摘 要 在培养从事钢铁冶金生产的技术技能型专门人才过程中，由于钢铁冶金行业的高危险性和高成本，冶炼操作技能训练未能真正落到实处，不利于培养学生的实践能力。因此，要将钢铁冶金虚拟仿真系统应用于本专业课程教学环节，对应钢铁冶金生产过程中各核心岗位群合理设置虚拟仿真实训项目，对于钢铁冶金人才岗位操作能力的培养尤其重要。
关键词 高技能人才;实践教学;黑色冶金技术;钢铁冶金虚拟仿真系统
中图分类号：TP391.9 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2019）12-0043-03
Application of Virtual Simulation System of Steel Metallurgy in Training Skilled Talents in Ferrous Metallurgy Field//JIANG Guoqing， HUANG Jing
Abstract In the process of cultivating technical professionals engaged
in the production of iron and steel metallurgy， due to the high risk and
high cost of steel metallurgy industry， the training of smelting opera-
tion skills has not really come to fruition， and the status quo is not conducive to cultivating students’ practical ability. For this reason， we apply the virtual simulation system of steel metallurgy to the tea-
ching link of the major courses. Given the core posts in the process of production of steel metallurgy， it is particularly important for the development of talents’ operation skills in steel metallurgy field to set up virtual simulation training projects.
Key words skilled talents; practice teaching; ferrous metallurgy field;
virtual simulation system of steel metallurgy
1 引言
黑色冶金技術专业培养的是从事钢铁冶金生产一线的操作、管理岗位高技能人才，能很好地完成冶炼操作控制任务。当今的钢铁冶金生产控制已逐步由计算机控制取代经验控制，一键式冶炼及智能化冶炼必将成为必然。因此，黑色冶金技术专业所培养的学生必须能通过人机界面对话，操作计算机完成冶炼生产的操作控制。
但由于钢铁冶金行业的高温、高危和高成本，实习企业都不允许学生动手操作，本专业学生对冶炼实践操作技能训练不能落到实处，这是黑色冶金技术专业高技能人才培养过程中公认的不可逾越的壁垒。冶炼操作技能训练的缺失，势必造成学生上岗时间的延长，有悖于企业所提出的“下得去、上手快、留得住”的用人要求。
针对上述存在问题，在专业学习情境设计及教学组织中提出营造一个与现代钢铁企业内冶炼生产一线工艺控制相似或相近的环境，并能在和现场一样的主控操作电脑上完成日常的冶炼操作控制及处理异常冶炼事故的技能训练，使毕业生进入企业能迅速地适应企业岗位需求。
2 钢铁冶金虚拟仿真系统功能分析
利用虚拟仿真技术构建的钢铁冶金教学系统，以现代钢铁企业实际生产为依据，通过网络通信，实现虚拟场景与设备的完全互动，符合现场的冶炼过程的设备检查、操作及工艺控制训练，使练习者更加深刻地了解冶金生产的被控对象、控制效果及生产工艺，在模拟现场生产实景的全真操作界面上反复操作设备，调整冶炼工艺控制参数，不断地提高冶炼操作技能。学生无论是在理论知识学习、创新能力培养，还是积累经验、技能训练等方面，都可以得到极大的锻炼和提高。
该系统附带的生产现场实景3D漫游平台能让练习者多角度、全方位地认识了解冶金生产工艺过程，车间布置及设备结构。
该系统能对一个完整的冶炼生产的准备、过程操作与控制、异常工况等环节的完成情况进行评价考核，对最终的冶炼操作结果进行成绩评定和成果展示，符合国家职业技能鉴定的规范。
3 钢铁冶金虚拟仿真系统在专业人才培养中的应用
应用于专业核心课程的项目化教学改革
1）炼钢生产技术项目化教学设计。基于企业转炉炼钢真实生产过程和岗位工作任务，创新虚拟+真实的实训教学模式，从而选取合理的教学内容。按照“每个钢种冶炼项目都是一个完整的冶炼过程，由简单到复杂”的原则来选取设计教学项目：Q235钢的冶炼→ML08Al钢的冶炼→70#钢的冶炼。教学内容：原料条件分析及准备→装料操作→造渣操作→供氧操作→过程与终点控制→脱氧合金化操作。
