鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)在高職教學中的應用

李淑清

（遼寧冶金職業(yè)技術學院，遼寧本溪 117002）

遼寧冶金職業(yè)技術學院是遼寧省唯一一家冶金類職業(yè)院校，開設以冶金技術、軋鋼工程技術、材料成型技術等冶金類專業(yè)為主，學生就業(yè)主要面向大型鋼鐵企業(yè)。為了滿足地方經(jīng)濟社會發(fā)展和冶金產(chǎn)業(yè)結構調整，緊密跟蹤冶金工業(yè)行業(yè)發(fā)展動態(tài)和企業(yè)人才需求，培養(yǎng)學生的實踐動手能力和現(xiàn)場操作能力，學院利用國家專業(yè)建設資金，建設了鋼鐵生產(chǎn)認知系統(tǒng)，使學生不進工廠就能實際了解鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)和操作過程，通過親自動手，鞏固所學知識。解決了學生下廠實踐安全問題，降低了教學成本，提高了教學質量，使教學更有針對性、時效性和先進性。

1 鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)平臺

1.1 鋼鐵生產(chǎn)認知實訓軟件

鋼鐵生產(chǎn)認知實訓軟件是國內山東星科軟件開發(fā)有限公司開發(fā)的適應現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)和院校培訓的一套虛擬仿真實訓系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)以國內某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)實際的相關設備為基礎，涵蓋了燒結、煉鐵、煉鋼、熱軋、冷鋼生產(chǎn)五個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的現(xiàn)場生產(chǎn)中的技術參數(shù)、實際操作、生產(chǎn)中所遇到的實際問題，以及考核標準進行編制的模擬軟件。該系統(tǒng)應用高仿真度的3D 技術，完全模擬冶金廠區(qū)原貌，輔以文字，語音講解，二三維動畫，現(xiàn)場照片與視頻，令使用者在操作該系統(tǒng)時僅通過鼠標、鍵盤的控制，就能夠以第一人稱視角多角度、全方位的在工廠、車間內查看，采用“宏觀廠區(qū)環(huán)繞”和“三維廠區(qū)漫游”兩個模式，學習各項內容，直觀認識冶金流程，全視角地展示了現(xiàn)場設備器械與結構工藝。令使用者身臨其境的學習冶金相關知識。

（1）燒結仿真認知系統(tǒng)。內容包括原料配料系統(tǒng)、混料配料系統(tǒng)、燒結系統(tǒng)和成品系統(tǒng)。鼠標滾輪可前后調整視角；認知燒結生產(chǎn)的發(fā)展、燒結工藝流程、原料準備、原料加工、上料系統(tǒng)、配料工藝、原料配料設備、混料系統(tǒng)、成品系統(tǒng)、燒結破碎篩分系統(tǒng)、燒結礦的整粒系統(tǒng)。學生可在專業(yè)教師的指導下，進行混合料的配制、造球、燒結、焙燒控制、冷卻控制、成品檢驗等技能的訓練，具有真實的生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)工藝。

（2）煉鐵仿真認知系統(tǒng)。認知內容包括高爐總體認知、爐型、爐襯、高爐鋼結構、高爐冷卻、高爐基礎、渣鐵系統(tǒng)、出鐵過程、渣鐵分離、鐵水去向、爐渣去向、中止出鐵、爐頂裝料設備、高爐送風認知、鼓風機、冷熱風送風管路、熱風爐、風口送風裝置、煤氣處理認知、重力除塵、布袋除塵、噴吹煤粉、原煤儲運、煤粉制備、煤粉噴吹、主控室、上料系統(tǒng)。

（3）煉鋼仿真認知系統(tǒng)。認知內容包括鐵水預處理設備與工藝、氧氣轉爐煉鋼設備與吹煉工藝、LF 精煉、RH 精煉設備與工藝、連續(xù)鑄鋼設備與工藝。學生可進行煉鋼的裝料操作、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）熱連軋仿真認知系統(tǒng)。認知內容包括加熱爐、粗除鱗、粗軋、飛剪、精除鱗、精軋、冷卻、卷取、噴印等設備的現(xiàn)場視頻、動畫、照片、圖紙、參數(shù)規(guī)格、設備特點以及工作原理。

