1. 实验教学方法及其使用目的

实验教学过程中，采用“混合式”教学方法（涵盖引导式教学、启发式教学、创设问题教学法等），对学生进行积极引导，激发学生学习兴趣，在绿色智能化开采背景下，掌握各种条件下单一缓倾斜薄及中厚煤层采区综合设计的各种知识要点。

引导式教学法，以学生为主体，充分发挥学生的积极主动性。在实验过程中，通过指导老师安排学习任务，根据系统对不同角色考核内容的设定，参加实验的同学自主选择角色扮演，让学生以一种设身处地的真实感觉完成相关实验内容，极大的提高了学生的学习兴趣。通过这种方法，变学生的“要我学”为“我要学”、“我想学”，通过系统中的角色扮演，使学生身临其境，如工作面的煤炭如何运到大巷？大巷的材料如何到达工作面？从而引导学生学习上山、车场等相关知识，并强化知识的学习效果。

启发式教学法，引导学生掌握解决问题的方式方法，让学生直接参与探讨教学和相关实验，充分发挥学生的主观能动性，开发学生的创新能力，在实验过程中提升学生的成就感，提高学生综合素质。参加实验的学生以不同角色进入系统后，遇到需要处理的问题时，系统会根据实际处理情况给出各种选项和提示，启发学生进行积极思考和认真选择，充分调动学生的主动性，完成相关任务。

创设问题教学法，在实验过程中针对不同险情，提出对应的问题，引导学生积极思考，提高学生学习的积极性，大大活跃了课堂气氛，也非常有利于教学效果的提高。同时，在实验过程中，学生发生错误后，会引起学生积极思考错误原因，自我提问，如高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层为什么要布置3条上山？如果布置2条上山会怎么样？这既巩固了学习效果，又无形中培养了学生独立思考、提出问题、分析问题解决问题的能力。

（1）使用目的

通过本平台的教学实验，学生通过沉浸式交互方式，可以自主学习采区上山布置（数目、层位、走向位置、类型等）、区段平巷布置（留煤柱、沿空掘巷、沿空留巷）、采区车场（上部、中部、下部）布置、采区采出率及煤柱留设，可以对单一缓倾斜煤层采区进行设计，从而掌握采区设计所需知识要点，激发学生的学习兴趣，培养学生分析问题、解决问题和创新思维能力，通过模拟实验强化相关知识，并对后面即将学习的知识进行一定程度的衍化和前瞻，达到举一反三、触类旁通的教学效果。

（2）实施过程

基于本虚拟仿真实验项目的特点，在整个教与学过程中注重老师教与学生学两个方向的双向有机结合与互动，强化虚拟仿真试验在教学过程中的重要作用，提升学生处理问题的能力，提高学生学习兴趣，进而大大提高教学效果。具体实施过程如图6所示。

图1  实验教学方法实施截图

① 绿色智能开采-采区综合设计虚拟仿真实验

学生根据前期所学知识，打开虚拟仿真实验系统，输入用户名和密码，进入系统，并依次选择相关模块进行漫游、学习和设计。

图2 学生登录界面

图3 学生综合设计界面

②虚拟仿真实验效果反馈

根据虚拟仿真实验过程中答题情况和设计情况，系统自动对参与实验人员的实验效果进行判定。若实验最终成绩达到60分及其以上，则达到实验效果，可结束实验，授课老师需根据学生实验过程中出现的问题，进行实验效果分析并进行改进；若实验结果不及格，则未达到实验要求，需再次进入系统重复实验，直至最终实验成绩达到60分及其以上为止。