2）利用钢铁冶金虚拟仿真系统实施项目化教学。打破传统的教学组织模式，在校内仿真实训室+企业现场间切换教学时空，运用全真+仿真相融合的教学模式，学生利用虚拟仿真系统由简单→复杂，依次完成三个项目的冶炼工作步骤。但工艺控制内容在改变，在理论知识与技能训练的一体化中，通过不断地重复比较，有效地提高学生专业理论知识和岗位操作技能的掌握。
在虚拟仿真实训室中教学做一体教学中，有效地调动学生学习钢铁生产设备、工艺流程和操作控制要点的积极性，在与生产现场完全相同的虚拟仿真操作界面下完成炼钢生产的冶炼操作步骤，发现问题、主动探究、互相讨论，不断地改进优化工艺控制参数，如此反复，工艺控制水平及操作技能不断提高。
创新实践教学环节的组织模式和考核评价方式
1）利用炼钢虚拟仿真系统创新虚拟+真实的实训教学模式。炼钢虚拟仿真系统附带的生产现场实景、3D漫游平台，改变了冶金技术专业实习实训组织模式。在课程教学中，在炼钢虚拟仿真系统+企业现场间切换教学时空，运用全真+仿真相融合的教学模式，全方位多角度地认识与了解炼钢生产工艺过程与操作控制、车间布置及设备结构，变走马观花式企业参观+教师讲解的认知实习模式为学校教师讲解+企业参观+3D漫游，变企业中安全区域内远距离观察师傅操作的专业实习、取证实训模式为企业熟悉现场工作任务及过程+校内虚拟炼钢强化训练。
2）利用虚拟仿真系统改进职业资格鉴定考核模式。利用虚拟仿真的评分系统对完成一炉钢的冶炼的生产准备、冶炼过程操作与控制、异常工况处理等环节的完成情况进行成绩评定，变口试、笔试或回答的技能鉴定考核模式为虚拟炼钢后系统根据冶炼结果自动评分。
通过改进创新后，实习效果显著增强，有效培养了学生的动手能力和岗位操作技能，本专业学生在历年代表学校参加全国冶金行业职业院校学生技能竞赛中均取得个人及团体的较好名次。该仿真系统鉴定效果显著，获得企业及省职业技能鉴定中心的肯定和好评。由于具有在校期间练就的较扎实的岗位操作技能，毕业生到企业能很快地在冶炼一线关键岗位上独当一面，真正实现“下得去、上手快、留得住、用得上”，良好的职业岗位操作技能和综合素质得到用人单位的好评。
助推专业教师的实践操作能力和教改能力提升 钢铁冶金虚拟仿真系统在专业理论教学和实践教学中的应用，有效地推动了专业教师的能力提升。在这套虚拟仿真系统的引进使用过程中，专业教师全程参与调研、技术方案的制订、论证、设备及软件的安装调试、系统软件的培训，非教学外能力得到拓展。并且为了更深刻地了解掌握工艺控制对冶煉结果及成本的影响，很好使用钢铁冶金虚拟仿真系统完成教学，驱动教师主动利用业余时间进入企业一线岗位调研学习，在实训室内操作练习，通过不断地训练及总结，教师的专业知识理论水平和实践操作能力得到提升。同时，利用钢铁冶金虚拟仿真系统进行课程项目化教学改革，对教学内容的重构和教学项目的选择及设计也是一个再认识、再学习的过程，教师的教育教学理念得到更新，教学水平、教改科研能力、现代信息技术应用能力、教学组织能力显著提高，教师得到快速成长。
驱动完善了实训条件，提升了实训内涵品质 从炼钢虚拟仿真系统应用于炼钢生产技术课程教学改革及炼钢岗位操作技能培养所取得显著成效可以看出，钢铁冶金虚拟仿真系统的应用将会促进冶金类人才培养模式的变革。为此，相继补充炼铁虚拟仿真系统、连铸虚拟仿真系统，逐步补齐完善钢铁冶金虚拟实训系统，更好地再现冶金生产现场实境及提高教师理实一体的教学质量。
同时，专业教师针对昆明工业职业技术学院黑色冶金技术专业所服务的云南及周边区域的钢铁冶金行业企业特点，结合钢铁冶金虚拟仿真系统的功能，开发了适用于学生及企业员工培训鉴定的实训项目，丰富了实训教学资源。并对钢铁冶金虚拟仿真系统进行功能的二次开发，利用互联网技术，可以满足学生、企业员工及社会人员随时随地进行冶金相关知识学习及冶炼操作技能训练，提升钢铁冶金仿真系统在实训教学中的内涵及品质。
拓宽服务面，提高服务能力 鉴于钢铁冶金虚拟仿真系统在冶炼各核心岗位操作技能培养上所具有的实效性，并且可以实现提升动手能力和解决实际问题能力，昆钢及周边冶金企业对虚拟仿真实训系统十分认同，凡涉及冶金岗位的工种培训及技能鉴定等工作，都主动委托要求昆明工业职业技术学院教师利用这套系统来完成培训鉴定。与此同时，冶金技术专业教师还搭借钢铁冶金虚拟仿真系统积极开拓服务市场，提高服务质量，努力解决好较远地区钢铁企业来校培训鉴定存在的工学矛盾，主动到红河及玉溪等地的钢铁企业进行钢铁冶金虚拟仿真系统远程操作训练指导的测试并取得成功，得到企业的一致好评，为更好地服务较远地区的钢铁企业职工培训及鉴定工作奠定良好的基础。
4 结语
总之，钢铁冶金虚拟仿真系统在黑色冶金技术专业人才培养应用实践中，解决了以往专业课理论脱离实际的矛盾，为学生提供生动、逼真的学习环境，让学生身临其境地操作，不断发现问题并解决问题，使该专业毕业生无论是对知识的掌握，还是对岗位的理解和操作水平，都有了长足进步，职业素养及综合能力有了很大提高，无论是教学、实训，还是技能鉴定及技能大赛，均获得良好的效果，为冶金技术专业及相关的专业群创新人才培养，探索出一条行之有效的途径。
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