鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職教學(xué)中的應(yīng)用

李淑清

（遼寧冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧本溪 117002）

遼寧冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院是遼寧省唯一一家冶金類職業(yè)院校，開(kāi)設(shè)以冶金技術(shù)、軋鋼工程技術(shù)、材料成型技術(shù)等冶金類專業(yè)為主，學(xué)生就業(yè)主要面向大型鋼鐵企業(yè)。為了滿足地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和冶金產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，緊密跟蹤冶金工業(yè)行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)和企業(yè)人才需求，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和現(xiàn)場(chǎng)操作能力，學(xué)院利用國(guó)家專業(yè)建設(shè)資金，建設(shè)了鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知系統(tǒng)，使學(xué)生不進(jìn)工廠就能實(shí)際了解鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)和操作過(guò)程，通過(guò)親自動(dòng)手，鞏固所學(xué)知識(shí)。解決了學(xué)生下廠實(shí)踐安全問(wèn)題，降低了教學(xué)成本，提高了教學(xué)質(zhì)量，使教學(xué)更有針對(duì)性、時(shí)效性和先進(jìn)性。

1 鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)平臺(tái)

1.1 鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)軟件

鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)軟件是國(guó)內(nèi)山東星科軟件開(kāi)發(fā)有限公司開(kāi)發(fā)的適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)和院校培訓(xùn)的一套虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)以國(guó)內(nèi)某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的相關(guān)設(shè)備為基礎(chǔ)，涵蓋了燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、熱軋、冷鋼生產(chǎn)五個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中的技術(shù)參數(shù)、實(shí)際操作、生產(chǎn)中所遇到的實(shí)際問(wèn)題，以及考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編制的模擬軟件。該系統(tǒng)應(yīng)用高仿真度的3D 技術(shù)，完全模擬冶金廠區(qū)原貌，輔以文字，語(yǔ)音講解，二三維動(dòng)畫(huà)，現(xiàn)場(chǎng)照片與視頻，令使用者在操作該系統(tǒng)時(shí)僅通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)的控制，就能夠以第一人稱視角多角度、全方位的在工廠、車(chē)間內(nèi)查看，采用“宏觀廠區(qū)環(huán)繞”和“三維廠區(qū)漫游”兩個(gè)模式，學(xué)習(xí)各項(xiàng)內(nèi)容，直觀認(rèn)識(shí)冶金流程，全視角地展示了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備器械與結(jié)構(gòu)工藝。令使用者身臨其境的學(xué)習(xí)冶金相關(guān)知識(shí)。

（1）燒結(jié)仿真認(rèn)知系統(tǒng)。內(nèi)容包括原料配料系統(tǒng)、混料配料系統(tǒng)、燒結(jié)系統(tǒng)和成品系統(tǒng)。鼠標(biāo)滾輪可前后調(diào)整視角；認(rèn)知燒結(jié)生產(chǎn)的發(fā)展、燒結(jié)工藝流程、原料準(zhǔn)備、原料加工、上料系統(tǒng)、配料工藝、原料配料設(shè)備、混料系統(tǒng)、成品系統(tǒng)、燒結(jié)破碎篩分系統(tǒng)、燒結(jié)礦的整粒系統(tǒng)。學(xué)生可在專業(yè)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行混合料的配制、造球、燒結(jié)、焙燒控制、冷卻控制、成品檢驗(yàn)等技能的訓(xùn)練，具有真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)工藝。

（2）煉鐵仿真認(rèn)知系統(tǒng)。認(rèn)知內(nèi)容包括高爐總體認(rèn)知、爐型、爐襯、高爐鋼結(jié)構(gòu)、高爐冷卻、高爐基礎(chǔ)、渣鐵系統(tǒng)、出鐵過(guò)程、渣鐵分離、鐵水去向、爐渣去向、中止出鐵、爐頂裝料設(shè)備、高爐送風(fēng)認(rèn)知、鼓風(fēng)機(jī)、冷熱風(fēng)送風(fēng)管路、熱風(fēng)爐、風(fēng)口送風(fēng)裝置、煤氣處理認(rèn)知、重力除塵、布袋除塵、噴吹煤粉、原煤儲(chǔ)運(yùn)、煤粉制備、煤粉噴吹、主控室、上料系統(tǒng)。

（3）煉鋼仿真認(rèn)知系統(tǒng)。認(rèn)知內(nèi)容包括鐵水預(yù)處理設(shè)備與工藝、氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備與吹煉工藝、LF 精煉、RH 精煉設(shè)備與工藝、連續(xù)鑄鋼設(shè)備與工藝。學(xué)生可進(jìn)行煉鋼的裝料操作、供氧操作、造渣操作、出鋼與合金化操作、精煉控制操作及連鑄操作。

