冶金工程专业虚拟实习及教学技术研究

申莹莹+++杜雪岩+赵琴

摘要：冶金工程专业课程涉及面广、内容抽象、实践性强，传统实习由于企业限定、实习费用高、危险性大等原因而无法深入、全面，影响了教学效果。对此，我们可将虚拟仿真实习与现场实习相结合，通过生产录像、研究设备模型、操作仿真系统、在线学习，保证实习的时间和质量，以获得更好的教学效果。

关键词：虚拟实习 冶金工程 教学研究

一、冶金工程专业课程及实践教学特点

（一）专业课程涉及面广且内容抽象

冶金是国民建设的经济基础，是国家工业发展水平和实力的标志，它为化工、机械、建筑、能源、交通、航空航天工业、国防军工等各行各业提供了需要的材料产品。现代农业、工业、国防及科技的发展对冶金工业的要求越来越严格，继而推动着冶金学科和工程技术的发展，反过来，冶金工程的发展又不断为人类文明进步提供着新的物质基础。具体来说，冶金工程主要研究从金属矿石中提取金属或金属化合物，并制成具有良好的使用性能、加工性能及具有经济价值的材料。而冶金工程专业主要是培养具有较扎实的冶金工程专业基础理论和知识，可以在钢铁冶金及有色金属冶金领域从事工艺设及计产品开发、技术开发、科学研究、生产组织与管理等方面工作的高级工程技术人才。主干课程包括：《冶金传输原理》《冶金物理化学》《冶金基础理论》《钢铁冶金工艺学》《有色金属冶金学》《冶金设计基础》等，这些课程与生产实际结合紧密，课程之间也互相交叉，内容抽象。尤其是教材中比较复杂的冶炼系统，如高炉炼铁布置系统、转炉炼钢布置系统等，教科书中都是以平面图和剖面图表示，缺乏立体感，任课教师讲起来费劲，学生学习也比较困难。

（二）现有的教学手段不能达到预期教学效果

实践性教学环节在本科教育中占有举足轻重的地位，是教学计划、专业培养目标和课程设置的有机组成部分，是理论教学的完善和补充。学生可通过实践了解和掌握某项产品的典型生产环节，了解生产工艺，建立产品生产流程的概念。同时，通过实践环节，也可以检查学校教育中存在的问题，增强高校培养人才与企业发展的适应性，对推进教学改革，进一步拓宽教师业务能力，提高教师的思想水平具有积极作用。冶金工程专业一向致力于将实习作为学生运用所学知识、直接参与生产实践、提高动手能力的主要实践环节。然而，近年来由于种种原因，学生实习存在不少问题，主要表现为：（1）实习场地难以落实：（2）高校专业实习大多以参观为主，学生没有或很少有直接参与生产和动手操作的机会：（3）实习经费短缺；（4）实习质量不容乐观；（5）指导教师实践能力欠缺等。

由于上述原因，目前学生到企业实习难以达到预期效果，因而有必要对现有的实习模式进行改革，打破时间、空间的限制，探索其他形式的实习模式，为学生建立一个可通过自主学习获得知识和技能的灵活学习方式。为此，我们在冶金工程专业推行了虚拟实习。

二、冶金工程虚拟实习及教学关键

虚拟仿真指利用计算机模拟技术，建立虚拟实习平台，模仿企业生产现场的操作系统，①包括观看生产录像、研究设备模型、操作仿真系统、在线学习。

（一）观看生产录像

生产录像能够真实、形象地反映企业的生产现状。教师应结合生产录像进行实习环节教学，辅助以讲解和说明，使得学生先从视觉上感知生产，对生产工艺流程和生产设备工作情况有初步了解，进而提高对工程实践的认知能力。这种教学方式不仅有助于教师的教学更好地符合教学有效性的标准，还能有效地激励学生学习，使他们取得更好的实习效果。

（二）研究设备模型

模型是企业实际生产设备的按比例缩小，采用电子技术，自控技术，金属动态模型制作技术、多媒体技术等形成的生产工艺过程和设备的直观实习、实训系统。学生通过对设备模型的研究学习，能对企业生产流程及设备运行情况有一定的宏观认识，提高实习质量。

（三）操作仿真系统

计算机虚拟仿真可以直观、动态地把生产过程反映出来。针对目前企业很难保证每个学生都能亲自参与，仿真完全可以做到一人一机，可以在一台计算机上虚拟仿真具体的生产工艺流程和生产设备，保证每个学生都能得到充分训练。②而虚拟仿真实践周期短，我们可让学生反复地进行多次练习，以加深他们对生产原理、工艺流程、注意事项等的理解和掌握，提高其学习的效果和效率，增强其工程实践能力。③

（四）在线学习

网络教学互动平台，不仅能在线提供丰富的课程资料，还能让人们在线互动、交流、答疑。通过网络平台互动、强化实践教学、常态化国际交流等多种形式，全方位地调动了学生的学习主动性，突出了学生在教学中的主体地位。④

虚拟仿真教育在实践教学环节中的积极应用和开展，有助于提高实践教学效果、节省实习经费。虚拟实习只需拍摄或购买生产录像、设备模型，以及付出软件开发费或软件使用费，大大地节省了有限的实习经费。而传统实习由于企业限定、实习费用高、危险性大等原因而无法深入、全面。对此，我们可将虚拟仿真实习与现场实习相结合，以保证实习的时间和质量。

三、总结

虚拟技术的应用是当今高等教育的必然趋势，我们应合理地将冶金工程专业传统教学方式与虚拟教学手段相结合，激发学生的学习兴趣，使他们产生一种身临其境的感觉，以解决当前课堂和实践教学中遇到的问题，更好地提高教学质量。

注释：

①柯中炉，牟惠康，杨林生.虚拟技术：提升高职专业课实践教学的有效策略[J].职业教育研究，2008（10）：158-160.

②李明田.浅谈化工原理仿真实验在教学实践中的研究[J].中国科教创新导刊，2007（5）：70.

③王芃.仿真实验室在高职食品专业教学中的建设及应用[J].农产品加工学刊，2007（9）：54-55.

④吴重光.仿真技术[M].北京：化学工业出版社，2000.