采矿系统工程学的情景还原教学法

采矿系统工程情景还原教学法

—以AHP层次分析法为例

采矿系统工程是由采矿工程学与系统工程学相结合而形成的一个新兴的学科分支，普遍应用于矿产资源开发条件的好坏评判、矿田最优境遇和产量的确定、矿区或采区设计优化、开采工艺的优化、矿山生产系统分析与优化。采矿系统工程以运筹学、概率与数理统计、线性代数为工具求解最优解。这就要求学生必需有这些课程的基础，若学生底子薄、基础不行时这门课的教与学就面临专门大困难。从学的方面看学生关于抽象的理论推导一头雾水，老是弄不明白这些抽象的理论推导的意义安在，在实际的应用进程中如何应用，而咱们工科院校也重在应用，关于理论推导要求明白得即可，可是如何让学生明白得理论并学会应用呢？如假设从学的方面冲破比如从补基础课开始教学时刻不够用。要破解那个难题就要求代课教师在教法上下一番功夫。在教学实践当中作者感觉到在推导理论时，第一用一些简单的例子说明其道理及其应用然后再推导理论，学生焕然大悟，教学成效专门好。进而想到何不利用以情景还原为主的的教学方式呢？情景还原教学法能够大有作为。情景还原确实是通过让学生角色转换成采矿系统工程学优化进程中的采矿工程专家、系统工程专家、决策者，还原抽象理论在实际当中的应用。以层次分析法在进行煤矿资源开发条件的好坏评判时的应用为例：角色还原成采矿工程专家是启发学生运用学过的采矿工程的理论分析阻碍开发条件的因素成立所谓因素层次结构；角色还原成系统工程专家是为了让学生体会明白得运用层次分析时的原理、应用的具体进程；角色还原成决策者是为了让学生明白得层次分析的结果处置和决策风险的操纵。

1.层次分析法的原理及应用步骤

层次分析法((Analytical Hierarchy Process, 简称AHP)是由美国匹兹堡大学的萨蒂教授于70年代提出。是一种定性和定量分析相结合的多目标决策分析方式，专门是将专家的体会判定给于量化，关于目标（因素）结构复杂且缺乏必要的数据情形下更为有效。由于采矿工程中要碰到大量的关于定性和定量相结合的决策（例如众多方案中择优）问题，因此AHP在采矿工程中应用十分普遍。

第一步关于阻碍目标（比如关于阻碍煤矿资源开发条件优度）的因素进行分解（Decomposing）。

成立目标层A（煤矿开发条件优度评判）、准那么层B（地质资源条件、开采

技术条件、开采环境条件）和方案层C（煤矿1和煤矿2的具体条件）画出层次结构如图1所示：那个地址将煤矿开发条件优度评判的目标决策分解为准那么层的三个问题。

煤矿开发条件优度 0.643 0.283 0.074 地质资源条件 开采技术条件 开采环境条件 0.2 0.80 0.875 0.125 0.111 0.889 煤矿1 煤矿2 图1 表示目标层、准那么层、方案层的结构 第二步确信各因素的权重(Weighing)

给予三个参与评选条件的权数，例如：地质资源条件（）、开采技术条件（）、开采环境条件（）。其表示人们主观上认定“地质资源条件”比其它两项重要。从图中可看出，煤矿2对“开采环境条件”的奉献度高于煤矿1。 第三步评估（Evaluating）

关于煤矿1

煤矿1对“地质资源条件”的奉献度为，而“地质资源条件”对总目标（即“开采条件优度”）的奉献度为，因此煤矿1通过“地质资源条件”对总目标的奉献度为：*=。煤矿1对“开采技术条件”的奉献度为，而“开采技术条件”对总目标（即“开发条件优度”）的奉献度为，因此煤矿1通过“开采技术条件”对总目标的奉献度为：*=。煤矿1对“开采环境条件”的奉献度为，而“开采环境条件”对总目标（即“开发条件优度”）的奉献度为，因此煤矿1通过“开采环境条件”对总目标的奉献度为：*=。于是可算出煤矿1所表现的优度为：++=。

针对煤矿2

依据一样的程序，可算出煤矿2的情形：

煤矿2通过“地质资源条件”对总目标的奉献度为：*=。 煤矿2通过“开采技术条件”对总目标的奉献度为：*=。 煤矿2通过“开采环境条件”对总目标的奉献度为：*=。 于是可算出煤矿2所表现的优度为：++=。

第四步决策(Selecting)

从上述Step-3分析出： 煤矿1的开采条件优度度为。 煤矿2的开采条件优度度为。 因此建议：煤矿2是较好的选择

以上是层次分析法的一样步骤。在讲述进程中学生大体上能够明白得，这主若是以一个简单的例子模拟了一下AHP使学生有一个整体的可能了解。可是关于其中的权重的如何决定不行明白得。这时采纳情景还原法教学，一步一步引导学生。具体步骤如下：

2.教学的情景还原

让学生角色还原成采矿工程专家，启发引导学生对阻碍开发条件好坏的因素进行分析，教师一一将学生依照采矿工程的知识得出的阻碍开采条件优度的因素一一写在黑板上，学生写的因素里面一样会包括上面列出的三个因素，同时引导学生把明显不相关的的因素去掉，成立如图1所示的结构。

让学生角色还原成系统工程专家，对阻碍目标的因素权重进行确信。开始大伙儿得出的权重数必然不一致关于同一个因素的权重也不一样，教师引导学生关于确信的因素两两比较得出权重矩阵。

第一步引导学生关于三个因素两两相较

从图1里，可看出地质资源条件、开采技术条件、开采环境条件三者的权数比为：::。引导学生能够两两成对相较。并写成如下矩阵的形式

地 质 技 术 环 境 1 x:y x:z Wx y:x 1 y:z Wy z :x z:y 1 Wz 地 质 技 术 环 境

告知学生此矩阵如何得出，引导学生从以下图的两两比较之偏移比例推算其权数比Wx : Wy : Wz。