（4）熱連軋仿真認(rèn)知系統(tǒng)。認(rèn)知內(nèi)容包括加熱爐、粗除鱗、粗軋、飛剪、精除鱗、精軋、冷卻、卷取、噴印等設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)視頻、動(dòng)畫(huà)、照片、圖紙、參數(shù)規(guī)格、設(shè)備特點(diǎn)以及工作原理。

學(xué)生通過(guò)對(duì)操作臺(tái)和設(shè)備進(jìn)行操作，完成熱連軋的生產(chǎn)模擬，軋制出目標(biāo)產(chǎn)品。使用者反復(fù)使用軟件，對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程不斷熟悉，提高操作熟練程度和準(zhǔn)確度，鍛煉使用者分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

（5）冷軋仿真認(rèn)知系統(tǒng)。認(rèn)知內(nèi)容包括酸洗入口、開(kāi)卷、切頭、焊接、光整、酸洗出口等設(shè)備與工藝。具備真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)工藝，可以完成冷軋窄帶鋼生產(chǎn)，培養(yǎng)學(xué)生生產(chǎn)準(zhǔn)備、設(shè)備點(diǎn)巡檢、上卷操作、卸卷操作、換輥預(yù)調(diào)、控制臺(tái)操作、軋制過(guò)程調(diào)整、生產(chǎn)事故處理、產(chǎn)品檢驗(yàn)處理、生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)、工藝改進(jìn)等操作能力。還可開(kāi)展冷軋生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)開(kāi)發(fā)，可對(duì)學(xué)生、 企業(yè)的技術(shù)人員和操作人員進(jìn)行冷軋生產(chǎn)的職業(yè)技能鑒定。

1.2 硬件條件

鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)三維動(dòng)漫實(shí)驗(yàn)室，配備計(jì)算機(jī)、服務(wù)管理器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等硬件。為了提高培訓(xùn)和實(shí)踐效果，還配備而來(lái)多媒體教學(xué)和演示的設(shè)備。鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可用于非冶金類專業(yè)學(xué)生校內(nèi)認(rèn)知實(shí)習(xí)教育環(huán)節(jié)，也可用于冶金技術(shù)、軋鋼工程技術(shù)等冶金類專業(yè)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)。滿足各專業(yè)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練的要求，滿足國(guó)內(nèi)一流的冶金類專業(yè)的校內(nèi)實(shí)習(xí)基地的要求。

2 鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職課程教學(xué)中的應(yīng)用

（1）鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知為冶金生產(chǎn)認(rèn)知系統(tǒng)，是基于三維動(dòng)畫(huà)、 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的第一人稱仿真認(rèn)知學(xué)習(xí)系統(tǒng)。使用者與學(xué)校教學(xué)緊密結(jié)合，著重展現(xiàn)課本中無(wú)法展現(xiàn)或難以理解的內(nèi)容。純?nèi)S的交互界面，仿真度高，在保持高自由度的前提下，具備流暢、簡(jiǎn)潔的操作工藝，具有完整的冶金工藝流程，包含的知識(shí)面廣。全程文字語(yǔ)言解說(shuō)，輔以二、三維動(dòng)畫(huà)及現(xiàn)場(chǎng)照片與視頻，高度還原冶金廠區(qū)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)系數(shù)較高的區(qū)域也能進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)識(shí)，能夠顯示各種不同的異常工作狀況，更好地達(dá)到教與學(xué)的目的。

（2）在教學(xué)計(jì)劃的制定中，引入鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知課程，提高了高職教學(xué)的效率，縮短了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和了解生產(chǎn)的時(shí)間。尤為重要的是，學(xué)生可以直觀的，一目了然地了解生產(chǎn)情況，認(rèn)識(shí)冶金各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝流程和設(shè)備結(jié)構(gòu)，然后在講到具體的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，再結(jié)合鋼鐵生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)講解，有利于學(xué)生更加形象、深刻的理解知識(shí)內(nèi)容。利用實(shí)訓(xùn)軟件系統(tǒng)使學(xué)生如同深入現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)習(xí)、教學(xué)、操作于一體，達(dá)到教學(xué)、實(shí)訓(xùn)事半功倍的效果，提高了理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。非冶金類如機(jī)械、電氣、焊接、汽修等專業(yè)的學(xué)生，開(kāi)設(shè)的課程是單一的，不連貫的，缺乏系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，學(xué)習(xí)鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知系統(tǒng)后，對(duì)鋼鐵生產(chǎn)的整個(gè)流程進(jìn)行全面、系統(tǒng)的了解，有助于理解本專業(yè)課程在計(jì)劃中的地位，加深對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的熱愛(ài)。冶金類如冶金技術(shù)、軋鋼工程技術(shù)、材料成型與控制技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生，通過(guò)認(rèn)知冶金生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)的設(shè)備、工藝、參數(shù)、產(chǎn)品、相互影響與關(guān)聯(lián)，有利于后續(xù)對(duì)專業(yè)課的理解，知識(shí)更系統(tǒng)、連貫、全面。

