（安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院 安徽·馬鞍山 243002）

0 引言

生產(chǎn)實習(xí)是冶金工程專業(yè)本科教學(xué)計劃中重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是在符合培養(yǎng)目標的前提下設(shè)置的教學(xué)計劃，能起到完善理論教學(xué)的作用。通過生產(chǎn)實習(xí)，不僅有助于學(xué)生鞏固、擴大和加深所學(xué)理論知識的程度，獲得組織和管理生產(chǎn)的初步知識，在畢業(yè)前從應(yīng)用層面掌握冶金產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，還可以檢查專業(yè)課程教學(xué)中存在的問題，對推進教學(xué)改革和拓寬教師業(yè)務(wù)能力具有積極作用。近年來，在科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的外部環(huán)境下，國家大力推進創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和“中國制造2025”等一系列戰(zhàn)略，各界已達成了“新工科”建設(shè)共識，這為冶金工程等傳統(tǒng)工科的發(fā)展提供了新機遇，也對學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)提出了新要求。為提高冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)質(zhì)量和達到培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的卓越冶金人才的目的，需要分析目前冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)課程教學(xué)過程中存在的問題，并按照“新工科”建設(shè)目標進行教學(xué)模式改革。

1 冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)課程教學(xué)中的問題

通過對相關(guān)冶金類院校和承擔(dān)生產(chǎn)實習(xí)任務(wù)的企業(yè)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)目前冶金工程專業(yè)本科生生產(chǎn)實習(xí)過程中存在一些影響教學(xué)效果和質(zhì)量的客觀因素。例如，近年來國營、集體所有制企業(yè)經(jīng)營模式轉(zhuǎn)變及高校擴招，使得冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)面臨實習(xí)基地發(fā)展規(guī)模和學(xué)生人數(shù)增長不成比例，實習(xí)環(huán)境不能適應(yīng)實踐教學(xué)的要求，實習(xí)時間安排相對集中、實習(xí)過程時間較短，實習(xí)指導(dǎo)教師及學(xué)生實習(xí)實踐能力欠缺，實習(xí)經(jīng)費短缺等諸多困難。此外，鑒于冶金行業(yè)的特殊性（如高溫、設(shè)備龐大等），實習(xí)企業(yè)考慮到安全生產(chǎn)、技術(shù)保密等因素，僅安排學(xué)生在實習(xí)現(xiàn)場進行簡單觀摩而非實際操作，并不能很好地讓學(xué)生了解冶金設(shè)備的結(jié)構(gòu)及具體冶煉生產(chǎn)流程。以安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程專業(yè)為例，本學(xué)年共147名本科生參與生產(chǎn)實習(xí)，包括普通本科班共130人和卓越工程師班17人，由10位實習(xí)指導(dǎo)教師帶隊采用分組輪流的模式安排在中國寶武馬鋼集團進行生產(chǎn)實習(xí)。面對如此大規(guī)模的實習(xí)隊伍，馬鋼集團只能在不影響正常生產(chǎn)活動的基礎(chǔ)上，由技術(shù)人員對煉鐵、煉鋼和軋鋼等幾個典型的生產(chǎn)工藝講述后，安排學(xué)生簡單參觀高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄等冶煉工藝現(xiàn)場。這種走馬觀花式的教學(xué)模式既嚴重影響了學(xué)生對待生產(chǎn)實習(xí)的積極性，又無法讓學(xué)生真正意義上掌握冶金產(chǎn)品冶煉過程中的關(guān)鍵問題。在為期4-5周的集中性生產(chǎn)實習(xí)之后，實習(xí)指導(dǎo)教師根據(jù)出勤情況和撰寫的實習(xí)報告對學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)進行考評，這種考核方式缺乏科學(xué)性和客觀公正性?？傮w來說，本年度生產(chǎn)實習(xí)的整體教學(xué)效果不佳，遠未達到教學(xué)目的，最終將造成學(xué)生在實踐能力培養(yǎng)中的缺失。

現(xiàn)階段冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)現(xiàn)狀和面臨的困境一直是困擾冶金教學(xué)工作者的難題。因此，有必要對現(xiàn)有的傳統(tǒng)、單一的實習(xí)模式進行改革，探索其他形式的實習(xí)模式，打破空間、時間限制，為學(xué)生建立一個靈活的、通過自主學(xué)習(xí)獲得知識和技能的學(xué)習(xí)方式。

2 探索虛擬仿真融入冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的新模式

2.1 冶金工程生產(chǎn)實習(xí)融入虛擬仿真的意義

近年來，國內(nèi)眾多高校開始建立與專業(yè)相關(guān)的虛擬仿真實踐教學(xué)基地用于相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和科研。建立冶金過程虛擬仿真實踐教學(xué)基地是通過將多媒體技術(shù)、計算機仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建典型的冶金生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備及布局等立體模型，從而創(chuàng)造一個逼真的虛擬環(huán)境，真實再現(xiàn)冶金生產(chǎn)車間環(huán)境和各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的情景，實現(xiàn)對冶金生產(chǎn)操作過程的模擬，例如儀器儀表的操作，設(shè)備開停、運行、事故處理等操作。

