李建朝　齊素慈

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)廣闊的領(lǐng)域，在現(xiàn)代教育信息化技術(shù)迅猛發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)家對(duì)職業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的要求更深層次，也漸漸的取代了傳統(tǒng)教育模式中的手段方法與墨守成規(guī)的教育風(fēng)格。新的仿真技術(shù)已被職業(yè)院校引入教學(xué)計(jì)劃中，從而達(dá)到教學(xué)的需求和培養(yǎng)高質(zhì)量高素質(zhì)人才的要求。鋼鐵冶金行業(yè)是一個(gè)高溫、高危、高污染、高能耗的行業(yè)，這些特點(diǎn)決定了專業(yè)課程在校內(nèi)開(kāi)展專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練難以實(shí)現(xiàn)。因此，研究如何將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到專業(yè)課程教學(xué)中，改革以往的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段已勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：虛擬；仿真技術(shù)；冶金；教學(xué)

虛擬仿真技術(shù)在百度百科上定義又稱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或者模擬技術(shù)，就是用一個(gè)虛擬的系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)，是20世紀(jì)80年代新崛起的一種綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件及傳感器構(gòu)成。三維信息虛擬環(huán)境，逼真模擬現(xiàn)實(shí)世界甚至不存在的物體和環(huán)境，人可在此環(huán)境里親自操作，自然地與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。虛擬的仿真技術(shù)是一門(mén)新興起的高技術(shù)，由于其逼真的作業(yè)環(huán)境、可重復(fù)性操作、無(wú)耗材等優(yōu)點(diǎn)，近年得到迅速的發(fā)展，應(yīng)用于軍事、航空、機(jī)械制造等國(guó)家多個(gè)領(lǐng)域，甚至現(xiàn)在被職業(yè)院校引入教學(xué)中，如武漢軍械士官學(xué)校，開(kāi)發(fā)了模擬軟件在計(jì)算機(jī)操作課程中的應(yīng)用；石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院利用仿真技術(shù)對(duì)化工自動(dòng)化實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)，改革后的教學(xué)過(guò)程在仿真實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，多媒體教學(xué)和仿真上機(jī)同步進(jìn)行，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)同步進(jìn)行；其他多所高職院校對(duì)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、建筑等專業(yè)的部分課程教學(xué)方式改革或軟件具體應(yīng)用進(jìn)行了研究和探討。但就目前而言，對(duì)于冶金專業(yè)的虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用還是非常少的，無(wú)論是實(shí)踐還是參考文獻(xiàn)上。本文將從以下幾點(diǎn)淺談虛擬仿真技術(shù)在高職實(shí)踐教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，尤其對(duì)于冶金專業(yè)而言。

一、教學(xué)模式的革新

（一）實(shí)踐基地建設(shè)的必要

高職院校的學(xué)生在文化基礎(chǔ)上弱與科班生，理解能力差，動(dòng)手能力不強(qiáng)，尤其對(duì)于冶金專業(yè)的高職生動(dòng)手的機(jī)會(huì)不多。傳統(tǒng)的教育模式以傳授課本知識(shí)為主，對(duì)于不易理解的內(nèi)容教師也無(wú)法做現(xiàn)實(shí)中的展示，只能在一知半解中繼續(xù)學(xué)習(xí)繼續(xù)畢業(yè)，對(duì)于冶金行業(yè)人才的需求卻無(wú)法滿足，學(xué)生也無(wú)法專業(yè)上就業(yè)。鄧小平曾經(jīng)說(shuō)過(guò)"實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)"，因此，引進(jìn)虛擬的仿真技術(shù)，建設(shè)實(shí)踐教學(xué)基地，可以讓學(xué)生猶如身臨其境般體驗(yàn)冶金的設(shè)備、生產(chǎn)工藝、控制流程等，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高動(dòng)手能力，將實(shí)訓(xùn)從理論中剝離，鍛煉學(xué)生的職業(yè)技能，為冶金企業(yè)人才的空缺培養(yǎng)人才。

