《矿山安全理论与技术》教学案例库建设方案

一、教学案例库建设的意义

随着高新技术产业的发展，企事业单位对基础知识与实践能力兼备的人才需求越来越迫切。我国全面发展专业学位研究生教育的主要目的是强化专业知识的同时，锻炼学生的实际操作技能，培养学生的创新、创造意识[1-4]。为全面促进研究生工程素质教育的开展，教育工作者越发重视案例教学这一生动现实的教育方法，而如何利用先进理念与技术搭建教学案例库则成为关键问题。

案例教学是培养学生创新能力的主要方法之一，好的案例不仅可以把教材中抽象的知识简化，而且能够实现大量信息的浓缩，使课堂教学简洁、高效。通过系统分析教材中基础知识的重点、难点，构建相应的基础知识案例，同时引入相关生产现场和事故案例进行辅助教学，使课堂教学立体化、趣味化。任课教师通过资料查新、相互交流，不断更新、优化案例库内容，实现教学资源共享，促进专业学位研究教育水平不断提升[5，6]。

《矿山安全理论与技术》教学案例库建设也取得了一定成效，有力提高专业学位研究生创新、创造能力。但是随着科技进步和行业发展，矿山事故有了新的特点，防治技术理论也随之更新，因此，优化《矿山安全理论与技术》的教学内容，完善和更新案例库建设内容已是迫在眉睫，同时也为其他学位课程案例库建设提供有益指导。

二、教学案例库存在的问题及对策

(一)案例不足

反应科技进步，与现场联系密切的、有广阔应用前景的案例不足，是制约案例教学向更大范围推广主要因素，妨碍了专业学位研究生教育的快速发展。陈旧和滞后的基础知识和事故案例与教学内容脱节，有的可能是已淘汰的技术，不能实现锻炼学生创新、创造能力的目的。先进、实用的教学案例不足主要有两个方面的原因：一是教师的积极性不够。编制优秀的教学案例需要教师花费大量的时间、精力，同时也要深入生产现场，面临一些安全危险，因此，案例编制质量和数量常常处于较低水平；二是案例资源共享难度大。掌握大量先进资源的高校、教师具备较便捷的编制案例条件，但是受制于行业交流不畅，这些优秀案例的应用范围不大，严重浪费了优质的教学资源。因此，编制的案例可以申请知识产权保护或有偿共享的方式，扩大案例的服务范围，同时也减轻了一线教师编制案例的负担，达到双赢的效果。

(二)质量参差不齐

质量较高的案例体现在以下几个方面：一是实时性。主要表现为紧跟科技进展的步伐，有现场应用的成功案例。二是方向明确。确定该案例是强化学生对基础知识的融会贯通，还是引导学生锤炼创新、创造能力。三是类型细化。专业学位研究生的前期教育背景可能不同，接受的基础知识程度不同，因此，要对案例的信息量、难度等进行分类、细化，建立一个有针对性的案例库，提高案例教学的效果。四是方式多样化。案例教学目的不同，采用的组织形式也应多样化，充分利用现场视频、3D动画、实体模型、事故再现等形式，多角度的展示案例，提高案例教学的趣味性。

(三)案例建设的对策

弯曲带。有冒落带矸石和裂缝带“砌体梁”结构的支撑，上覆岩层移动变形逐渐减小，延伸到地表后形成弯曲带。

一是制定高质量案例建设标准。明确案例时效、方向、类别、形式等建设标准和要求，促进案例建设质量的提升。二是完善课程案例库的内容。针对专业学位研究生课程的类型、教学目的、定位等，设定案例建设的内容和目的，为教学案例库的建设指明方向。三是加强知识产权的保护。对于一线教师编制的经典教学案例，应给与一定的知识产权保护政策。教学案例采取有偿使用的方式，激励教师编制教学案例积极性。四是交流学习。鼓励专业教师到国内外知名学府、工矿企业进行访问、学习，掌握一线的生产工艺技术，提高编制案例的实用性。

