（安徽工业大学冶金工程学院 安徽·马鞍山 243002）

0 引言

生产实习是冶金工程专业本科教学计划中重要的实践性教学环节，是在符合培养目标的前提下设置的教学计划，能起到完善理论教学的作用。通过生产实习，不仅有助于学生巩固、扩大和加深所学理论知识的程度，获得组织和管理生产的初步知识，在毕业前从应用层面掌握冶金产品的生产流程，还可以检查专业课程教学中存在的问题，对推进教学改革和拓宽教师业务能力具有积极作用。近年来，在科技革命与产业变革的外部环境下，国家大力推进创新驱动发展和“中国制造2025”等一系列战略，各界已达成了“新工科”建设共识，这为冶金工程等传统工科的发展提供了新机遇，也对学科建设与人才培养提出了新要求。为提高冶金工程专业生产实习教学质量和达到培养适应社会发展的卓越冶金人才的目的，需要分析目前冶金工程专业生产实习课程教学过程中存在的问题，并按照“新工科”建设目标进行教学模式改革。

1 冶金工程专业生产实习课程教学中的问题

通过对相关冶金类院校和承担生产实习任务的企业调研后发现，发现目前冶金工程专业本科生生产实习过程中存在一些影响教学效果和质量的客观因素。例如，近年来国营、集体所有制企业经营模式转变及高校扩招，使得冶金工程专业生产实习面临实习基地发展规模和学生人数增长不成比例，实习环境不能适应实践教学的要求，实习时间安排相对集中、实习过程时间较短，实习指导教师及学生实习实践能力欠缺，实习经费短缺等诸多困难。此外，鉴于冶金行业的特殊性（如高温、设备庞大等），实习企业考虑到安全生产、技术保密等因素，仅安排学生在实习现场进行简单观摩而非实际操作，并不能很好地让学生了解冶金设备的结构及具体冶炼生产流程。以安徽工业大学冶金工程专业为例，本学年共147名本科生参与生产实习，包括普通本科班共130人和卓越工程师班17人，由10位实习指导教师带队采用分组轮流的模式安排在中国宝武马钢集团进行生产实习。面对如此大规模的实习队伍，马钢集团只能在不影响正常生产活动的基础上，由技术人员对炼铁、炼钢和轧钢等几个典型的生产工艺讲述后，安排学生简单参观高炉、转炉、连铸等冶炼工艺现场。这种走马观花式的教学模式既严重影响了学生对待生产实习的积极性，又无法让学生真正意义上掌握冶金产品冶炼过程中的关键问题。在为期4-5周的集中性生产实习之后，实习指导教师根据出勤情况和撰写的实习报告对学生生产实习进行考评，这种考核方式缺乏科学性和客观公正性。总体来说，本年度生产实习的整体教学效果不佳，远未达到教学目的，最终将造成学生在实践能力培养中的缺失。

现阶段冶金工程专业生产实习现状和面临的困境一直是困扰冶金教学工作者的难题。因此，有必要对现有的传统、单一的实习模式进行改革，探索其他形式的实习模式，打破空间、时间限制，为学生建立一个灵活的、通过自主学习获得知识和技能的学习方式。

2 探索虚拟仿真融入冶金工程专业生产实习的新模式

2.1 冶金工程生产实习融入虚拟仿真的意义

近年来，国内众多高校开始建立与专业相关的虚拟仿真实践教学基地用于相关专业的教学和科研。建立冶金过程虚拟仿真实践教学基地是通过将多媒体技术、计算机仿真技术与虚拟现实技术相结合，构建典型的冶金生产工艺流程、生产设备及布局等立体模型，从而创造一个逼真的虚拟环境，真实再现冶金生产车间环境和各个生产环节的情景，实现对冶金生产操作过程的模拟，例如仪器仪表的操作，设备开停、运行、事故处理等操作。

安徽工业大学冶金工程学院自2013年起开始冶金过程生产仿真实践教学项目的研究和论证，历时5年完成了冶金过程虚拟仿真实践教学基地的建设工作。目前，该基地拥有虚拟实验项目22个、虚拟现实生产线3条、与马钢集团实现生产远程数据交互中心1个，实现了对冶金全流程和配套设备的虚拟仿真，能同时容纳150名师生开展相关实践教学活动。

利用学校建设的冶金过程虚拟仿真实践教学基地打造校内教学实习工厂，将虚拟仿真技术融入生产实习教学活动，可有效解决冶金工程专业生产实习教学中遇到的困难和问题。学生在进入企业观摩学习前先对一系列灵活、连贯的冶金产品冶炼过程进行模拟，能缓解企业面对庞大实习队伍长时间集中性实习所带来的压力。在冶金过程虚拟实习过程中，学生是虚拟体系的主体，实习指导教师起监控及辅助作用，以交互性实践教学的方式激发学生对待生产实习的积极性。在虚拟环境中体验冶金产品冶炼的操作过程，给学生在避免安全风险的前提下创造实际操作的机会，有助于其掌握合格产品生产的操作要领。