（二）教學(xué)團(tuán)隊(duì)的組建

引進(jìn)虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)模式，在教學(xué)團(tuán)隊(duì)上便無(wú)法聘用只會(huì)照課本念書(shū)的老師，而是熟悉冶金"鐵-鋼-鑄-軋"全部工藝流程且熟練操作由計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、數(shù)字自動(dòng)控制技術(shù)、視頻圖像技術(shù)、實(shí)踐生產(chǎn)技術(shù)融合一體的3D仿真技術(shù)平臺(tái)軟件。在條件允許的情況下，可外聘冶金企業(yè)生產(chǎn)的人才到校授課，更貼切崗位工作內(nèi)容，及時(shí)解決學(xué)生的疑惑。也可以適當(dāng)聘請(qǐng)專家開(kāi)設(shè)講座，適當(dāng)傳授更高層次的冶金知識(shí)和管理知識(shí)，提高學(xué)生的思想高度。

（三）實(shí)踐有場(chǎng)所

所有的知識(shí)終歸需要回歸到實(shí)踐中才有價(jià)值。學(xué)生在整個(gè)學(xué)期中學(xué)到的冶煉知識(shí)，在期末中由學(xué)校推薦到鋼鐵企業(yè)中實(shí)習(xí)，在實(shí)戰(zhàn)中鍛煉，便于及時(shí)加強(qiáng)的課堂上忽略的環(huán)節(jié)以及糾正理解有誤的知識(shí)點(diǎn)，提到學(xué)生的動(dòng)手能力，為社會(huì)培養(yǎng)高質(zhì)量人才。

二、虛擬仿真技術(shù)軟件平臺(tái)的搭建

在教學(xué)革新的模式中，必定需要仿真軟件的輔助教學(xué)。建設(shè)虛擬的仿真軟件，首先要配套的技術(shù)設(shè)施，如計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、數(shù)字自動(dòng)控制技術(shù)、視頻圖像技術(shù)、實(shí)踐生產(chǎn)技術(shù)等。其次，冶金生產(chǎn)中涉及到的工藝流程，造渣、出渣、熔池?cái)嚢?、電爐底吹、熔化期、氧化脫碳期、精煉期、還原期、鋼液攪拌、鋼包喂絲等等環(huán)節(jié)，都有一定時(shí)間和量的要求?？梢砸M(jìn)濕法煉鋅仿真軟件，用于鋅精礦氧化焙燒工序、中性浸出工藝、熱酸浸出工藝、沉鐵工藝等；鋁業(yè)金仿真軟件，用于氧化鋁生產(chǎn)工藝；鋼鐵生產(chǎn)仿真軟件，用于煉鐵、煉鋼、軋鋼的流程工藝。冶金行業(yè)涉及的三大金屬--鋼、鐵、鋁，在高職院校的虛擬仿真軟件搭建里，分工種仿真實(shí)訓(xùn)，貼切現(xiàn)實(shí)的直觀操作便于學(xué)生對(duì)每道工藝的設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)觀摩、監(jiān)控，引進(jìn)以上幾種亦校亦生均受益匪淺。

在理論課教學(xué)中利用虛擬仿真技術(shù)軟件創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能的操作能力、創(chuàng)新能力與實(shí)際應(yīng)用能力，有效提升專業(yè)教學(xué)效率與質(zhì)量。理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)接鋼鐵企業(yè)冶煉實(shí)際生產(chǎn)，提高學(xué)生的職業(yè)能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

三、拓寬學(xué)習(xí)渠道

（一）學(xué)校網(wǎng)絡(luò)資源覆蓋

學(xué)校搭建的虛擬仿真技術(shù)軟件在課堂上用于學(xué)生學(xué)習(xí)、操作，在課堂外也應(yīng)開(kāi)放平臺(tái)的使用。課堂上教師的授課針對(duì)的是全體學(xué)生，會(huì)有個(gè)別學(xué)生不理解的情況，課堂介紹后可以在軟件平臺(tái)上繼續(xù)模擬操作，一步步的理解知識(shí)點(diǎn)并熟練實(shí)踐操作。為保證學(xué)校資源的不外泄，可以統(tǒng)一身份管理平臺(tái)，在校園內(nèi)外網(wǎng)設(shè)立身份驗(yàn)證，每位本校冶金專業(yè)的學(xué)生注冊(cè)綁定認(rèn)證一個(gè)賬號(hào)，非本專業(yè)或非本校學(xué)生沒(méi)有權(quán)限進(jìn)入，建立安全的儲(chǔ)存機(jī)制，保證學(xué)校平臺(tái)資源與學(xué)生信息的安全管理。同時(shí)，還建立交流、論壇版塊，安排固定時(shí)間老師在線，便于學(xué)生在課堂上不敢提問(wèn)的問(wèn)題得到解決，讓學(xué)生學(xué)習(xí)抽象的專業(yè)更有興趣。利用網(wǎng)絡(luò)模擬虛擬仿真軟件和溝通平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)學(xué)生與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)零距離對(duì)接，溝通及時(shí)能解惑，培養(yǎng)全方位的職業(yè)人才。