(2)竖向三带

三、案例库建设内容

(一)课程定位、作用

《矿山安全理论与技术》是安全工程、采矿工程专业学位研究生必修课程之一，通过课程学习使学生掌握矿山主要灾害的发生机理、预防措施和救援技术等。同时通过现场案例和文献强化学生对灾害事故防治新技术、新方法的运用能力，储备开展相关领域研究的基础知识，培养学生创新、创造能力。

(二)课程内容、教学方法

1.2方法 对照组使用常规护理[2]。研究组使用分层次护理管理:(1)对护理人员的背景、能力进行了解,分层级进行划分,进行护理管理[3]。(2)根据护理人员级别来制定护理方案,不同护理能力制定的培训护理方案不同。(3)采取奖惩方式,将绩效和奖励联系在一起,鼓励护理人员,激发他们的工作激情[4]。(4)对排班模式进行改革,让护理人员有足够休息时间。(5)实行“一带一”的模式,促进全体护士进步,经验丰富的护士带新入职护士,可以减少新护士的差错率。(6)对护士的精神需求给予重视,对疲惫状态给予缓解。开展一些娱乐活动来减轻护理人员压力。此外,举办交流会,相互交流心得,增进感情[10]。

教学过程中主要采用案例式教学，加深学生对专业重点、难点知识的理解，而且可以使学生置身于生产实践，了解现场整个生产环节，提高学生的感知能力。

(三)案例库建设方案

图书馆面向儿童开展的各项活动都是围绕阅读展开的，而阅读的基础是图书，如何将好的图书送到孩子们的手中是图书馆员的责任和义务。赫文斯认为阅读书目是将好的图书送到儿童手中的重要手段。在这个理念的指引下，她出版了美国第一部儿童阅读书目，毕生致力于儿童文学评论事业，还开创了馆员撰写书评的先河，努力做好儿童图书的筛选和推荐工作。此外，她还认识到儿童图书馆员在童书选择和鉴别方面的优势，积极鼓励儿童图书馆员参与童书推荐和书评撰写工作，以专业人士的视角贡献馆员的一份力量。

  

图1 案例库建设方案

1基础知识案例库

一是基础知识案例(事故案例、重点和难点)；二是科研前沿《矿山安全理论与技术》课程的案例库建设方案基本框架如图1所示。

对于瓦斯、火灾、粉尘、顶板、水灾、煤与瓦斯突出、其他事故及安全管理问题的分析，需要依据专业基础知识，而依据机理制定的防治措施才具有针对性。但是一些专业基础知识点难度大，比较抽象，空间布局比较复杂，因此，需要借助多媒体手段，降低难度，提高学习的乐趣。例如，采动过程采空区顶板下沉规律的展示，如图2所示。教材难度，学生掌握较困难，通过采用三维动画技术模拟矿井开采过程中顶板下沉过程中，工作面“横向三区”、“竖向三带”的形成过程。

(1)横向三区

煤壁支撑影响区：采动变形出现在前方30-40m处。变形以水平移动为主，局部区域出现垂直方向的向上位移。离层区：上覆岩层经过煤壁位置后(始采位置)，开始急剧向下移动，但随着层位不同，上方岩层下降速度变缓，产生离层。此时如果下部空间支护强度和支护距离不够，易发生冒顶事故。

重新压实区：随着上覆岩层离层的产生，各层位变形增大，超过岩石强度极限后开始破断。由于破断岩石有一定碎涨系数，下方破碎矸石起到支撑作用，导致临近岩层下降速度出现由下到上逐渐减小的趋势，各岩层相互挤压形成重新压实区。

3.1.2 便捷公共交通。在医院周边重要的交通节点设置便捷的公交站台，同时也应当做好地铁和公交的交通衔接工作，从而吸引更多人员采用公共交通方式出行，减轻一部分交通压力。

