《采矿系统工程》课程教学大纲

《采矿系统工程》课程教学大纲课程名称：采矿系统工程MiningSystemsEngineering课程编号：020040130课程性质：必修□选修课程类别：□通识课程专业课程£实践教学适用专业：采矿工程专业课程学时：24学时（理论24学时，实验0学时）课程学分：1.5学分应开课学期：第六学期先修课程：《高等数学》、《线性代数》、《运筹学》等任课学院、系部：能源科学与工程学院采矿工程系一、课程简介“采矿系统工程”是采矿工程专业的一门专业核心课程，课程性质为必修课。课程主要讲授系统及系统工程基本概念、数学规划法、网络系统及系统评价等方面的理论及方法。本课程为进一步学习采矿学、井巷工程及矿井设计等方面的知识提供基础。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：通过本课程的学习，学生可以系统深入地掌握系统工程的核心思想、系统及系统工程的定义、系统评价的定义等基本知识以及系统工程的基本原理和方法，培养学生利用系统工程的方法及手段分析并解决采矿工程中具体问题的能力。同时通过课程教学引导学生独立思考、发现问题，培养其思辨能力和工程职业道德素质。课程目标1：掌握系统工程的核心思想，特别是对整体思想、联系思想的理解，并理解采矿系统工程在采矿工程的地位及作用；课程目标2：理解系统、系统工程、采矿系统工程的定义，包括系统的特性、系统工程的特点、矿山系统的特点等；课程目标3：掌握数学规划的过程与步骤，重点掌握线性规划法，特别是线性规划的图解法、单纯形解法，能够利用线性规划的原理与方法解决采矿工程中的优化问题；课程目标4：掌握图论的基本概念，包括连通图、赋权图、有向图等，重点掌握最短路问题的迪克斯特拉算法，能够根据采矿工程中的具体问题构建最短路问题的模型，并得出最优解；课程目标5：掌握系统评价的概念、方法，重点掌握系统评价方法，包括费用-效益分析法、关联矩阵法、层次分析法及模糊评价法等，能够运用系统评价方法解决采矿工程中的优化问题。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求指标点1．掌握系统工程的核心思想，特别是对整体思想、联系思想的理解，重点理解采矿系统工程在采矿工程的地位及作用。毕业要求3：能够针对采矿工程领域的生产与管理问题提出解决方案，设计满足特定需求的系统或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。指标点3.4：能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境因素的意识和理念。2．理解系统、系统工程、采矿系统工程的定义，包括系统的特性、系统工程的特点、矿山系统的特点等。毕业要求3：能够针对采矿工程领域的生产与管理问题提出解决方案，设计满足特定需求的系统或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。指标点3.4：能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境因素的意识和理念。3.掌握数学规划的过程与步骤，重点掌握线性规划法，特别是线性规划的图解法、单纯形解法，能够利用线性规划的原理与方法解决采矿工程中的优化问题。毕业要求5：使用现代工具：能够针对矿产资源开发和利用过程中的工程问题，选择与使用恰当的技术、资源、现代工具和信息技术工具。5.3能够开发、选择与使用现代工具预测、模拟及优化复杂安全工程问题，以及理解其局限性。4.掌握图论的基本概念，包括连通图、赋权图、有向图等，重点掌握最短路问题的迪克斯特拉算法，能够根据采矿工程中的具体问题建立最短路问题模型，并得出最优解。毕业要求5：使用现代工具：能够针对矿产资源开发和利用过程中的工程问题，选择与使用恰当的技术、资源、现代工具和信息技术工具。5.3能够开发、选择与使用现代工具预测、模拟及优化复杂安全工程问题，以及理解其局限性。5.掌握系统评价的概念、方法，重点掌握系统评价方法，包括费用-效益分析法、关联矩阵法、层次分析法、模糊评价法等，能够运用系统评价方法解决采矿工程中的具体问题。毕业要求11：理解并掌握矿山企业建设与生产管理的基础理论与经济决策方法。11.1理解并掌握矿山企业建设和工程管理原理与经济决策方法三、课程教学的基本内容及教学安排（一）课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1.