《采礦系統(tǒng)工程》課程教學大綱

《采礦系統(tǒng)工程》課程教學大綱課程名稱：采礦系統(tǒng)工程MiningSystemsEngineering課程編號：020040130課程性質(zhì)：必修□選修課程類別：□通識課程專業(yè)課程￡實踐教學適用專業(yè)：采礦工程專業(yè)課程學時：24學時（理論24學時，實驗0學時）課程學分：1.5學分應開課學期：第六學期先修課程：《高等數(shù)學》、《線性代數(shù)》、《運籌學》等任課學院、系部：能源科學與工程學院采礦工程系一、課程簡介“采礦系統(tǒng)工程”是采礦工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，課程性質(zhì)為必修課。課程主要講授系統(tǒng)及系統(tǒng)工程基本概念、數(shù)學規(guī)劃法、網(wǎng)絡系統(tǒng)及系統(tǒng)評價等方面的理論及方法。本課程為進一步學習采礦學、井巷工程及礦井設計等方面的知識提供基礎(chǔ)。二、課程教學的目標及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標課程總目標：通過本課程的學習，學生可以系統(tǒng)深入地掌握系統(tǒng)工程的核心思想、系統(tǒng)及系統(tǒng)工程的定義、系統(tǒng)評價的定義等基本知識以及系統(tǒng)工程的基本原理和方法，培養(yǎng)學生利用系統(tǒng)工程的方法及手段分析并解決采礦工程中具體問題的能力。同時通過課程教學引導學生獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)其思辨能力和工程職業(yè)道德素質(zhì)。課程目標1：掌握系統(tǒng)工程的核心思想，特別是對整體思想、聯(lián)系思想的理解，并理解采礦系統(tǒng)工程在采礦工程的地位及作用；課程目標2：理解系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、采礦系統(tǒng)工程的定義，包括系統(tǒng)的特性、系統(tǒng)工程的特點、礦山系統(tǒng)的特點等；課程目標3：掌握數(shù)學規(guī)劃的過程與步驟，重點掌握線性規(guī)劃法，特別是線性規(guī)劃的圖解法、單純形解法，能夠利用線性規(guī)劃的原理與方法解決采礦工程中的優(yōu)化問題；課程目標4：掌握圖論的基本概念，包括連通圖、賦權(quán)圖、有向圖等，重點掌握最短路問題的迪克斯特拉算法，能夠根據(jù)采礦工程中的具體問題構(gòu)建最短路問題的模型，并得出最優(yōu)解；課程目標5：掌握系統(tǒng)評價的概念、方法，重點掌握系統(tǒng)評價方法，包括費用-效益分析法、關(guān)聯(lián)矩陣法、層次分析法及模糊評價法等，能夠運用系統(tǒng)評價方法解決采礦工程中的優(yōu)化問題。（二）課程目標與畢業(yè)要求的對應關(guān)系本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標畢業(yè)要求指標點1．掌握系統(tǒng)工程的核心思想，特別是對整體思想、聯(lián)系思想的理解，重點理解采礦系統(tǒng)工程在采礦工程的地位及作用。畢業(yè)要求3：能夠針對采礦工程領(lǐng)域的生產(chǎn)與管理問題提出解決方案，設計滿足特定需求的系統(tǒng)或工藝流程，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。指標點3.4：能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境因素的意識和理念。2．理解系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、采礦系統(tǒng)工程的定義，包括系統(tǒng)的特性、系統(tǒng)工程的特點、礦山系統(tǒng)的特點等。畢業(yè)要求3：能夠針對采礦工程領(lǐng)域的生產(chǎn)與管理問題提出解決方案，設計滿足特定需求的系統(tǒng)或工藝流程，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。指標點3.4：能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境因素的意識和理念。3.掌握數(shù)學規(guī)劃的過程與步驟，重點掌握線性規(guī)劃法，特別是線性規(guī)劃的圖解法、單純形解法，能夠利用線性規(guī)劃的原理與方法解決采礦工程中的優(yōu)化問題。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用過程中的工程問題，選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工具和信息技術(shù)工具。5.3能夠開發(fā)、選擇與使用現(xiàn)代工具預測、模擬及優(yōu)化復雜安全工程問題，以及理解其局限性。4.掌握圖論的基本概念，包括連通圖、賦權(quán)圖、有向圖等，重點掌握最短路問題的迪克斯特拉算法，能夠根據(jù)采礦工程中的具體問題建立最短路問題模型，并得出最優(yōu)解。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用過程中的工程問題，選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工具和信息技術(shù)工具。5.3能夠開發(fā)、選擇與使用現(xiàn)代工具預測、模擬及優(yōu)化復雜安全工程問題，以及理解其局限性。5.掌握系統(tǒng)評價的概念、方法，重點掌握系統(tǒng)評價方法，包括費用-效益分析法、關(guān)聯(lián)矩陣法、層次分析法、模糊評價法等，能夠運用系統(tǒng)評價方法解決采礦工程中的具體問題。