综上所述,当前经济生活水平的提高、人们健康意识的强化,开始以健康体检的方式及时了解自身身体状态,而采血是体检中的主要项目,但是采血期间皮下血肿问题明显,影响体检人员情绪、身体情况。通过综合护理干预可以帮助体检采血人员提高采血认知,更好的配合采血工作,降低皮下血肿形成率,并提高体检人员的护理满意度,具有推广应用价值。

垮落带。由于采空区下方没有支撑，破断岩石松散系数较大，排列混乱。该岩层主要为毗邻煤层的直接顶破断后形成。

裂缝带。由于下方冒落带岩石的支撑，上覆岩层破断后位移较小，岩层排列相对整齐。上覆岩层厚度较大，岩层破断后排列整齐，可形成“砌体梁”结构。该结构能够起到一定的支撑作用，进一步阻止上覆岩层向下移动。

针对专业学位研究生的基础知识储备情况和教学特点，确定课程的主要讲授内容：一是基础知识的更新，矿山主要灾害事故(瓦斯、水、火、粉尘、顶板、突出，尾矿库溃坝)新的基础研究成果；二是近年相关灾害事故救援案例；三是科研前沿。

优秀的教学案例不仅能够达到传授先进科技的目的，而且能够培养学生创新、创造能力，因此，必须采取措施，建立高质量的教学案例。

试验设置2个组，配合饲料组和血液组，每个组3个重复。养殖密度为40尾/箱。试验组采用自制配合饲料灌入风干猪血肠衣中投喂，对照组采用鸡血打成血浆灌入风干猪血肠衣中投喂，养殖周期60 d，投喂频率为每3 d 1次，每天换水量50%，停饲1周采样。

  

图2 采空区顶板下沉规律(教材图例)

(2)学术期刊

试验仔猪在同一幢封闭式育仔舍饲养，采用高床饲养，床栏面积180 cm×180cm，舍温保持在22～25℃，由专人负责饲喂全价颗粒饲料，试验猪自由采食和自动饮水，每天清扫粪便两次，免疫程序按猪场常规进行，每天观察记录猪只死亡腹泻情况。

对于一些专业性强、重要的、抽象的基础知识，同样也可以制作动画案例，例如，煤与瓦斯突出过程地应力、瓦斯压力和煤的综合作用、采空区煤自燃发火过程模拟、火灾事故中风流逆转过程模拟、采动裂隙突水情景再现等等。通过动画、图片、视频、物理模型等形式，使专业知识更易懂、更趣味。

  

图3 采空区顶板下沉规律(动画截图)

2科研前沿案例库

日前，由美团点评举办的“助力高远”美食扶贫公益项目在昆明启动首期“绿色云菜计划”。美团点评将携手合作伙伴，共同助推云南绿色食材“走出去”，助力云南打好“绿色食品牌”。参加该扶贫项目的首批24家上海餐厅承诺，每家餐厅每年将购买包括云南等上海对口帮扶地区的农特产品，每家每年采购金额达10万元以上，积极帮扶云南等贫困地区群众脱贫。

科研前沿教学是研究生教育中的重要环节，这也是与本科教育的主要区别。随着研究的深入，每个学科都会有新的理论成果；而生产技术、工艺的改进，每个学科都会有新的研究方向、研究热点。因此，研究生教学必须紧跟科研前沿，掌握学科发展的新方向、新动态，才能锻炼创新、创造意识，保证学有所用、学有所成。

获取学科前沿的研究成果主要有两个途径：一是科研单位的鉴定成果；二是最新出版的学术期刊。因此，选取和甄别前沿的学术成果，并通过简洁的形式展示给研究生，是我们任课教师的责任，也是研究生教学案例库建设的内容。教师不能把整本的鉴定材料、长篇的参考文献直接展示给学生，这样不仅耽误了有限的教学时间，也影响学生对新知识的领悟程度。教师应通过工艺图、过程框图、动画等形式，把前沿成果转化成简易、易懂的形式，提高学习效率。

