雷家柳，陳 躍，徐先鋒，付勇軍

(湖北理工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 黃石 435003)

如何將新思想、新知識、新技術(shù)融入到實踐教學(xué)課程體系中，以突出對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是地方應(yīng)用型高校必須面對的課題。冶金工程專業(yè)具有很強的應(yīng)用性和實踐性，僅通過理論教學(xué)無法滿足該專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。結(jié)合地方經(jīng)濟發(fā)展特點，湖北理工學(xué)院于2014年開辦冶金工程專業(yè)，于2015年開始面向全國招生。湖北理工學(xué)院冶金工程專業(yè)的人才培養(yǎng)，既要重視理論知識培養(yǎng)，也要重視學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。因此，在教學(xué)過程中如何實現(xiàn)課堂知識與生產(chǎn)實踐的有效融合，對于專業(yè)人才的培養(yǎng)意義重大。

1 實踐教學(xué)存在的問題

湖北理工學(xué)院冶金工程專業(yè)實踐教學(xué)過程中存在的突出問題如下：①由于是新開辦專業(yè)，實驗室設(shè)備還不完善，無法滿足基礎(chǔ)實驗的教學(xué)要求；②實習(xí)基地?zé)o法達到生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)的要求；③目前湖北理工學(xué)院冶金工程專業(yè)的培養(yǎng)模式主要借鑒其他冶金院校的已有模式，缺乏創(chuàng)新；④目前冶金工程專業(yè)青年教師主要來源于高校，缺乏生產(chǎn)實踐和工程設(shè)計經(jīng)驗。

2 世界鋼鐵大學(xué)網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺簡介

計算機科學(xué)的興起帶動了仿真模擬在各學(xué)科領(lǐng)域中的應(yīng)用，也給高等教育的實踐教學(xué)模式帶來了變革。將世界鋼鐵大學(xué)網(wǎng)站引入到湖北理工學(xué)院冶金工程專業(yè)的模擬實習(xí)平臺，不僅有利于減少經(jīng)費投入，促進實踐教學(xué)模式改革，也有利于解決我校冶金工程專業(yè)在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)所面臨的難題。

世界鋼鐵大學(xué)網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺(http://www.steeluniversity.org)由國際鋼鐵協(xié)會和英國利物浦大學(xué)共同創(chuàng)立，所有資源免費開放，包含了現(xiàn)代鋼鐵冶煉主要工序的多個模擬平臺。其以與鋼鐵冶煉理論相關(guān)的熱力學(xué)、動力學(xué)及反應(yīng)工程學(xué)為基礎(chǔ)，將理論知識和生產(chǎn)實際緊密融合，操作簡捷，模擬性強，可有效彌補冶金工程實踐教學(xué)過程中的不足，將專業(yè)知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。因此，基于世界網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺建立湖北理工學(xué)院網(wǎng)絡(luò)煉鋼模擬實習(xí)平臺，改變傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式，開展冶金工程實踐操作教學(xué)，有利于學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更有利于應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

3 網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺在實踐教學(xué)中的重要性

由于鋼鐵冶煉設(shè)備龐大，冶煉工藝復(fù)雜，課堂教學(xué)與參觀實習(xí)相結(jié)合的傳統(tǒng)教學(xué)方式難以讓學(xué)生充分認識和掌握專業(yè)知識。實驗教學(xué)也面臨著原材料和能源消耗大的問題，并且實際操作過程中，由于安全、污染物、危險品等因素，實驗步驟簡化，甚至是純粹的演示性實驗，對提高學(xué)生的實踐動手能力極為不利[1-2]。此外，實驗設(shè)備的數(shù)量和更新速度無法滿足實踐教學(xué)的需求，可供選擇的實驗項目也不能完全滿足實踐教學(xué)的需要。由于冶金行業(yè)的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、設(shè)備龐大等，學(xué)生的實習(xí)過程也僅僅是見習(xí)參觀。有些企業(yè)基于生產(chǎn)安全考慮，禁止學(xué)生參與直接操作，甚至拒絕高校學(xué)生的實習(xí)請求。