安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院自2013年起開始冶金過程生產(chǎn)仿真實踐教學(xué)項目的研究和論證，歷時5年完成了冶金過程虛擬仿真實踐教學(xué)基地的建設(shè)工作。目前，該基地擁有虛擬實驗項目22個、虛擬現(xiàn)實生產(chǎn)線3條、與馬鋼集團實現(xiàn)生產(chǎn)遠程數(shù)據(jù)交互中心1個，實現(xiàn)了對冶金全流程和配套設(shè)備的虛擬仿真，能同時容納150名師生開展相關(guān)實踐教學(xué)活動。

利用學(xué)校建設(shè)的冶金過程虛擬仿真實踐教學(xué)基地打造校內(nèi)教學(xué)實習(xí)工廠，將虛擬仿真技術(shù)融入生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)活動，可有效解決冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)中遇到的困難和問題。學(xué)生在進入企業(yè)觀摩學(xué)習(xí)前先對一系列靈活、連貫的冶金產(chǎn)品冶煉過程進行模擬，能緩解企業(yè)面對龐大實習(xí)隊伍長時間集中性實習(xí)所帶來的壓力。在冶金過程虛擬實習(xí)過程中，學(xué)生是虛擬體系的主體，實習(xí)指導(dǎo)教師起監(jiān)控及輔助作用，以交互性實踐教學(xué)的方式激發(fā)學(xué)生對待生產(chǎn)實習(xí)的積極性。在虛擬環(huán)境中體驗冶金產(chǎn)品冶煉的操作過程，給學(xué)生在避免安全風(fēng)險的前提下創(chuàng)造實際操作的機會，有助于其掌握合格產(chǎn)品生產(chǎn)的操作要領(lǐng)。

2.2 融入虛擬仿真的“LSWD”生產(chǎn)實習(xí)新模式簡介

為促進生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)手段現(xiàn)代化，有效突破傳統(tǒng)生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)模式的局限性，在安徽省級重點教改課題（2017jyxm0165）和安徽工業(yè)大學(xué)校級教改課題（2019jy13）項目資助下，本教學(xué)團隊以冶金行業(yè)典型產(chǎn)品生產(chǎn)過程為對象，提出了一種“LSWD”生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)新模式。該模式的實施能彌補傳統(tǒng)企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)時學(xué)生無法親自動手操作的不足，使學(xué)生對實習(xí)的冶金工藝路線、控制方式及常規(guī)故障處理等操作有了更深的理解和掌握，有助于將學(xué)生在課堂學(xué)到的理論知識提升至應(yīng)用層次。

第一部分，在虛擬仿真實習(xí)前，安排學(xué)生自主學(xué)習(xí)冶金行業(yè)的現(xiàn)狀和前景，以及冶金產(chǎn)品冶煉工藝和設(shè)備的特點。指導(dǎo)教師將冶金產(chǎn)品生產(chǎn)過程分解為多個環(huán)節(jié)，如將鋼鐵的冶煉可分為鐵前、煉鐵、煉鋼（包含鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐外精煉、連鑄）等三個模塊，讓學(xué)生以觀看視頻的方式學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)冶金過程虛擬仿真系統(tǒng)操作方法。邀請具有生產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)技術(shù)人員講解工藝流程和原理、設(shè)備構(gòu)造和使用方法、以及其他相關(guān)擴展理論知識。

第二部分，在虛擬仿真實習(xí)中，從生產(chǎn)遠程數(shù)據(jù)交互中心調(diào)取企業(yè)生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，安排學(xué)生參照規(guī)范操作與實際冶金生產(chǎn)過程相同的虛擬仿真系統(tǒng)，利用虛擬的冶金設(shè)備對各環(huán)節(jié)進行模擬生產(chǎn)。

第三部分，在虛擬仿真實習(xí)后，安排學(xué)生進入企業(yè)進行生產(chǎn)現(xiàn)場觀摩。安排學(xué)生進入企業(yè)進行生產(chǎn)現(xiàn)場觀摩。讓學(xué)生以在操作虛擬仿真系統(tǒng)時遇到的困惑為導(dǎo)向?qū)嶋H生產(chǎn)現(xiàn)場進行觀察，鼓勵學(xué)生與技術(shù)人員交流解決困惑。

第四部分，將實習(xí)學(xué)生分為兩組，先以組內(nèi)討論的形式讓學(xué)生對冶金產(chǎn)生冶煉流程和冶金設(shè)備運行規(guī)律進行討論，再以組間提問的方式讓兩組學(xué)生之間答疑彼此實習(xí)時遇到的問題，最后由指導(dǎo)教師和技術(shù)人員進行歸納總結(jié)。