(1)鉴定成果

例如，对于煤与瓦斯突出的防治，目前提出了一种穿层水力冲孔防突措施。该技术施工设备多，工艺复杂，因此，可以把整个施工系统以示意图的形式展示给学生，提高了学习效率，如图4所示。而水力冲孔后，孔洞内围岩情况，煤、水混合物如何排除，孔洞内情况怎么样，同样以图片展示，如图5所示。

  

图4 穿层水力冲孔防突工艺

  

图5 孔洞内煤水分布示意图

对于平面、静态图形，学生理解和掌握不深，也会出现偏差，因此，依据矿山压力基础理论知识，运用3DMAX软件，制作了采矿过程中应力的变化与顶板下沉规律动画短片，使学生能够更加直观和全面理解此部分的知识内涵，提高学习兴趣[7-10]。图3为采空区顶板下沉规律动画截图。

应用统计学软件即SPSS18.0实施综合处理，分析文本资料后，计数资料采用卡方检验，计量资料则是用（±s）进行表示，行t检验后若P＜0.05，就说明临床结果的比较差异明显，具备统计学意义。

对于引领学科前沿的学术刊物，甄选与课程关系密切、应用前景广阔的研究成果进行分析、总结，提炼出核心的内容，以图、表的形式展示给学生，使其掌握最新的学术动态。另外，通过课堂交流、探讨，学生也会结合自己的知识储备，对新成果吸收、创新，推动科学技术的进步。

例如，学术期刊中关于抽采钻孔二次封孔的技术发展很快，有效的二次封孔不仅能够提高抽采负压，增加瓦斯抽采量，而且能够大大延长抽采钻孔的服务周期，降低钻孔施工工程量。

吕凌子怕她嫌少，说，前两天我找了物业，找了开发商，找了经销商，最后找到了生产厂家，生产厂家死活不肯赔钱，结果只换了两把锁……这5万元是借来的，不怕你笑话，我俩每个月那点工资，除了还房贷只能勉勉强强过日子。吕凌子望着茶几上的人民币，继续说，发生这样的事情，其实两家都是受害者，要不是防盗门存在质量问题，他就算再醉也进不了你家，你说是不是？说到动情处，吕凌子百感交集：他是我丈夫，不是十恶不赦的坏人，我这样说，并不是替他开脱，并不是把事情推得一干二净，我们今天来没别的目的，只想跟你说声对不起，向你道个歉！

通过对上述文献的分析，学生提出了一种新型二次封孔方法。设计装置示意图如图6所示。装置由独立空腔、注水膨胀胶囊、膨胀剂胶囊组成。独立空腔为镀锌钢管，前段为进气花管，花管与外部气压表连通；注水膨胀胶囊外部与防尘供水管路连通，注水后形成第一次封孔；膨胀剂胶囊与乳化液泵高压供水管路连通，注水后形成第二次封孔。膨胀剂胶囊袋上设置限压阀门片，当膨胀剂与水混合后，达到一定压力，阀门片自动打开，膨胀剂进入封堵空间，封堵钻孔周围裂隙，堵塞封孔区域围岩裂隙，形成低二次封孔，减少瓦斯泄露，极大地提高瓦斯抽放效果。

  

图6 基于膨胀剂的钻孔二次封孔装置示意图

因此，对于其他领域内的学科前沿，如采空区高位抽采技术、自然发火阻化技术等，也可以通过图片、动画等形式进行归纳总结，提高学习效果，营造创新氛围、强化创新意识、活跃创新思维。同时要根据教学内容，选取有应用价值、引领作用的案例库素材，进行重点研讨和分析，并保持不断补充和更新。

四、案例教学方法

研究生经过本科阶段的专业基础知识学习，已形成一定的专业素养，具备开展一些基础科研工作的能力。但是对于一些跨学科的研究生，相关研究方向的基础知识仍需要进一步强化，为后续科研工作奠定基础。因此，对于专业学位研究生的案例教学的实施方法是：能力识别与案例导入。