生產(chǎn)實習(xí)時間較短、學(xué)習(xí)內(nèi)容較廣，考慮到場地、人身安全、企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)及實習(xí)經(jīng)費等因素，實習(xí)過程往往以指導(dǎo)教師和企業(yè)技術(shù)人員的講授為主，學(xué)生無法直接操作相關(guān)冶金設(shè)備，參與生產(chǎn)工藝過程。在這種形勢下，實踐教學(xué)無法提升學(xué)生分析冶金現(xiàn)象、解決實際生產(chǎn)問題的能力，無法保證實踐教學(xué)效果，從而導(dǎo)致實踐教學(xué)流于形式，嚴重影響了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。因此，構(gòu)建新時代下冶金工程專業(yè)實踐教學(xué)體系意義重大[3-5]。

網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺引入了高爐煉鐵、煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼等冶金工藝流程，學(xué)生可在校內(nèi)平臺上實時操作，模擬實際生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝流程，同時結(jié)合課堂理論知識，加深對現(xiàn)場生產(chǎn)工藝的理解與掌握，實現(xiàn)理論知識與實踐教學(xué)的有機結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)平臺的引入也有助于解決生產(chǎn)實習(xí)過程中所面臨的難題，使學(xué)生能夠在實踐教學(xué)中提高學(xué)習(xí)效果[6-7]。因此，網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺在實踐教學(xué)過程中的重要性尤為突出。

4 新實踐教學(xué)體系的構(gòu)建

世界鋼鐵大學(xué)網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺是一種以網(wǎng)頁形式展現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)交互性學(xué)習(xí)系統(tǒng)[8]，可供冶金工程專業(yè)學(xué)生開展網(wǎng)絡(luò)模擬煉鋼操作，且不受時間、成本、場地及安全等因素限制。學(xué)生可在校內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺，在虛擬環(huán)境中開展各冶煉工序的生產(chǎn)操作。該平臺不僅要求學(xué)生熟悉掌握冶金設(shè)備的操作規(guī)范，而且要求學(xué)生能夠?qū)⒁苯鹄碚撝R與實際生產(chǎn)工藝相結(jié)合，有利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際問題的能力。

4.1 網(wǎng)絡(luò)煉鋼實踐教學(xué)資源

世界鋼鐵大學(xué)網(wǎng)站的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容由淺及深，并且免費開放，適合有基本冶金學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)生參與學(xué)習(xí)，使其從整體認識高爐煉鐵、煉鋼(轉(zhuǎn)爐/電爐)、精煉、連鑄、軋鋼等實際生產(chǎn)工藝流程。其界面操作簡捷，便于掌握，與生產(chǎn)現(xiàn)場結(jié)合緊密，學(xué)生可不到現(xiàn)場便能完成由冶煉到軋鋼的實際生產(chǎn)操作[9]。

同時，湖北理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院具備100 M的互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬和可同時容納60人的計算機機房，只需實現(xiàn)機房聯(lián)網(wǎng)，就可以滿足實踐教學(xué)要求。根據(jù)冶金工程專業(yè)實踐教學(xué)培養(yǎng)目標，在煉鋼平臺上，學(xué)生便可開展高爐煉鐵、煉鋼(轉(zhuǎn)爐/電爐)、精煉、連鑄、軋鋼等實踐教學(xué)項目。因此，在校內(nèi)開展網(wǎng)絡(luò)煉鋼實踐教學(xué)具有一定的可行性。

4.2 基于網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺的生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)模式

為了彌補校外生產(chǎn)實習(xí)的局限性，基于網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺的優(yōu)點，以網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺為載體，建立與校外生產(chǎn)實習(xí)相融合的耦合機制，并將其作為生產(chǎn)實習(xí)實踐教學(xué)的重要內(nèi)容，從而實現(xiàn)我校冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。為充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺在生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變中的作用，在該實踐教學(xué)實施之前，需制定完整的實踐教學(xué)大綱，包括具體的教學(xué)目的和任務(wù)、內(nèi)容及要求、重難點、學(xué)時分配、考核方式、與其他課程的關(guān)聯(lián)性以及參考指導(dǎo)書等，并將其寫入專業(yè)培養(yǎng)方案中，以便對整個實踐教學(xué)過程給予有力指導(dǎo)，并在以后的教學(xué)過程中逐步完善，從而推動基于網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺的生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)模式的有效開展。