（二）開(kāi)設(shè)模擬比賽

檢測(cè)學(xué)生在學(xué)習(xí)的結(jié)果，并且還起激勵(lì)肯定作用，最好的方式在于組織模擬大賽。利用仿真軟件進(jìn)行冶金技術(shù)專業(yè)課程評(píng)價(jià)體系改革，組織煉鋼、連鑄等模擬生產(chǎn)大賽。組織系級(jí)、校級(jí)冶金虛擬煉鋼賽，選出拔尖學(xué)生，推薦參加“星科杯”全國(guó)冶金院校虛擬煉鋼技能大賽，此大賽于去年開(kāi)始舉辦第二屆，全國(guó)九家冶金類職業(yè)技術(shù)院校，18支代表隊(duì)參加了本次比賽，由此可看出國(guó)家對(duì)虛擬仿真技術(shù)在高職院校中的重視程度。無(wú)論系級(jí)、校級(jí)，甚至全國(guó)性大賽，比賽的項(xiàng)目主要為建筑用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的虛擬仿真冶煉，使用智能開(kāi)發(fā)的“鋼鐵生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”，通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)下達(dá)計(jì)劃指令，按真實(shí)煉鋼環(huán)境下對(duì)應(yīng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)從投料到出鋼水冶煉生產(chǎn)的全部流程，期間完成預(yù)先設(shè)置的各種異常工況的考核。

全方位的冶金生產(chǎn)仿真模擬大賽一方面為檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，一方面為培養(yǎng)國(guó)家職業(yè)技術(shù)人才，對(duì)于職業(yè)院校而言，提高辦學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率和教學(xué)的質(zhì)量，增強(qiáng)院校名氣，加大入學(xué)率、就業(yè)率，培養(yǎng)高素質(zhì)的科技人才，為冶金技術(shù)行業(yè)培養(yǎng)新型“造血細(xì)胞”。

冶金行業(yè)特點(diǎn)決定了高職院校在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)困難，傳統(tǒng)的教學(xué)注重理論講授，忽略學(xué)生抽象思維的理解能力及動(dòng)手能力，而高職院校的學(xué)生基礎(chǔ)弱，底子薄，理解程度淺，動(dòng)手能力差，職業(yè)素質(zhì)低。采用虛擬仿真技術(shù)，以真實(shí)的工作環(huán)境和工作任務(wù)為載體，再現(xiàn)冶煉企業(yè)中生產(chǎn)與控制界面，融合生產(chǎn)與過(guò)程參數(shù)處于動(dòng)態(tài)、變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)企業(yè)就業(yè)崗位的零距離對(duì)接，直觀性強(qiáng)、安全性好，對(duì)學(xué)校而言具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。優(yōu)勢(shì)的建立體現(xiàn)在教學(xué)模式革新獨(dú)特、仿真技術(shù)軟件平臺(tái)的搭建、學(xué)習(xí)渠道的拓寬上。

入虛擬仿真技術(shù)，在冶金技術(shù)專業(yè)課程中，將專業(yè)課程內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革，加強(qiáng)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能的操作能力、創(chuàng)新能力與實(shí)際應(yīng)用能力。

利用網(wǎng)絡(luò)模擬虛擬仿真軟件和數(shù)字化虛擬生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐訓(xùn)練，有效提升專業(yè)教學(xué)效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)學(xué)生與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)零距離對(duì)接，培養(yǎng)全方位的職業(yè)人才。

課程的改革可以為全國(guó)冶金技術(shù)專業(yè)的課程改革提供重要的參考方向，同時(shí)為其他院校課程改革提供良好的參考價(jià)值，將有很高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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