申瑩瑩+++杜雪巖+趙琴

摘要：冶金工程專業(yè)課程涉及面廣、內容抽象、實踐性強，傳統(tǒng)實習由于企業(yè)限定、實習費用高、危險性大等原因而無法深入、全面，影響了教學效果。對此，我們可將虛擬仿真實習與現(xiàn)場實習相結合，通過生產錄像、研究設備模型、操作仿真系統(tǒng)、在線學習，保證實習的時間和質量，以獲得更好的教學效果。

關鍵詞：虛擬實習 冶金工程 教學研究

一、冶金工程專業(yè)課程及實踐教學特點

（一）專業(yè)課程涉及面廣且內容抽象

冶金是國民建設的經(jīng)濟基礎，是國家工業(yè)發(fā)展水平和實力的標志，它為化工、機械、建筑、能源、交通、航空航天工業(yè)、國防軍工等各行各業(yè)提供了需要的材料產品?，F(xiàn)代農業(yè)、工業(yè)、國防及科技的發(fā)展對冶金工業(yè)的要求越來越嚴格，繼而推動著冶金學科和工程技術的發(fā)展，反過來，冶金工程的發(fā)展又不斷為人類文明進步提供著新的物質基礎。具體來說，冶金工程主要研究從金屬礦石中提取金屬或金屬化合物，并制成具有良好的使用性能、加工性能及具有經(jīng)濟價值的材料。而冶金工程專業(yè)主要是培養(yǎng)具有較扎實的冶金工程專業(yè)基礎理論和知識，可以在鋼鐵冶金及有色金屬冶金領域從事工藝設及計產品開發(fā)、技術開發(fā)、科學研究、生產組織與管理等方面工作的高級工程技術人才。主干課程包括：《冶金傳輸原理》《冶金物理化學》《冶金基礎理論》《鋼鐵冶金工藝學》《有色金屬冶金學》《冶金設計基礎》等，這些課程與生產實際結合緊密，課程之間也互相交叉，內容抽象。尤其是教材中比較復雜的冶煉系統(tǒng)，如高爐煉鐵布置系統(tǒng)、轉爐煉鋼布置系統(tǒng)等，教科書中都是以平面圖和剖面圖表示，缺乏立體感，任課教師講起來費勁，學生學習也比較困難。

（二）現(xiàn)有的教學手段不能達到預期教學效果

實踐性教學環(huán)節(jié)在本科教育中占有舉足輕重的地位，是教學計劃、專業(yè)培養(yǎng)目標和課程設置的有機組成部分，是理論教學的完善和補充。學生可通過實踐了解和掌握某項產品的典型生產環(huán)節(jié)，了解生產工藝，建立產品生產流程的概念。同時，通過實踐環(huán)節(jié)，也可以檢查學校教育中存在的問題，增強高校培養(yǎng)人才與企業(yè)發(fā)展的適應性，對推進教學改革，進一步拓寬教師業(yè)務能力，提高教師的思想水平具有積極作用。冶金工程專業(yè)一向致力于將實習作為學生運用所學知識、直接參與生產實踐、提高動手能力的主要實踐環(huán)節(jié)。然而，近年來由于種種原因，學生實習存在不少問題，主要表現(xiàn)為：（1）實習場地難以落實：（2）高校專業(yè)實習大多以參觀為主，學生沒有或很少有直接參與生產和動手操作的機會：（3）實習經(jīng)費短缺；（4）實習質量不容樂觀；（5）指導教師實踐能力欠缺等。

由于上述原因，目前學生到企業(yè)實習難以達到預期效果，因而有必要對現(xiàn)有的實習模式進行改革，打破時間、空間的限制，探索其他形式的實習模式，為學生建立一個可通過自主學習獲得知識和技能的靈活學習方式。為此，我們在冶金工程專業(yè)推行了虛擬實習。

二、冶金工程虛擬實習及教學關鍵

虛擬仿真指利用計算機模擬技術，建立虛擬實習平臺，模仿企業(yè)生產現(xiàn)場的操作系統(tǒng)，①包括觀看生產錄像、研究設備模型、操作仿真系統(tǒng)、在線學習。

（一）觀看生產錄像

生產錄像能夠真實、形象地反映企業(yè)的生產現(xiàn)狀。教師應結合生產錄像進行實習環(huán)節(jié)教學，輔助以講解和說明，使得學生先從視覺上感知生產，對生產工藝流程和生產設備工作情況有初步了解，進而提高對工程實踐的認知能力。這種教學方式不僅有助于教師的教學更好地符合教學有效性的標準，還能有效地激勵學生學習，使他們取得更好的實習效果。

（二）研究設備模型

模型是企業(yè)實際生產設備的按比例縮小，采用電子技術，自控技術，金屬動態(tài)模型制作技術、多媒體技術等形成的生產工藝過程和設備的直觀實習、實訓系統(tǒng)。學生通過對設備模型的研究學習，能對企業(yè)生產流程及設備運行情況有一定的宏觀認識，提高實習質量。

（三）操作仿真系統(tǒng)

計算機虛擬仿真可以直觀、動態(tài)地把生產過程反映出來。針對目前企業(yè)很難保證每個學生都能親自參與，仿真完全可以做到一人一機，可以在一臺計算機上虛擬仿真具體的生產工藝流程和生產設備，保證每個學生都能得到充分訓練。②而虛擬仿真實踐周期短，我們可讓學生反復地進行多次練習，以加深他們對生產原理、工藝流程、注意事項等的理解和掌握，提高其學習的效果和效率，增強其工程實踐能力。③

（四）在線學習

網(wǎng)絡教學互動平臺，不僅能在線提供豐富的課程資料，還能讓人們在線互動、交流、答疑。通過網(wǎng)絡平臺互動、強化實踐教學、常態(tài)化國際交流等多種形式，全方位地調動了學生的學習主動性，突出了學生在教學中的主體地位。④

虛擬仿真教育在實踐教學環(huán)節(jié)中的積極應用和開展，有助于提高實踐教學效果、節(jié)省實習經(jīng)費。虛擬實習只需拍攝或購買生產錄像、設備模型，以及付出軟件開發(fā)費或軟件使用費，大大地節(jié)省了有限的實習經(jīng)費。而傳統(tǒng)實習由于企業(yè)限定、實習費用高、危險性大等原因而無法深入、全面。對此，我們可將虛擬仿真實習與現(xiàn)場實習相結合，以保證實習的時間和質量。

三、總結

虛擬技術的應用是當今高等教育的必然趨勢，我們應合理地將冶金工程專業(yè)傳統(tǒng)教學方式與虛擬教學手段相結合，激發(fā)學生的學習興趣，使他們產生一種身臨其境的感覺，以解決當前課堂和實踐教學中遇到的問題，更好地提高教學質量。

注釋：

①柯中爐，牟惠康，楊林生.虛擬技術：提升高職專業(yè)課實踐教學的有效策略[J].職業(yè)教育研究，2008（10）：158-160.

②李明田.淺談化工原理仿真實驗在教學實踐中的研究[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2007（5）：70.

③王芃.仿真實驗室在高職食品專業(yè)教學中的建設及應用[J].農產品加工學刊，2007（9）：54-55.

④吳重光.仿真技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2000.