畢業(yè)要求11：理解并掌握礦山企業(yè)建設與生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)理論與經(jīng)濟決策方法。11.1理解并掌握礦山企業(yè)建設和工程管理原理與經(jīng)濟決策方法三、課程教學的基本內(nèi)容及教學安排（一）課程教學的內(nèi)容及學時安排知識單元知識點學時數(shù)課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：系統(tǒng)的概念、特性知識點1.2：系統(tǒng)工程的概念、特點知識點1.3：礦業(yè)系統(tǒng)工程的概念、特點400課程目標1，22.數(shù)學規(guī)劃法知識點2.1：線性規(guī)劃法圖解法及在采礦工程中的應用200課程目標33.網(wǎng)絡系統(tǒng)知識點3.1：圖論的基本概念知識點3.1：最短路徑問題、算法及在采礦工程中的應用400課程目標44.系統(tǒng)評價知識點4.1：系統(tǒng)評價的定義、必要性及難度知識點4.2：系統(tǒng)評價的步驟及構(gòu)成知識點4.3：系統(tǒng)評價的理論及方法知識點4.4：費用-效益分析法及在采礦工程中的應用知識點4.5：關(guān)聯(lián)矩陣法及在采礦工程中的應用知識點4.6：層次分析法及在采礦工程中的應用800課程目標55.礦山開采設計綜合優(yōu)化知識點5.1：礦井設計方案優(yōu)化知識點5.2：礦井采區(qū)設計優(yōu)化400課程目標5合計2400四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程有《高等數(shù)學》、《線性代數(shù)》、《運籌學》等先修課程，為后續(xù)《采礦學》、《井巷工程》及《礦山經(jīng)濟學》等課程提供基礎(chǔ)。五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（一）建議教材張俊文、查文華、魏世明編著，礦業(yè)系統(tǒng)工程（第二版）（煤炭高等教育“十四五”規(guī)劃教材），中國礦業(yè)大學出版社，2021.11。（二）其他教學資源1.張幼蒂，王玉浚，采礦系統(tǒng)工程，中國礦業(yè)大學出版社，2000.12.汪應洛，系統(tǒng)工程理論、方法與應用（第四版），（普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材），機械工業(yè)出版社，2008.8六、教學方法與學習建議授課方式：以線下集中教學為主，通過強化平時考核和過程考核，促進學生對課程重難點知識的理解與掌握，提高教學效果與學習產(chǎn)出。重點掌握：系統(tǒng)及系統(tǒng)工程的概念、系統(tǒng)及礦業(yè)系統(tǒng)的特征、線性規(guī)劃法及其在采礦工程中的應用、最短路徑法及其在采礦工程中的應用、系統(tǒng)評價方法等在采礦工程中的應用；難點：系統(tǒng)核心思想的理解、最短路徑法的迪克斯特拉算法、系統(tǒng)評價中的關(guān)聯(lián)矩陣法與層次分析法及其在采礦工程的應用；自主學習建議：做好課前預習、課中認真學習、課后及時完成練習是學好課程的關(guān)鍵，同時，利用所學課程知識深入分析工程各種方法在采礦工程中的應用實例，提高理論知識靈活應用于工程實踐的能力。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核基于《采礦系統(tǒng)工程》教學內(nèi)容與畢業(yè)要求指標點的關(guān)聯(lián)性，制定本課程質(zhì)量評價方法。課程總評成績由平時考核成績（出勤、作業(yè)）、過程考核成績（課堂討論、測試、實驗）和期末考核成績?nèi)糠謽?gòu)成，課程目標分別占總成績的15%、25%和60%。具體考核方案及權(quán)重見下表：課程目標考核環(huán)節(jié)權(quán)重合計平時表現(xiàn)過程考核結(jié)課考試課程目標13%4%8%15%課程目標23%4%8%15%課程目標32%3%5%10%課程目標42%3%5%10%課程目標55%11%34%50%合計15%25%60%100%（二）課程目標與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標知識單元考試內(nèi)容1．掌握系統(tǒng)工程的核心思想，特別是對整體思想、聯(lián)系思想的理解，重點理解采礦系統(tǒng)工程在采礦工程的地位及作用。系統(tǒng)的概念、特性系統(tǒng)工程的概念、特點系統(tǒng)工程的核心思想；采礦系統(tǒng)工程在采礦工程的地位及未來發(fā)展趨勢。2．理解系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、采礦系統(tǒng)工程的定義，包括系統(tǒng)的特性、系統(tǒng)工程的特點、礦山的特點等。礦業(yè)系統(tǒng)工程的概念、特點系統(tǒng)、系統(tǒng)工程的概念；系統(tǒng)的特性，系統(tǒng)工程、礦山的特點。3.掌握數(shù)學規(guī)劃的過程與步驟，重點掌握線性規(guī)劃法，特別是線性規(guī)劃的圖解法、單純形解法，能夠利用線性規(guī)劃的原理與方法解決采礦工程中的優(yōu)化問題。線性規(guī)劃法圖解法及在采礦工程中的應用運用線性規(guī)劃解決采礦工程中的具體優(yōu)化問題，如開采中的儲量計算等。4.掌握圖論的基本概念，包括連通圖、賦權(quán)圖、有向圖等，重點掌握最短路問題的迪克斯特拉算法，能夠根據(jù)采礦工程中的具體問題建立最短路問題模型，并得出最優(yōu)解圖論的基本概念最短路徑問題、算法及在采礦工程中的應用掌握迪克斯算法；根據(jù)具體的采礦工程問題建立最短路問題的模型，并進行求解，如礦井通風線路最短問題，煤礦設備的更新問題及煤礦中的選址問題等。5.掌握系統(tǒng)評價的概念、方法，重點掌握系統(tǒng)評價方法，包括費用-效益分析法、關(guān)聯(lián)矩陣法、層次分析法、模糊評價法等，能夠運用系統(tǒng)評價方法解決采礦工程中的具體問