學生通過對操作臺和設備進行操作，完成熱連軋的生產(chǎn)模擬，軋制出目標產(chǎn)品。使用者反復使用軟件，對設備的生產(chǎn)過程不斷熟悉，提高操作熟練程度和準確度，鍛煉使用者分析問題和解決問題的能力。

（5）冷軋仿真認知系統(tǒng)。認知內容包括酸洗入口、開卷、切頭、焊接、光整、酸洗出口等設備與工藝。具備真實的生產(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)學生生產(chǎn)準備、設備點巡檢、上卷操作、卸卷操作、換輥預調、控制臺操作、軋制過程調整、生產(chǎn)事故處理、產(chǎn)品檢驗處理、生產(chǎn)組織協(xié)調、工藝改進等操作能力。還可開展冷軋生產(chǎn)技術培訓和技術開發(fā)，可對學生、 企業(yè)的技術人員和操作人員進行冷軋生產(chǎn)的職業(yè)技能鑒定。

1.2 硬件條件

鋼鐵生產(chǎn)認知實訓實驗室和現(xiàn)場三維動漫實驗室，配備計算機、服務管理器和網(wǎng)絡交換機等硬件。為了提高培訓和實踐效果，還配備而來多媒體教學和演示的設備。鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)可用于非冶金類專業(yè)學生校內認知實習教育環(huán)節(jié)，也可用于冶金技術、軋鋼工程技術等冶金類專業(yè)課程的實訓教學環(huán)節(jié)。滿足各專業(yè)學生的理論學習與技能訓練的要求，滿足國內一流的冶金類專業(yè)的校內實習基地的要求。

2 鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)在高職課程教學中的應用

（1）鋼鐵生產(chǎn)認知為冶金生產(chǎn)認知系統(tǒng)，是基于三維動畫、 虛擬現(xiàn)實技術為基礎開發(fā)的第一人稱仿真認知學習系統(tǒng)。使用者與學校教學緊密結合，著重展現(xiàn)課本中無法展現(xiàn)或難以理解的內容。純三維的交互界面，仿真度高，在保持高自由度的前提下，具備流暢、簡潔的操作工藝，具有完整的冶金工藝流程，包含的知識面廣。全程文字語言解說，輔以二、三維動畫及現(xiàn)場照片與視頻，高度還原冶金廠區(qū)，對于現(xiàn)場危險系數(shù)較高的區(qū)域也能進行詳細認識，能夠顯示各種不同的異常工作狀況，更好地達到教與學的目的。

（2）在教學計劃的制定中，引入鋼鐵生產(chǎn)認知課程，提高了高職教學的效率，縮短了學生學習知識和了解生產(chǎn)的時間。尤為重要的是，學生可以直觀的，一目了然地了解生產(chǎn)情況，認識冶金各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝流程和設備結構，然后在講到具體的知識點時，再結合鋼鐵生產(chǎn)實訓系統(tǒng)進行重點講解，有利于學生更加形象、深刻的理解知識內容。利用實訓軟件系統(tǒng)使學生如同深入現(xiàn)場，學習、教學、操作于一體，達到教學、實訓事半功倍的效果，提高了理論和實訓教學質量。非冶金類如機械、電氣、焊接、汽修等專業(yè)的學生，開設的課程是單一的，不連貫的，缺乏系統(tǒng)專業(yè)的學習與訓練，學習鋼鐵生產(chǎn)認知系統(tǒng)后，對鋼鐵生產(chǎn)的整個流程進行全面、系統(tǒng)的了解，有助于理解本專業(yè)課程在計劃中的地位，加深對專業(yè)學習的熱愛。冶金類如冶金技術、軋鋼工程技術、材料成型與控制技術等專業(yè)的學生，通過認知冶金生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)的設備、工藝、參數(shù)、產(chǎn)品、相互影響與關聯(lián)，有利于后續(xù)對專業(yè)課的理解，知識更系統(tǒng)、連貫、全面。

