礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)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(yè)實(shí)習(xí)費(fèi)用高、實(shí)習(xí)質(zhì)量難以保證的實(shí)際問題，通過礦物加工虛擬仿真實(shí)習(xí)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)，將校內(nèi)仿真實(shí)習(xí)教學(xué)和現(xiàn)場實(shí)習(xí)緊密結(jié)合起來，可以有效推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與本專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)項(xiàng)目深度融合，拓展實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，延伸實(shí)習(xí)教學(xué)時(shí)間和空間，提高實(shí)習(xí)教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 礦物加工工程;實(shí)習(xí);虛擬仿真實(shí)習(xí)教學(xué)平臺(tái);教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：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(dāng)前礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)存在的問題

礦物加工工程專業(yè)具有實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐性教學(xué)要求高的特點(diǎn)。本專業(yè)要求學(xué)生在四年的學(xué)習(xí)過程中，不僅要掌握扎實(shí)的自然科學(xué)及礦物加工工程科學(xué)理論基礎(chǔ)，還需要進(jìn)行實(shí)踐能力的鍛煉，具備解決復(fù)雜工程問題的能力，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才能力的需求。而專業(yè)培養(yǎng)方案中的各類實(shí)習(xí)是學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間提高實(shí)踐能力的主要學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。

目前，山東科技大學(xué)礦物加工工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)主要有認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)。在實(shí)踐教學(xué)過程中，因?yàn)閷I(yè)特點(diǎn)，該專業(yè)實(shí)習(xí)基地距離校區(qū)普遍較遠(yuǎn)，實(shí)習(xí)外出需要租車、住宿，實(shí)習(xí)單位會(huì)收取實(shí)習(xí)管理費(fèi)、帶徒費(fèi)、講課費(fèi)等各類實(shí)習(xí)費(fèi)用，實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)往往開銷較大，實(shí)習(xí)教學(xué)安排也因此受到經(jīng)費(fèi)制約而無法滿足教學(xué)大綱要求，導(dǎo)致實(shí)習(xí)教學(xué)效果難以保證。2004年以來，筆者一直指導(dǎo)本專業(yè)學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)，在專業(yè)實(shí)習(xí)的教與學(xué)方面，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問題表現(xiàn)尤為突出：

1）實(shí)習(xí)時(shí)間較短（特別是認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)），實(shí)習(xí)過程中普遍存在來去匆匆，在車間走馬觀花、走過場的現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)的內(nèi)容一知半解;

2）學(xué)生在初次實(shí)習(xí)時(shí)（認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)）由于沒有專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備而造成學(xué)習(xí)效率低下;

3）受選礦（煤）廠實(shí)習(xí)車間空間所限，學(xué)生在實(shí)習(xí)時(shí)只能看到選廠局部，造成宏觀把握不強(qiáng)，對(duì)選廠及其工藝流程缺乏整體的概念;

4）現(xiàn)場實(shí)習(xí)只能看到設(shè)備外表，而對(duì)設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、工作原理等只能憑想象去了解，對(duì)選廠設(shè)備內(nèi)容學(xué)習(xí)效果不佳;

5）出于安全考慮，學(xué)生對(duì)一些轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備或工段不能近距離觀察;

6）受選礦（煤）廠車間環(huán)境噪音的影響，學(xué)生聽不清指導(dǎo)教師或工人師傅的講解。

基于以上實(shí)習(xí)教學(xué)過程中存在的實(shí)際問題，開展礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新十分必要。為了在有限的實(shí)習(xí)時(shí)間內(nèi)提高實(shí)習(xí)效率，保證實(shí)習(xí)質(zhì)量和實(shí)習(xí)效果，必須改變傳統(tǒng)的單一現(xiàn)場實(shí)習(xí)的教學(xué)模式，而如何采用一種全新的實(shí)習(xí)教學(xué)模式，提高學(xué)生對(duì)設(shè)備和選礦廠工藝流程教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)的積極性，提高實(shí)踐實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，是一項(xiàng)需要深入研究的新課題。

2 礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)改革的基本思路

礦物加工工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新，必須充分利用現(xiàn)代教育手段，尤其是要適應(yīng)教育信息化[1]、教育現(xiàn)代化[2]的發(fā)展趨勢。近幾年，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)風(fēng)靡國內(nèi)高校，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將以往常規(guī)實(shí)驗(yàn)無法開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容轉(zhuǎn)化成虛擬實(shí)驗(yàn)，成為常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可或缺的補(bǔ)充。特別是在化學(xué)化工類[3]、生物制藥[4]、材料科學(xué)與工程[5]、采礦工程[6-7]、工程力學(xué)[8]、機(jī)械類[9]、醫(yī)學(xué)類[10]、機(jī)電類[11]、土木工程類[12]等專業(yè)應(yīng)用廣泛，并且取得較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。以信息技術(shù)推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，可以加快信息技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率與質(zhì)量。

