《机械翼式风表测定井巷风速》教学设计

《机械翼式风表测定井巷风速》教学设计微课标题机械翼式风表测定井巷风速所属课程《矿井通风》所属学科资源环境与安全适用对象煤炭类专业学生所用教材矿井通风，王永安、李永怀主编，煤炭工业出版社，2011教学背景课程性质和任务《矿井通风》课程是在学习完《矿井开采与掘进》等专业基础课程，熟悉矿井生产系统、认识矿井采掘生产活动及其对矿井通风和安全要求之后开设的专业核心课程，主要面向的职业岗位是矿井“一通三防”技术工种或岗位等。通过本课程的学习，使学生熟悉矿井通风的相关技术要求、标准，同时学习《煤矿安全规程》《煤炭工业矿井设计规范》对矿井通风的规定和要求，具备矿井通风管理、维护矿井通风系统的运行的能力。该课程也为学习《矿井瓦斯防治》《矿尘防治》《矿井火灾防治》、《煤矿安全监测监控技术》等后续课程进行知识储备。本次微课内容在课程中的地位矿井通风的主要任务是向井下连续输送新鲜空气，供人呼吸，稀释并排除井下有毒有害气体和矿尘，创造良好的井下气候条件。通过测风来了解井下供风情况，掌握井下各用风地点及主要巷道的风速、风量，从而判断矿井通风现状是否满足安全生产的需求。因此测风是矿井通风管理的重要手段之一，亦是矿井通风与安全专业及相关专业学生必须掌握的重要技能之一。学习对象的特征本课程的学习对象一般为大二的学生。高职院校学生的学习情绪化较强，对感兴趣的东西学习积极性较高，而对公式化的内容则学习效率较低。与此同时，学生对实践性环节的兴趣明显高于理论课程，针对此种情况，我们要运用理实一体化教学加强教学的生动性，调动学生学习的积极性和自觉性，提高学生的学习兴趣，同时要把知识点碎片化，简单易懂的方式让学生快速掌握，以免学生厌学。教学目的知识目标通过本节内容，让学生了解井巷风速测定的重要意义、机械翼式风表结构及其原理，掌握井巷风速大小及测风相关的安全要求、测风方法及测风步骤。能力目标通过本节内容，让学生具备操作机械翼式风表的能力，具备煤矿井下测风能力，灵活使用各种测风方法的能力。素质目标通过本节内容，了解矿井测风对矿井安全生产的重要性，培养学生具备一丝不苟的职业精神，提升学生责任心的养成。4.过程与方法目标本次微课通过视频和实际演示，激发学生学习兴趣，所有的动作可以与学生一起进行，以有效吸引学生的注意力，提高学生的课程参与度。教学重点和难点重点：通过本节课学生主要掌握机械翼式风表测风方法，因此机械翼式风表测风方法及具体步骤是本节教学重点。难点：由于学生要通过多次实际操作最终要达到熟练使用机械翼式风表，正确测定井巷风速的目的，因此机械翼式风表的结构及其原理和测风注意事项是本节教学难点。教学过程设计导入新课（15秒）——由于本节内容比较独立、完整的内容，因此直接进入本课程主题。基本概念（1分38秒）——简单介绍井巷风速概念的同时对比说明风速过低和过高对煤矿安全生产和井下工作人员的影响，引出《煤矿安全规程》中的相关规定，从而说明了测风工作的重要性。测风仪表（1分14秒）——通过三维动画讲解风表的结构，使学生更直观的了解风表结构及其测风原理。测风方法（2分48秒）——通过图片和实操演示，对比讲解不同的测风方法。测风步骤（1分56秒）——以线路法为例，演示说明煤矿井下测风步骤。测风注意事项（1分26秒）——列条说明测风过程中的注意事项。内容小结（1分8秒）——回顾本节内容进行简单的总结。方法手段教学方法：采用理论讲授、实操演示和动画展示法，把测风方法与机械翼式风表测风过程及测风方法给学生展现得更加直观、生动、易懂。教学手段：本节中使用实操演示、三维动画、动画、PPT等多媒体辅助教学手段，吸引学生的学习兴趣，激发学生的自主学习的主动性。教学内容教学工具机械翼式风表测定井巷风速主要内容有：一、基本概念二、测风仪表三、测风方法四、测风步骤五、注意事项使用PPT直接进入主题并说明主要内容。基本概念井巷风速概念：井巷风速是指风流单位时间内流过的井巷长度。井巷中的风速过高或过低对矿井工作环境和工作人员身体适应情况的影响：1.当风速过低时，汗水不易蒸发，人体多余热量不易散失，人就会感到闷热不舒服；甲烷等井下有毒有害气体容易积聚，超过规定值，引起事故；2.