2.2 融入虚拟仿真的“LSWD”生产实习新模式简介

为促进生产实习教学手段现代化，有效突破传统生产实习教学模式的局限性，在安徽省级重点教改课题（2017jyxm0165）和安徽工业大学校级教改课题（2019jy13）项目资助下，本教学团队以冶金行业典型产品生产过程为对象，提出了一种“LSWD”生产实习教学新模式。该模式的实施能弥补传统企业生产实习时学生无法亲自动手操作的不足，使学生对实习的冶金工艺路线、控制方式及常规故障处理等操作有了更深的理解和掌握，有助于将学生在课堂学到的理论知识提升至应用层次。

第一部分，在虚拟仿真实习前，安排学生自主学习冶金行业的现状和前景，以及冶金产品冶炼工艺和设备的特点。指导教师将冶金产品生产过程分解为多个环节，如将钢铁的冶炼可分为铁前、炼铁、炼钢（包含铁水预处理、转炉炼钢、炉外精炼、连铸）等三个模块，让学生以观看视频的方式学习各环节冶金过程虚拟仿真系统操作方法。邀请具有生产经验的企业技术人员讲解工艺流程和原理、设备构造和使用方法、以及其他相关扩展理论知识。

第二部分，在虚拟仿真实习中，从生产远程数据交互中心调取企业生产实时数据，安排学生参照规范操作与实际冶金生产过程相同的虚拟仿真系统，利用虚拟的冶金设备对各环节进行模拟生产。

第三部分，在虚拟仿真实习后，安排学生进入企业进行生产现场观摩。安排学生进入企业进行生产现场观摩。让学生以在操作虚拟仿真系统时遇到的困惑为导向对实际生产现场进行观察，鼓励学生与技术人员交流解决困惑。

第四部分，将实习学生分为两组，先以组内讨论的形式让学生对冶金产生冶炼流程和冶金设备运行规律进行讨论，再以组间提问的方式让两组学生之间答疑彼此实习时遇到的问题，最后由指导教师和技术人员进行归纳总结。

3 “LSWD”生产实习新模式实施步骤及要点

3.1 组织相关指导教师以“发挥专长，各司其职”的模式学习并掌握冶金过程虚拟仿真系统

目前冶金过程虚拟仿真系统刚刚建成，需要给指导老师了解、练习和掌握的过程。我校建设的冶金过程虚拟仿真实践教学基地中的冶金过程虚拟仿真系统为每一道冶金产品冶炼工序配备了相应的“操作视频”和“使用手册”。指导老师需要先阅读“使用手册”对冶金过程虚拟仿真系统有一个初步的认识，了解系统操作的基本原理和注意事项，然后跟随“操作视频”对系统反复操作，做到灵活掌握。冶金工程专业的生产实习时间长涉及的工艺环节多，因此根据指导老师的研究方向或者是擅长方向配备专门的“虚拟生产实习”指导教师。除此之外，还可以多与冶金兄弟院校学习交流，尽快的建立起一支合格、高校的冶金工程生产实习指导教师队伍。

3.2 组织实施“校内虚拟生产实习”与“校外现场生产实习”结合的“LSWD”生产实习新模式

以我校冶金工程专业钢铁冶金方向学生为例，该方向学生的实习由“炼铁工艺”（2周）和“炼钢工艺”（2周）两块组成。在生产实习的教学大纲中要求学生在企业生产实习时对铁前、炼铁、炼钢（从铁水预处理到连铸）等三个模块进行生产体验操作，但正如前文分析的实习承担企业、学校和学生中存在的问题，逐渐让生产实习走向形式化，其本质由生产逐渐变化为参观。基于此，对目前生产实习课程的教学大纲进行修改、完善和优化，将“炼铁工艺”和“炼钢工艺”各2周的现场生产实习压缩为各1周，在现场生产实习前添加为期2周的虚拟仿真生产实习，保持总实习时间不变。上述步骤可以让学生先通过冶金过程虚拟仿真系统模拟钢铁产品的冶炼过程，了解生产设备原理样机冶炼工艺之间的衔接关系，然后再通过感官性更强的现场实习观摩钢铁产品生产环境，达到提升生产实习效果的目的。

3.3 总结“LSWD”新模式下的生产实习教学经验，优化教学模式和考核评价体系

以2017级冶金工程专业本科生为试点编写“LSWD”新模式生产实习教学手册，并根据试点经验对教学大纲、教学手册进行补充和完善。此外，鉴于教学模式的改变，对应的考核方式也应进行相应的调整，需要相应的增加对学生冶金过程虚拟仿真实践操作能力的考核。这样的科学合理的“双向评估”方式是提高生产实习教学效果的有利保证。

4 结束语

现阶段冶金工程专业的本科实习受时间和空间的限制，探索融入虚拟仿真技术的冶金工程专业的生产实习新模式与培养学生实践能力和创新能力的“新工程”建设理念相符。本文提出的基于虚拟仿真技术的冶金工程专业“LSWD”生产实习新模式既能提升生产实习的教学效果，也能为学生创造更多的冶金产品冶炼实际操作机会，有助于将本科阶段学习的理论知识提升至应用层次，帮助其在毕业之后更快更好的融入到实际工作当中。