（3）采用鋼鐵生產(chǎn)認知實訓教學系統(tǒng)，不僅可以作為理論教學的輔助設備，而且能夠訓練學生的生產(chǎn)操作技能。冶金類專業(yè)課程大部分都采用理論教學為主的講授形式，教學內容枯燥，不能引起學生的注意力和學習興趣，教學內容與生產(chǎn)實際脫節(jié)，由于冶金企業(yè)主要體現(xiàn)為環(huán)境惡劣、 安全系數(shù)比較低的燒結廠、 煉鐵廠、 煉鋼廠等，學生缺乏安全意識和現(xiàn)場生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，下廠實訓和真實的生產(chǎn)實踐受到限制，如何在專業(yè)教學中加強學生的動手能力的訓練突出重要性。解決上述問題的主要方式就是采用鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)，不但可以使學生在實訓室內就能親身體會到企業(yè)的環(huán)境，了解鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝和設備情況，認識各種生產(chǎn)設備的組成結構，加深了理論知識了理解；同時也能使學生通過親自動手操作，參與生產(chǎn)過程，提高學生的動手能力和生產(chǎn)操作能力，加強了學生對生產(chǎn)實際問題的分析、解決能力和獨立操作能力。這樣就促進了教學質量和效果的提高，解決了生產(chǎn)企業(yè)安全問題，鋼鐵生產(chǎn)認知實訓是冶金類傳統(tǒng)專業(yè)實訓教學不斷探索的必經(jīng)之路。

（4）鋼鐵認知實訓系統(tǒng)為課程開發(fā)提供基地資源。教師在認知實訓的教學過程中，可以不斷發(fā)現(xiàn)問題，提出課程開發(fā)及軟件升級的建議和意見，不斷豐富教學內容，促進軟件更貼近生產(chǎn)實際，保證實訓教學內容與生產(chǎn)實際內容的一致性。在鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)的項目建設過程中，專業(yè)教師深入企業(yè)調研，與企業(yè)技術人員共同開發(fā)實訓項目，進行專業(yè)課程的開發(fā)，專業(yè)教師在企業(yè)調研中收集了大量的教學資源材料，將企業(yè)的生產(chǎn)任務用于教學項目的開發(fā)，使教學內容更豐富、實用，教學目標更具有針對性。實訓教學的效果更好，學生學習興趣更濃，確實起到了提高教學效果的作用。由于學校與企業(yè)的密切合作，企業(yè)為學校的教學提供資源、案例，教學內容生動形象，而且不斷更新，為冶金類專業(yè)的一體化教學改革打下了堅實的基礎。

3 鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)的教學分析

3.1 仿真教學的替代性

鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)是模擬生產(chǎn)實際的教學軟件，雖然能夠再現(xiàn)生產(chǎn)實際，但缺乏現(xiàn)場生產(chǎn)的操作靈活性和生產(chǎn)突發(fā)事故的不可預見性，仿真的效果也局限于教學而已，不能完全替代生產(chǎn)實際。認知實訓系統(tǒng)是鋼鐵生產(chǎn)流程的簡單組合，設備結構和工藝參數(shù)滯后于生產(chǎn)，工藝和設備的先進性不能充分體現(xiàn)。

3.2 仿真實訓條件需要持續(xù)的更新

隨著冶金企業(yè)的新工藝、新設備、新技術、新材料的不斷更新和改進，要求鋼鐵認知系統(tǒng)的設計版本和技術也要不斷更新、加強和完善。因此，學校應緊跟企業(yè)發(fā)展的速度和更新改造的發(fā)展情況，不斷更新、升級、完善仿真實訓軟件，加強實訓硬件建設，同時提高教師的專業(yè)技能和操作指導能力，培養(yǎng)現(xiàn)場操作能力強的“雙師型”教師團隊，教師能夠進行專業(yè)理論教學和指導實訓教學，不斷豐富實訓教學內容和開發(fā)實訓教學項目，完成實訓任務。

4 結語

鋼鐵生產(chǎn)認知實訓系統(tǒng)能夠補充理論教學，加強實訓教學，通過認知實訓系統(tǒng)，可以將仿真實訓教學與專業(yè)課程教學融為一體，真正做到理論聯(lián)系實際。不僅加強了對學生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)，滿足冶金企業(yè)對高素質高技能人才的需求，也鍛煉了專業(yè)教師的成長與提高，促進了雙師型教師隊伍的建設。