而风速过高时，由于散热过快，易使人体不适；还造成落尘二次飞扬，影响正常生产、促发职业病。因此在《煤矿安全规程》中明确规定了井巷中最低、最高允许风速值。同时也明确规定：矿井必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风，对采掘工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果都应记录，并写在测风地点的记录牌板上。使用PPT介绍井巷风速的概念及井巷风速大小的影响，引出《煤矿安全规程》中的相关规定，说明测风的重要性和必要性。测风仪表煤矿井下常用机械翼式风表配合秒表测风。机械翼式风表的结构由底座、计数器、回零压杆、计数器开关、翼轮、护壳等构成。风表的翼轮由8个铝合金叶片组成，叶片与转轴的垂直平面成一定的角度，当风流吹动翼轮时，通过传动机构将运动传给计数器，指示出翼轮的转速。风表按风速的测量范围不同分为高速风表（0.8~25m/s）、中速风表（0.5~10m/s）和低（微）速风表（0.3~5m/s）三种。三种风表的结构大致相同，只是叶片的厚度不同，起动风速有差异。使用三维动画直观地介绍机械翼式风表的结构和原理。测风方法测风方法根据风表移动路线分为线路法和定点法。线路法是将风表按一定的线路均匀移动，在一定时间内测完全断面的测风方法，是目前井下最常用的测风方法。根据巷道断面的大小，常用的有四线法、六线法和折回八线法等。定点法是将巷道断面分为若干格，风表在每一个格内停留相等的时间进行测定的测风方法，常用于无法使用线路法的巷道和较大断面的巷道。根据断面大小，常用的有9点法、12点法等。根据测风人员站立姿势不同，测风方法又分为迎面法和侧身法。迎面法是测风人员面向风流，将手臂伸向前方测风。由于测风断面位于人体前方，且人体阻挡了风流，使风表的读数值比实际风速偏小，故将测得的真风速乘以1.14的校正系数，才能得到实际风速。侧身法是测风人员背向巷道壁站立，手持风表将手臂向风流垂直方向伸直，然后在巷道断面内作均匀移动测风。由于测风人员立于测风断面内减少了通风面积，从而增大了风速，测量结果较实际风速偏大，故需对测得的真风速进行校正。校正系数K由下式计算：K=（S-0.4）/S式中S为测风站的断面积，0.4为人体阻挡风流的面积。使用图片、视频说明测风方法种类及各自的特征。测风步骤现以线路法为例，给大家介绍一下测风步骤：1.测风人员到达待测地点，选用秒表和相应量程的风表；2.关闭风表计数器开关并压下回零压杆，同时秒表也回零。3.使风表翼轮平面迎向风流，并与风流方向垂直，风表先空转20-30s；4.待翼轮运行稳定后同时打开风表计数器开关和秒表开关，开始测定风速；5.在1分钟内风表要均匀地走完测量路线，同时关闭秒表和风表计数器开关；6.读取秒表和风表读数：风表读数先读小表盘指针读数，乘以100后再加上长针指示数；风表读数除以秒表读数，即得出风表测出的表速度。7.由于风表在制作和使用过程中磨损引起测量误差，因此最后还利用校正曲线得出真风速。8.根据测风人员的站立姿势，将真风速乘以校正系数K得出实际平均风速。使用动画介绍测风步骤。注意事项1.风表的测量范围要与所测风速相适应，避免风速过高、过低造成风表损坏或测量不准；2.风表不能距离人体和巷道壁太近，否则会引起较大误差；3.风表翼轮平面要与风流方向垂直，偏角不得超过10°，在倾斜巷道中测风时尤其要注意；4.按线路法测风时，路线分布要合理，风表的移动速度要均匀，防止忽快忽慢，造成读数偏差；5.秒表和风表的开关要同步，确保在1min内测完全断面；6.有车辆或行人时，等其通过后，待风流稳定时再测；7.同一断面测定三次，三次测得的计数器读数值误差不应超过5%，然后取其平均值。使用动画及图片解释测风过程中的注意的问题。本节小结：井巷风速概念及其安全标准；主要测风仪表：秒表和风表；测风方法：包括线路法、定点法、迎面法和侧身法。实际应用中，根据巷道特征及井巷断面大小可以确定线路法或定点法，再根据测风员