1中心基本情况
本中心于2015年经教育部批准组建,是国外惟一的金属煤矿岩石热学与安全开采国家级虚拟仿真教学实验中心。
中学和大学累计投入建设经费2000余亿元,用于虚拟教学环境、虚拟实验室条件、师资队伍与实验变革等方面的建设。因为金属煤矿无论是采矿方式还是硬岩岩石热学特点显著不同于其他煤矿,为此,本中心的构建对于中学生认知金属煤矿复杂的采矿工艺和岩石热学性质具有重要的意义,也是对国家矿业工程一级学科建设的重要补充。
金属煤矿岩石热学与安全开采国家级虚拟仿真教学实验中心主要承当大学采矿工程、矿物加工工程、资源勘查工程、测绘工程、安全工程、土木工程等6个专科专业及其它大学相关专业的虚拟优化设计、数值仿真估算、数字煤矿、地质检测、虚拟安全工程训练等实验、实训课程。中心现为大专生开办面向采矿设计、岩石热学、岩土结构仿真估算、矿石粉碎等小型复杂工程设计与开发、虚拟估算与仿真剖析、虚拟实验与虚拟检测、虚拟工程实践训练等虚拟实验与虚拟实践训练课程。还面向全校相关专业承当课程虚拟仿真实验教学。中心现开办各种虚拟仿真实验48项,涉及课程33门,年承当教学工作量7061人学时/年。
依照不同专业的教学须要,在虚拟仿真实验教学中施行了分类教学,对采矿、矿物加工、安全、资源勘察、测绘、力学专业中学生开办基础型实验、设计型实验、综合型实验,部份朋友选作创新型实验。另外,中心举办工程训练综合能力比赛、智能采矿创新竞赛、挑战杯赛事、采矿模型设计大赛等各种学院生学科大赛。中心作为学院生课外科技创新设计与制做的主要支撑单位,为其提供设备仪器、场所和指导。
中心建有虚拟仿真云平台,借助该平台中心实现了虚拟仿真教学资源、虚拟仿真实验数据的统一储存、备份以及管理,进一步实现了中心运行效率的提高。其中虚拟仿真门户网站按照网路教学的特性,实现了认证管理、信息发布、虚拟仿真教学、虚拟实验共享、教学资源管理、互动交流、网上选课、实验预约、试卷管理、成绩管理、信息搜集和成果展示等功能仿真物理实验室软件,可以完成金属煤矿地上下整体三维建模实验、露天矿境界与开采计划优化设计虚拟仿真实验、岩石热学数值仿真实验、工业爆燃化学与模拟实验等虚拟仿真实验项目。通过建立逼真三维虚拟环境,采用人机交互操作界面,形象生动的完成教学大纲要求的选修与扩充教学实验,填补了现场实验在可行性、重复性、控制性、展示性方面的不足,帮助中学生得到在真实世界中未能亲身体验到的感悟,把握所学课程原理,理解课程真谛,进行科研与创新训练,提升中学生的研究创新能力。在3D复印实训室外,学生可以进行结业设计的施行验证,举办工程训练综合能力比赛、智能采矿创新竞赛、挑战杯赛事、采矿模型设计大赛等各种学院生学科大赛仿真物理实验室软件,举办其他相关的创新创业活动。
通过与煤矿企业的紧密结合,中心在搭建的虚拟仿真云平台上降低了大孤山金矿、抚顺西露天矿等4座煤矿安全检测数据的远程传输与可视化查询功能,明显提高了虚拟仿真实验的信息化程度。
金属煤矿岩石热学与安全开采虚拟仿真教学实验中心坐落采矿馆122、124和126卧室,分别用于虚拟仿真实验教学、智能机械教学和3D复印教学。其中,采矿馆122A为虚拟仿真、大数据和云平台设备共用机房,122B为拥有35台笔记本的中学生课室,用于实验教学。虚拟仿真实验室屋子布置如下所示。
虚拟仿真实验室主要设备包括-HS立体投影机、主动立体发射器、主动立体墨镜、融合图象处理器、MVM-0808数字矩阵切换器、P710图形工作站、网络图象传输器和ART人机交互系统,以及中学生用笔记本35台;软件包括VR虚拟教学系统、岩石热学虚拟仿真软件、地理信息统计三维软件以及各种虚拟教学软件。单价值266万。
大数据云平台支持系统主要设备包括GPU估算服务器、安全网段、光纤储存、存储数据交换机、虚拟化服务器、大数据服务器和不间断电源。单价值60亿元。
中心还武器了智能开采机械手系统和3D复印系统,陈设于126卧室,主要包括F170工业级3D复印机,23D复印机、+3D复印机、三维扫描仪和配套笔记本软件。这种高档设备集机电、计算机、数控及新材料于一体,是综合实践课程的良好载体,在培养中学生创新能力、促进中学生全面发展、提高班主任科研水平等方面起到了良好的推动作用。
2.人员情况
中心依托西南学院资源与土木工程大学、深部金属煤矿安全开采教育部重点实验室、难采选金矿高效开发借助国家地方联合工程研究中心,由大学副院长高鹏院长兼任实验室组长,努力建成了一支以中国工程院教授冯夏庭领衔,国家级人才朱万成、顾晓薇为重要骨干,结构合理、教学与工程实践经验丰富的高水平虚拟仿真实验教学团队。在81名专任班主任中,有中国工程院教授1人,特聘院士2人,市级教学名师3人(王青、顾晓薇、巩恩普),国务院学科评议组成员2人(任凤玉,恐恩普),国家教学指导委员会成员3人(顾晓薇、许开立、刘善军)、教授34人、副院长18人、高级实验师3人。中心班主任队伍稳定、热爱实践教学,教育理念先进,学术水平高,是中心高水准运行的重要保证。