设计、矿井通风课程设计和毕业设计。但在实践的教学过程中计算机辅助设计的实验教学普遍存在与工程实际应用存在一定差距以及成绩评定只注重结果的问题，因此在采矿计算机辅助设计实验教学过程中如何提高实践教学的效果，培养学生创新能力和工程应用能力，为培养卓越工程师奠定坚实基础的意义重大。

一、我校采矿工程专业CAD实验教学现状

目前我校环资学院《采矿计算机辅助设计》课程是依据“计算机辅助设计与采矿工程专业”中的矿床开采设计工作领域设置的。但在课程设置上，《采矿计算机辅助设计》是专业基础选修课，并且此课程是在《采矿学Ⅰ》、《采矿学Ⅱ》、《井巷工程》和《矿井通风与除尘》等专业课之前设置的，这样直接导致了《采矿计算机辅助设计》课程与采矿工程专业知识脱节。而在教学过程中，计算机辅助设计采用“先学后用”的教学方式，大部分教学时间是授课教师进行软件操作命令的演示性讲解，学生学习知识脱离专业背景，仅仅是观看很难发挥好的教学效果，导致学生对课程失去兴趣，进而影响教学效果。

在现有的计算机辅助设计教材中，关于CAD技术应用学习的教程和书籍已经很多，但关于采矿工程图纸和CAD技术在采矿工程中的应用方面的教材和资料非常有限。同时，在现实的计算机辅助设计实验教学过程中没有相应的采矿工程CAD技术的实验指导书，学生就表现出对实验实践课没有兴趣和逃课，或者在考勤的压力下进行实验，但对着计算机又不知道该做什么的，也不知道通过这样的实验能培养自己什么样的能力[3]。因此在这种教学模式下，直接影响学生上机实验效果，大部分学生无法真正结合专业背景学会软件的使用，也影响采矿工程专业的毕业设计。与此同时，很多老师和用人单位反映，学生在做毕业设计和参加工作后，不能很快胜任采矿工程专业制图工作。

二、采矿CAD实验教学改革

2010年出版的《金属非金属矿山采矿制图标准》打破了采矿工程制图长期处于无规范状态，实现了采矿计算机辅助设计制图标准化，提高制图效率，保证图面质量，不用或少用文字说明便能表达设计意图，使设计、施工和生产之间有简捷共同语言。

鉴于目前本课程设置和教学过程中存在的问题，结合《金属非金属矿山采矿制图标准》，如何更好的利用《采矿计算机辅助设计》教学中8个学时的上机实验，让学生有浓厚的兴趣掌握CAD各中常用命令，同时又能掌握采矿工程制图方法和规范，为今后培养卓越工程师奠定扎实的基础。

（一）能力训练项目设计

在采矿工程专业的毕业设计任务中，对学生CAD应用能力的要求越来越高，采矿工程工程专业的毕业生必须熟练掌握露天开采设计、矿井设计、矿图和采矿CAD的相关知识。围绕采矿工程设计中矿图的绘制，以实际项目为载体，以学生为主体，配合老师讲解，以《金属非金属矿山采矿制图标准》为依据，结合学生感兴趣的工程设计实例进行基本操作命令的实验。根据采矿工程专业知识特点，选取了实际工程项目中主要矿图为能力训练项目的载体，分别为露天开采终了平面图设计、地下开采开拓系统图设计、无底柱分段崩落采矿方法图设计、井巷断面设计。

学生可以通过这样定时的实验可以极大程度的调动了学生学习的积极性，可以掌握计算机辅助设计的基本功能和《金属非金属矿山采矿制图标准》的制图规则，能让采矿工程专业学生具备扎实的矿图知识和CAD应用技术，使学生增强利用计算机绘图平台和采矿知识解决课程设计、毕业设计和工程现场的绘图设计问题的能力。

（二）《采矿计算机辅助设计实验指导书》的研究

主要以项目为主题制作实验指导书，融入相关CAD命令的应用和采矿制图的规范要求，制定实验内容、目的、要求和能力培养的目标及作图步骤[2]。

以其中矿井开拓系统图绘制实验项目为例，介绍制定实验指导书的内容，包括实验内容、目的要求和能力培养的实验步骤。

1.实验内容

（1）在图书馆或相关专业资料中选择开拓系统图，选取相应的开拓方案和相关参数，对照资料进行开拓系统图的绘制。

（2）练习基本绘图命令（直线、多段线、圆、圆弧、样条曲线、块）、修改命令（复制、删除、镜像、偏移、修剪、延伸、打断）、对象捕捉、对象跟踪、文字、图层和掌握《金属非金属矿山采矿制图标准》中一般规定、图纸规格、图纸标题栏、比例、文字与数字和图线的规定等。

2.目的要求

通过绘制开拓系统投影图，掌握各种常用的绘图和编辑命令的使用方法和技巧，熟悉各种采矿工程设计图纸中采矿图样。综合应用多种绘图和编辑命令，掌握二维工程图样的绘制。掌握采矿工程图的绘制方法和表达内容。要求图面布置合理，尺寸、符号标注完整清晰，线型、字体符合采矿制图标准。

3.作图步骤

（1）收集专业资料，确定绘图对象；（2）分析图形的组成部分，确定在CAD中绘图比例，设计出合理的图层、线型、线宽及颜色方案；（3）分析巷道的相对位置关系；（4）打开CAD，设置图形界限，设置单位，保持版本类型，打开栅格，建立图层，设置相应图层的线型、线宽及颜色。（5）画出图框和标题栏；（6）分析平面图和纵投影图的关系；（7）绘制经纬网、地形线和矿体的纵投影图；（8）绘制井筒和巷道的关系；（9）绘制其他部分，比如文字、专业符号等；（10）标注图形；（11）进行CAD图形的布局设置，确定好纸张图幅、方向、打印区域和打印比例。

（三）学生实验过程评价

在采矿工程计算机辅助设计实验教学中，通过记录平时每次实验中学生进行实际操作的情况来评价和确定学生的成绩，注重过程培养而不是以最后考试来决定成绩，设计制定实验过程评价的内容，整个实验成绩的评分结构的具体内容包括：实验操作占50%，报告书写占30%，出勤和课堂纪律占10%，实验提问占10%。以下为实验结果分析及反馈记录表1。

三、结语

针对矿山开采过程中实际工程设计的要求，以Auto CAD软件为基础，将计算机辅助设计与采矿工程专业工程制图相结合，以能力训练项目为依托，制定出适合采矿工程专业工程设计绘图的实验指导书，切实架起理论讲解和专业图形绘制的桥梁，弥补现有教学手段的不足，提高学生对理论讲解的兴趣，注重实验教学的过程考核评价，达到理论与实验教学相互结合的目的。

参考文献：

[1]王振玉,杨斌,郑才国,等.计算机辅助设计实践教学研究与改革[J].科教到刊,2011(9):131-132

[2]毛丹丹.浅谈《计算机辅助设计》课程如何开展项目教学[J].职业教育研究,2011(6):166-167

[3]邹光华,吴健斌.矿山设计CAD[M].北京:煤炭工业出版社,2007:143-146