礦物加工工程專業實習教學模式改革

邱俊 朱向楠 孫玉鳳 吳蓬 李琳 王鵬 呂憲俊

摘 ?要 為了解決目前礦物加工工程專業實習費用高、實習質量難以保證的實際問題，通過礦物加工虛擬仿真實習教學平臺建設，將校內仿真實習教學和現場實習緊密結合起來，可以有效推進現代信息技術與本專業實習教學項目深度融合，拓展實習教學內容的廣度和深度，延伸實習教學時間和空間，提高實習教學的質量。

關鍵詞 礦物加工工程;實習;虛擬仿真實習教學平臺;教學模式

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）14-0120-03

Abstract In order to solve the problem of high cost and poor effect?of mineral processing engineering practice， By means of construc-ting the virtual simulation practice teaching platform， combining the simulation practice teaching and spot practice， which can effectively promotes the modern information technology and the professional practice teaching project depth fusion， develops the content of prac-tice teaching of the breadth and depth， extends the practice teaching time and space， improve the quality and effect of practice teaching.

Key words mineral processing engineering; practice; virtual simu-lation teaching platform; teaching model

1 當前礦物加工工程專業實習教學存在的問題

礦物加工工程專業具有實踐性強，對實習、實驗等實踐性教學要求高的特點。本專業要求學生在四年的學習過程中，不僅要掌握扎實的自然科學及礦物加工工程科學理論基礎，還需要進行實踐能力的鍛煉，具備解決復雜工程問題的能力，以適應社會對人才能力的需求。而專業培養方案中的各類實習是學生在校學習期間提高實踐能力的主要學習環節。

目前，山東科技大學礦物加工工程專業實踐教學環節中的實習環節主要有認識實習、生產實習和畢業實習。在實踐教學過程中，因為專業特點，該專業實習基地距離校區普遍較遠，實習外出需要租車、住宿，實習單位會收取實習管理費、帶徒費、講課費等各類實習費用，實習經費往往開銷較大，實習教學安排也因此受到經費制約而無法滿足教學大綱要求，導致實習教學效果難以保證。2004年以來，筆者一直指導本專業學生的認識實習、生產實習和畢業實習，在專業實習的教與學方面，發現以下幾個問題表現尤為突出：

1）實習時間較短（特別是認識實習），實習過程中普遍存在來去匆匆，在車間走馬觀花、走過場的現象，學生對實習的內容一知半解;

2）學生在初次實習時（認識實習）由于沒有專業知識儲備而造成學習效率低下;

3）受選礦（煤）廠實習車間空間所限，學生在實習時只能看到選廠局部，造成宏觀把握不強，對選廠及其工藝流程缺乏整體的概念;

4）現場實習只能看到設備外表，而對設備內部的結構、工作原理等只能憑想象去了解，對選廠設備內容學習效果不佳;

5）出于安全考慮，學生對一些轉動設備或工段不能近距離觀察;

6）受選礦（煤）廠車間環境噪音的影響，學生聽不清指導教師或工人師傅的講解。

基于以上實習教學過程中存在的實際問題，開展礦物加工工程專業實習教學模式的改革和創新十分必要。為了在有限的實習時間內提高實習效率，保證實習質量和實習效果，必須改變傳統的單一現場實習的教學模式，而如何采用一種全新的實習教學模式，提高學生對設備和選礦廠工藝流程教學內容學習的積極性，提高實踐實習教學質量，是一項需要深入研究的新課題。

2 礦物加工工程專業實習教學改革的基本思路

礦物加工工程專業實習教學模式的改革與創新，必須充分利用現代教育手段，尤其是要適應教育信息化[1]、教育現代化[2]的發展趨勢。近幾年，虛擬仿真實驗教學風靡國內高校，利用虛擬現實技術，將以往常規實驗無法開設的實驗內容轉化成虛擬實驗，成為常規實驗教學不可或缺的補充。特別是在化學化工類[3]、生物制藥[4]、材料科學與工程[5]、采礦工程[6-7]、工程力學[8]、機械類[9]、醫學類[10]、機電類[11]、土木工程類[12]等專業應用廣泛，并且取得較好的實驗教學效果。以信息技術推動實驗教學改革，可以加快信息技術在教學領域中的應用，提高實驗教學的效率與質量。

礦物加工工程專業虛擬仿真實踐教學與其他專業的虛擬仿真實驗教學相比，目前在國內尚處于研發階段。山東科技大學礦物加工專業自2016年開始著手建設礦物加工工程虛擬仿真實習教學平臺，仿真對象涵蓋矽卡巖鐵礦、蝕變巖型金礦以及煤炭三個行業的選礦（煤）廠，根據選礦廠的實際設計尺寸、工藝流程及車間內的設備布置情況，按照1：1的比例尺完成選廠的三維仿真平臺設計。仿真系統教學模塊內容緊扣專業實習大綱，具體內容包括選廠概況、選廠安全規程、選廠分車間安全操作規程、選廠原料性質、選廠破碎車間工藝流程、選廠磨礦分選車間工藝流程、選廠破碎車間設備結構和工作原理、選廠磨礦分選設備結構和工作原理、選廠精礦脫水工藝流程、選廠尾礦處理工藝流程、生產產品指標及用途、選廠車間工藝設計、選廠整體工藝設計。仿真系統部分實習學習內容如圖1所示。

在具體實施方面，考慮到目前單一現場實習存在的實際問題，擬將虛擬仿真實習教學和現場實習有機結合起來，將專業各類實習教學分解為校內模擬仿真和校外實習兩個板塊。

在校內利用虛擬仿真實習教學平臺，根據實習大綱要求，學生可以通過與現場幾乎相同的虛擬仿真系統初步了解實習選廠的基本情況，掌握設備結構和原理、操作規范、選礦工藝流程及原料性質和產品指標等。

學生校內的仿真實習在教學方式上可采用線下與線上（網絡平臺）結合的方式進行。線下主要由學生根據教師要求進行仿真練習，熟悉整套仿真系統的使用方法及步驟。而線上主要由礦物加工專業教師進行集中教學管理、資源管理、考核管理等。學生可以通過網絡平臺進行相應的仿真練習，利用系統嵌入的PDF素材及Flash等資源進行自主學習，并且可以隨時留下學習中發現的問題，由專門的線上教師負責答疑。教師可根據具體的需要進行線上的仿真考試，掌握學生的學習動態和學習效果，考查內容包括仿真軟件的使用情況、使用時間等內容，由此可督促學生自主學習，提高學生學習的積極性，也作為平日成績考核的依據。

在校內實習的基礎之上，學生再進入現場實習。有了校內仿真實習的經歷，學生進入選礦廠學習，會有一種似曾相識的感覺，按照實習大綱要求，在教師的指導下，根據選廠的工藝流程特點分組分段實習。這樣可以基本解決因教學經費不足而無法保證實習時間的問題，讓學生在有限的現場實習時間中最大限度地掌握實習內容，保證實習的質量和效果。

3 結語

將選廠虛擬仿真系統實習教學和校外實習緊密結合起來，學生利用1：1的選廠虛擬仿真平臺，通過三維仿真及虛擬現實技術模擬選礦廠生產的真實現場，可視化并親自參與生產線設施設備的識別與操作，學習設備的工作原理以及全流程生產工藝等實習內容，可以最大限度地提高對專業知識的理解以及對選礦廠的感性認識，提高實習效率和質量，為以后走上工作崗位打下堅實的基礎。

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