绪论知识点1.1：系统的概念、特性知识点1.2：系统工程的概念、特点知识点1.3：矿业系统工程的概念、特点400课程目标1，22.数学规划法知识点2.1：线性规划法图解法及在采矿工程中的应用200课程目标33.网络系统知识点3.1：图论的基本概念知识点3.1：最短路径问题、算法及在采矿工程中的应用400课程目标44.系统评价知识点4.1：系统评价的定义、必要性及难度知识点4.2：系统评价的步骤及构成知识点4.3：系统评价的理论及方法知识点4.4：费用-效益分析法及在采矿工程中的应用知识点4.5：关联矩阵法及在采矿工程中的应用知识点4.6：层次分析法及在采矿工程中的应用800课程目标55.矿山开采设计综合优化知识点5.1：矿井设计方案优化知识点5.2：矿井采区设计优化400课程目标5合计2400四、本课程与其他课程的联系本课程有《高等数学》、《线性代数》、《运筹学》等先修课程，为后续《采矿学》、《井巷工程》及《矿山经济学》等课程提供基础。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材张俊文、查文华、魏世明编著，矿业系统工程（第二版）（煤炭高等教育“十四五”规划教材），中国矿业大学出版社，2021.11。（二）其他教学资源1.张幼蒂，王玉浚，采矿系统工程，中国矿业大学出版社，2000.12.汪应洛，系统工程理论、方法与应用（第四版），（普通高等教育“十一五”国家级规划教材），机械工业出版社，2008.8六、教学方法与学习建议授课方式：以线下集中教学为主，通过强化平时考核和过程考核，促进学生对课程重难点知识的理解与掌握，提高教学效果与学习产出。重点掌握：系统及系统工程的概念、系统及矿业系统的特征、线性规划法及其在采矿工程中的应用、最短路径法及其在采矿工程中的应用、系统评价方法等在采矿工程中的应用；难点：系统核心思想的理解、最短路径法的迪克斯特拉算法、系统评价中的关联矩阵法与层次分析法及其在采矿工程的应用；自主学习建议：做好课前预习、课中认真学习、课后及时完成练习是学好课程的关键，同时，利用所学课程知识深入分析工程各种方法在采矿工程中的应用实例，提高理论知识灵活应用于工程实践的能力。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核基于《采矿系统工程》教学内容与毕业要求指标点的关联性，制定本课程质量评价方法。课程总评成绩由平时考核成绩（出勤、作业）、过程考核成绩（课堂讨论、测试、实验）和期末考核成绩三部分构成，课程目标分别占总成绩的15%、25%和60%。具体考核方案及权重见下表：课程目标考核环节权重合计平时表现过程考核结课考试课程目标13%4%8%15%课程目标23%4%8%15%课程目标32%3%5%10%课程目标42%3%5%10%课程目标55%11%34%50%合计15%25%60%100%（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1．掌握系统工程的核心思想，特别是对整体思想、联系思想的理解，重点理解采矿系统工程在采矿工程的地位及作用。系统的概念、特性系统工程的概念、特点系统工程的核心思想；采矿系统工程在采矿工程的地位及未来发展趋势。2．理解系统、系统工程、采矿系统工程的定义，包括系统的特性、系统工程的特点、矿山的特点等。矿业系统工程的概念、特点系统、系统工程的概念；系统的特性，系统工程、矿山的特点。3.掌握数学规划的过程与步骤，重点掌握线性规划法，特别是线性规划的图解法、单纯形解法，能够利用线性规划的原理与方法解决采矿工程中的优化问题。线性规划法图解法及在采矿工程中的应用运用线性规划解决采矿工程中的具体优化问题，如开采中的储量计算等。4.掌握图论的基本概念，包括连通图、赋权图、有向图等，重点掌握最短路问题的迪克斯特拉算法，能够根据采矿工程中的具体问题建立最短路问题模型，并得出最优解图论的基本概念最短路径问题、算法及在采矿工程中的应用掌握迪克斯算法；根据具体的采矿工程问题建立最短路问题的模型，并进行求解，如矿井通风线路最短问题，煤矿设备的更新问题及煤矿中的选址问题等。5.掌握系统评价的概念、方法，重点掌握系统评价方法，包括费用-效益分析法、关联矩阵法、层次分析法、模糊评价法等，能够运用系统评价方法解决采矿工程中的具体问