3 “LSWD”生產(chǎn)實習(xí)新模式實施步驟及要點

3.1 組織相關(guān)指導(dǎo)教師以“發(fā)揮專長，各司其職”的模式學(xué)習(xí)并掌握冶金過程虛擬仿真系統(tǒng)

目前冶金過程虛擬仿真系統(tǒng)剛剛建成，需要給指導(dǎo)老師了解、練習(xí)和掌握的過程。我校建設(shè)的冶金過程虛擬仿真實踐教學(xué)基地中的冶金過程虛擬仿真系統(tǒng)為每一道冶金產(chǎn)品冶煉工序配備了相應(yīng)的“操作視頻”和“使用手冊”。指導(dǎo)老師需要先閱讀“使用手冊”對冶金過程虛擬仿真系統(tǒng)有一個初步的認識，了解系統(tǒng)操作的基本原理和注意事項，然后跟隨“操作視頻”對系統(tǒng)反復(fù)操作，做到靈活掌握。冶金工程專業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)時間長涉及的工藝環(huán)節(jié)多，因此根據(jù)指導(dǎo)老師的研究方向或者是擅長方向配備專門的“虛擬生產(chǎn)實習(xí)”指導(dǎo)教師。除此之外，還可以多與冶金兄弟院校學(xué)習(xí)交流，盡快的建立起一支合格、高校的冶金工程生產(chǎn)實習(xí)指導(dǎo)教師隊伍。

3.2 組織實施“校內(nèi)虛擬生產(chǎn)實習(xí)”與“校外現(xiàn)場生產(chǎn)實習(xí)”結(jié)合的“LSWD”生產(chǎn)實習(xí)新模式

以我校冶金工程專業(yè)鋼鐵冶金方向?qū)W生為例，該方向?qū)W生的實習(xí)由“煉鐵工藝”（2周）和“煉鋼工藝”（2周）兩塊組成。在生產(chǎn)實習(xí)的教學(xué)大綱中要求學(xué)生在企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)時對鐵前、煉鐵、煉鋼（從鐵水預(yù)處理到連鑄）等三個模塊進行生產(chǎn)體驗操作，但正如前文分析的實習(xí)承擔(dān)企業(yè)、學(xué)校和學(xué)生中存在的問題，逐漸讓生產(chǎn)實習(xí)走向形式化，其本質(zhì)由生產(chǎn)逐漸變化為參觀。基于此，對目前生產(chǎn)實習(xí)課程的教學(xué)大綱進行修改、完善和優(yōu)化，將“煉鐵工藝”和“煉鋼工藝”各2周的現(xiàn)場生產(chǎn)實習(xí)壓縮為各1周，在現(xiàn)場生產(chǎn)實習(xí)前添加為期2周的虛擬仿真生產(chǎn)實習(xí)，保持總實習(xí)時間不變。上述步驟可以讓學(xué)生先通過冶金過程虛擬仿真系統(tǒng)模擬鋼鐵產(chǎn)品的冶煉過程，了解生產(chǎn)設(shè)備原理樣機冶煉工藝之間的銜接關(guān)系，然后再通過感官性更強的現(xiàn)場實習(xí)觀摩鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境，達到提升生產(chǎn)實習(xí)效果的目的。

3.3 總結(jié)“LSWD”新模式下的生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)經(jīng)驗，優(yōu)化教學(xué)模式和考核評價體系

以2017級冶金工程專業(yè)本科生為試點編寫“LSWD”新模式生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)手冊，并根據(jù)試點經(jīng)驗對教學(xué)大綱、教學(xué)手冊進行補充和完善。此外，鑒于教學(xué)模式的改變，對應(yīng)的考核方式也應(yīng)進行相應(yīng)的調(diào)整，需要相應(yīng)的增加對學(xué)生冶金過程虛擬仿真實踐操作能力的考核。這樣的科學(xué)合理的“雙向評估”方式是提高生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)效果的有利保證。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段冶金工程專業(yè)的本科實習(xí)受時間和空間的限制，探索融入虛擬仿真技術(shù)的冶金工程專業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)新模式與培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的“新工程”建設(shè)理念相符。本文提出的基于虛擬仿真技術(shù)的冶金工程專業(yè)“LSWD”生產(chǎn)實習(xí)新模式既能提升生產(chǎn)實習(xí)的教學(xué)效果，也能為學(xué)生創(chuàng)造更多的冶金產(chǎn)品冶煉實際操作機會，有助于將本科階段學(xué)習(xí)的理論知識提升至應(yīng)用層次，幫助其在畢業(yè)之后更快更好的融入到實際工作當(dāng)中。