(一)能力识别

能力识别是对研究生基础知识水平的测量和评判，了解其对研究方向的掌握程度。能力识别的主要方法是课堂讨论和案例分析，每次科研前沿课题导入前，必须设置一些问题或案例，让学生进行分析讨论，并最终形成一份总结报告，判定学生对该方向的掌握程度。依据目前课程教学安排，可以在每次课堂教学中的第二节课设置一些讨论问题和案例分析，通过上述方法识别学生的基础知识水平，依据判别结论，甄选、导入下次讲课案例的难度和广度。讨论的问题和分析案例是保证能力识别有效的关键，因此，必须结合要导入案例的内容，设置一些考察相关基础知识的问题，便于学生分析讨论和课前资料分析。

(二)案例导入

教师负责引导和控制学生讨论问题的进度，并通过案例分析和问题讨论以促使分析不断深入，以便了解学生掌握知识水平和创新创造能力，为甄选下一次导入科研前沿案例提供参考。案例的导入要徐徐渐进，从简到繁、从单学科到多学科交叉、先学术期刊后鉴定成果。直接引入难度较高的案例，短时间内无法从原理上阐述清晰，打击了学生的学习积极性，影响案例教学的效果。

其实，老师们不用担心评价结果的主观会影响到其准确性。评价客体的主观也不会降低评价结果的准确性，正因为有了评价客体的主观表现，才使我们的口语评价更为准确。至于不同评价主体对学生的口语评价，如同一学生在不同老师那里接受评价，可能结果会有些差别，这就要求我们在制订评价方案时，考虑要细致，尽可能降低这种主观上的差异，如评价主体安排更合理，评价标准更详细等。

五、结语

针对《矿山安全理论与技术》课程内容的特点，探讨了教学案例库建设方案及内容：基础知识案例和科研前沿案例，具体包括：瓦斯、火灾、粉尘、顶板、水灾、煤与瓦斯突出、其他事故及安全管理问题。期望能提高专业学位研究生创新、创造能力。构建案例库的主要形式是动画、图片、视频、物理模型等，将难度大、抽象、空间布局比较复杂的基础知识点和科研前沿成果，以更易懂、更趣味方式展示给学生，培养实践能力，获取创新思路。另外案例库素材来源广泛，注意甄选，案例库内容要与时俱进，要不断补充和更新，确保始终引领研究方向。

参考文献：

[1] 刘芳,钟纯.基于校企合作模式的案例库建设和案例教学研究[J].高等工程教育研究,2011,(03):152-156.

[2] 白建峰,顾卫华,庄绪宁,赵静,王景伟.研究生课程环境工程微生物学教学案例库建设探讨——以上海第二工业大学环境工程领域工程硕士培养为例[J].教育教学论坛,2016,(48):235-236.

[3] 唐湘宁,王静静.“教育学”体验式教学中影视案例库的设计与开发[J].教育与职业,2014,(30):148-150.

[4] 严奇岩.案例教学与学科教学(历史)专业学位研究生培养——以《中国史前沿问题案例库》建设为例[J].高教学刊,2018,(02):153-155.

[5] 张志伟,尚振华,冯娟.专业学位研究生课程教学方式方法改革-《药物杂环化学》案例库建设[J].教育现代化,2018,5(04):74-75.

[6] 蓝楠,刘琦.实践教学中的《环境保护法》案例库建设及实施——以中国地质大学(武汉)为例[J].中国校外教育,2017,(15):107-108.

[7] 钱鸣高,石平五.矿山压力与顶板控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.

[8] 马文顶,许家林,邹喜正.“矿山压力与岩层控制”课程实验教学的探索[J].实验室研究与探索,2004,23(6):58-60.

[9] 姜福兴.矿山压力与岩层控制课程改革研究[J].中国矿业,2003,12(3):63-65.

[10] 张朝辉.ANSYS12.0结构分析工程应用实例解析[M].北京:机械工业出版社,2010.