4.3 網(wǎng)絡(luò)煉鋼實踐教學(xué)安排及考核

為確保新模式下的實踐教學(xué)效果，教師可在課前規(guī)定教學(xué)項目的具體內(nèi)容及要求。學(xué)生在提前預(yù)習(xí)、熟悉相關(guān)指導(dǎo)手冊和參考資料的前提下，按要求在規(guī)定課堂時間內(nèi)進行模擬操作，并在課后按要求撰寫完成實驗報告。網(wǎng)絡(luò)煉鋼實踐教學(xué)安排在第5學(xué)期，共32學(xué)時。網(wǎng)絡(luò)煉鋼實踐教學(xué)安排見表1。網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺系統(tǒng)的部分網(wǎng)頁數(shù)據(jù)截圖如圖1所示。

表1 網(wǎng)絡(luò)煉鋼實踐教學(xué)安排

網(wǎng)絡(luò)煉鋼實踐教學(xué)可以妥善解決以往實踐課程考核量化難的問題。該平臺可詳細記錄學(xué)生的所有操作數(shù)據(jù)，當(dāng)操作結(jié)束提交后，系統(tǒng)會在基礎(chǔ)理論知識、操作順序、物料成本、質(zhì)量技術(shù)指標、產(chǎn)量等多個方面進行綜合考核，根據(jù)系統(tǒng)指標評價體系，對學(xué)生的操作即時給出量化考核成績及依據(jù)。同時，教師可對學(xué)生的考核數(shù)據(jù)進行教學(xué)分析。這不僅完善了理論教學(xué)和實踐教學(xué)內(nèi)容體系，而且形成了由“基礎(chǔ)理論→模擬操作→生產(chǎn)實習(xí)→理論與模擬操作結(jié)合”的教學(xué)模式，從而不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

(a) 高爐煉鐵 (b) 轉(zhuǎn)爐煉鋼 (c) 電爐煉鋼 (d) 二次精煉

4.4 網(wǎng)絡(luò)煉鋼競賽與實踐教學(xué)耦合體系構(gòu)建

自2017年以來，湖北理工學(xué)院冶金工程專業(yè)的學(xué)生分別參加了由中國金屬學(xué)會主辦、重慶科技學(xué)院(2017年)及內(nèi)蒙古科技大學(xué)(2018年)協(xié)辦的“全國網(wǎng)絡(luò)虛擬煉鋼-軋鋼大賽”，并取得了較好的成績[10]。目前，該學(xué)科競賽激發(fā)了廣大學(xué)生的興趣，學(xué)生們熱情高漲。因此，將網(wǎng)絡(luò)煉鋼競賽納入到專業(yè)實踐教學(xué)中，把學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)煉鋼競賽活動中的表現(xiàn)計入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程學(xué)分中，可有效激發(fā)學(xué)生參與全國及國際賽事的熱情，更有利于學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。為此，學(xué)院可專門制定網(wǎng)絡(luò)煉鋼學(xué)科競賽實施辦法，以制促賽，并對表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生予以獎勵和相應(yīng)創(chuàng)新學(xué)分?；诰W(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)煉鋼競賽與實踐教學(xué)的耦合機制，為學(xué)生提供廣闊的創(chuàng)新實踐平臺，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力；有望在開闊學(xué)生眼界，提升學(xué)生學(xué)習(xí)熱情及創(chuàng)造性思維等方面取得明顯突破。

5 結(jié)束語

構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺的實踐教學(xué)體系，有利于突破傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式的局限性，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。通過該平臺開展實踐教學(xué)，可增強學(xué)生對專業(yè)的認可度，加快湖北理工學(xué)院冶金工程專業(yè)的發(fā)展進程。網(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺實現(xiàn)了理論與實踐的充分融合，對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)起到了良好的促進作用?？傊诰W(wǎng)絡(luò)煉鋼平臺開展冶金工程專業(yè)的實踐教學(xué)具有一定的現(xiàn)實意義。這一嶄新的實踐教學(xué)模式，對于實現(xiàn)傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式與新形勢下實踐教學(xué)模式的良好對接意義重大。