（3）采用鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，不僅可以作為理論教學(xué)的輔助設(shè)備，而且能夠訓(xùn)練學(xué)生的生產(chǎn)操作技能。冶金類專業(yè)課程大部分都采用理論教學(xué)為主的講授形式，教學(xué)內(nèi)容枯燥，不能引起學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，由于冶金企業(yè)主要體現(xiàn)為環(huán)境惡劣、 安全系數(shù)比較低的燒結(jié)廠、 煉鐵廠、 煉鋼廠等，學(xué)生缺乏安全意識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，下廠實(shí)訓(xùn)和真實(shí)的生產(chǎn)實(shí)踐受到限制，如何在專業(yè)教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力的訓(xùn)練突出重要性。解決上述問(wèn)題的主要方式就是采用鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，不但可以使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)就能親身體會(huì)到企業(yè)的環(huán)境，了解鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備情況，認(rèn)識(shí)各種生產(chǎn)設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)，加深了理論知識(shí)了理解；同時(shí)也能使學(xué)生通過(guò)親自動(dòng)手操作，參與生產(chǎn)過(guò)程，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和生產(chǎn)操作能力，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的分析、解決能力和獨(dú)立操作能力。這樣就促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量和效果的提高，解決了生產(chǎn)企業(yè)安全問(wèn)題，鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)是冶金類傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)不斷探索的必經(jīng)之路。

（4）鋼鐵認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為課程開(kāi)發(fā)提供基地資源。教師在認(rèn)知實(shí)訓(xùn)的教學(xué)過(guò)程中，可以不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出課程開(kāi)發(fā)及軟件升級(jí)的建議和意見(jiàn)，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)軟件更貼近生產(chǎn)實(shí)際，保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際內(nèi)容的一致性。在鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，專業(yè)教師深入企業(yè)調(diào)研，與企業(yè)技術(shù)人員共同開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，進(jìn)行專業(yè)課程的開(kāi)發(fā)，專業(yè)教師在企業(yè)調(diào)研中收集了大量的教學(xué)資源材料，將企業(yè)的生產(chǎn)任務(wù)用于教學(xué)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，使教學(xué)內(nèi)容更豐富、實(shí)用，教學(xué)目標(biāo)更具有針對(duì)性。實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效果更好，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣更濃，確實(shí)起到了提高教學(xué)效果的作用。由于學(xué)校與企業(yè)的密切合作，企業(yè)為學(xué)校的教學(xué)提供資源、案例，教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象，而且不斷更新，為冶金類專業(yè)的一體化教學(xué)改革打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的教學(xué)分析

3.1 仿真教學(xué)的替代性

鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是模擬生產(chǎn)實(shí)際的教學(xué)軟件，雖然能夠再現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)際，但缺乏現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的操作靈活性和生產(chǎn)突發(fā)事故的不可預(yù)見(jiàn)性，仿真的效果也局限于教學(xué)而已，不能完全替代生產(chǎn)實(shí)際。認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是鋼鐵生產(chǎn)流程的簡(jiǎn)單組合，設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)滯后于生產(chǎn)，工藝和設(shè)備的先進(jìn)性不能充分體現(xiàn)。

3.2 仿真實(shí)訓(xùn)條件需要持續(xù)的更新

隨著冶金企業(yè)的新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)、新材料的不斷更新和改進(jìn)，要求鋼鐵認(rèn)知系統(tǒng)的設(shè)計(jì)版本和技術(shù)也要不斷更新、加強(qiáng)和完善。因此，學(xué)校應(yīng)緊跟企業(yè)發(fā)展的速度和更新改造的發(fā)展情況，不斷更新、升級(jí)、完善仿真實(shí)訓(xùn)軟件，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)硬件建設(shè)，同時(shí)提高教師的專業(yè)技能和操作指導(dǎo)能力，培養(yǎng)現(xiàn)場(chǎng)操作能力強(qiáng)的“雙師型”教師團(tuán)隊(duì)，教師能夠進(jìn)行專業(yè)理論教學(xué)和指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，不斷豐富實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼鐵生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能夠補(bǔ)充理論教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，通過(guò)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以將仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)與專業(yè)課程教學(xué)融為一體，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際。不僅加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)，滿足冶金企業(yè)對(duì)高素質(zhì)高技能人才的需求，也鍛煉了專業(yè)教師的成長(zhǎng)與提高，促進(jìn)了雙師型教師隊(duì)伍的建設(shè)。