礦物加工工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)與其他專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，目前在國內(nèi)尚處于研發(fā)階段。山東科技大學(xué)礦物加工專業(yè)自2016年開始著手建設(shè)礦物加工工程虛擬仿真實(shí)習(xí)教學(xué)平臺(tái)，仿真對(duì)象涵蓋矽卡巖鐵礦、蝕變巖型金礦以及煤炭三個(gè)行業(yè)的選礦（煤）廠，根據(jù)選礦廠的實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸、工藝流程及車間內(nèi)的設(shè)備布置情況，按照1：1的比例尺完成選廠的三維仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)。仿真系統(tǒng)教學(xué)模塊內(nèi)容緊扣專業(yè)實(shí)習(xí)大綱，具體內(nèi)容包括選廠概況、選廠安全規(guī)程、選廠分車間安全操作規(guī)程、選廠原料性質(zhì)、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(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理、選廠磨礦分選設(shè)備結(jié)構(gòu)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(chǎn)產(chǎn)品指標(biāo)及用途、選廠車間工藝設(shè)計(jì)、選廠整體工藝設(shè)計(jì)。仿真系統(tǒng)部分實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)內(nèi)容如圖1所示。

在具體實(shí)施方面，考慮到目前單一現(xiàn)場實(shí)習(xí)存在的實(shí)際問題，擬將虛擬仿真實(shí)習(xí)教學(xué)和現(xiàn)場實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來，將專業(yè)各類實(shí)習(xí)教學(xué)分解為校內(nèi)模擬仿真和校外實(shí)習(xí)兩個(gè)板塊。

在校內(nèi)利用虛擬仿真實(shí)習(xí)教學(xué)平臺(tái)，根據(jù)實(shí)習(xí)大綱要求，學(xué)生可以通過與現(xiàn)場幾乎相同的虛擬仿真系統(tǒng)初步了解實(shí)習(xí)選廠的基本情況，掌握設(shè)備結(jié)構(gòu)和原理、操作規(guī)范、選礦工藝流程及原料性質(zhì)和產(chǎn)品指標(biāo)等。

學(xué)生校內(nèi)的仿真實(shí)習(xí)在教學(xué)方式上可采用線下與線上（網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)）結(jié)合的方式進(jìn)行。線下主要由學(xué)生根據(jù)教師要求進(jìn)行仿真練習(xí)，熟悉整套仿真系統(tǒng)的使用方法及步驟。而線上主要由礦物加工專業(yè)教師進(jìn)行集中教學(xué)管理、資源管理、考核管理等。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的仿真練習(xí)，利用系統(tǒng)嵌入的PDF素材及Flash等資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并且可以隨時(shí)留下學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題，由專門的線上教師負(fù)責(zé)答疑。教師可根據(jù)具體的需要進(jìn)行線上的仿真考試，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和學(xué)習(xí)效果，考查內(nèi)容包括仿真軟件的使用情況、使用時(shí)間等內(nèi)容，由此可督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也作為平日成績考核的依據(jù)。

在校內(nèi)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)之上，學(xué)生再進(jìn)入現(xiàn)場實(shí)習(xí)。有了校內(nèi)仿真實(shí)習(xí)的經(jīng)歷，學(xué)生進(jìn)入選礦廠學(xué)習(xí)，會(huì)有一種似曾相識(shí)的感覺，按照實(shí)習(xí)大綱要求，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)選廠的工藝流程特點(diǎn)分組分段實(shí)習(xí)。這樣可以基本解決因教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足而無法保證實(shí)習(xí)時(shí)間的問題，讓學(xué)生在有限的現(xiàn)場實(shí)習(xí)時(shí)間中最大限度地掌握實(shí)習(xí)內(nèi)容，保證實(shí)習(xí)的質(zhì)量和效果。

3 結(jié)語

將選廠虛擬仿真系統(tǒng)實(shí)習(xí)教學(xué)和校外實(shí)習(xí)緊密結(jié)合起來，學(xué)生利用1：1的選廠虛擬仿真平臺(tái)，通過三維仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬選礦廠生產(chǎn)的真實(shí)現(xiàn)場，可視化并親自參與生產(chǎn)線設(shè)施設(shè)備的識(shí)別與操作，學(xué)習(xí)設(shè)備的工作原理以及全流程生產(chǎn)工藝等實(shí)習(xí)內(nèi)容，可以最大限度地提高對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解以及對(duì)選礦廠的感性認(rèn)識(shí)，提高實(shí)習(xí)效率和質(zhì)量，為以后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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