虚拟仿真技术在高职实践教学中的比较优势

李建朝　齐素慈

摘要：随着科学技术的不断发展进步，虚拟现实的仿真技术也进入了一个广阔的领域，在现代教育信息化技术迅猛发展的推动下，国家对职业人才培养质量的要求更深层次，也渐渐的取代了传统教育模式中的手段方法与墨守成规的教育风格。新的仿真技术已被职业院校引入教学计划中，从而达到教学的需求和培养高质量高素质人才的要求。钢铁冶金行业是一个高温、高危、高污染、高能耗的行业，这些特点决定了专业课程在校内开展专业实践训练难以实现。因此，研究如何将虚拟仿真技术应用到专业课程教学中，改革以往的教学模式、教学内容、教学方法和手段已势在必行。

关键词：虚拟；仿真技术；冶金；教学

虚拟仿真技术在百度百科上定义又称虚拟现实技术或者模拟技术，就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术，是20世纪80年代新崛起的一种综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等。它由计算机硬件、软件及传感器构成。三维信息虚拟环境，逼真模拟现实世界甚至不存在的物体和环境，人可在此环境里亲自操作，自然地与虚拟环境进行交互。虚拟的仿真技术是一门新兴起的高技术，由于其逼真的作业环境、可重复性操作、无耗材等优点，近年得到迅速的发展，应用于军事、航空、机械制造等国家多个领域，甚至现在被职业院校引入教学中，如武汉军械士官学校，开发了模拟软件在计算机操作课程中的应用；石家庄职业技术学院利用仿真技术对化工自动化实践教学进行了改进，改革后的教学过程在仿真实训室进行，多媒体教学和仿真上机同步进行，将理论教学和实践教学同步进行；其他多所高职院校对计算机、自动化、建筑等专业的部分课程教学方式改革或软件具体应用进行了研究和探讨。但就目前而言，对于冶金专业的虚拟仿真技术的运用还是非常少的，无论是实践还是参考文献上。本文将从以下几点浅谈虚拟仿真技术在高职实践教学中的优势，尤其对于冶金专业而言。

一、教学模式的革新

（一）实践基地建设的必要

高职院校的学生在文化基础上弱与科班生，理解能力差，动手能力不强，尤其对于冶金专业的高职生动手的机会不多。传统的教育模式以传授课本知识为主，对于不易理解的内容教师也无法做现实中的展示，只能在一知半解中继续学习继续毕业，对于冶金行业人才的需求却无法满足，学生也无法专业上就业。邓小平曾经说过"实践是检验真理的唯一标准"，因此，引进虚拟的仿真技术，建设实践教学基地，可以让学生犹如身临其境般体验冶金的设备、生产工艺、控制流程等，加强学生学习的积极性，提高动手能力，将实训从理论中剥离，锻炼学生的职业技能，为冶金企业人才的空缺培养人才。

（二）教学团队的组建

引进虚拟仿真技术的教学模式，在教学团队上便无法聘用只会照课本念书的老师，而是熟悉冶金"铁-钢-铸-轧"全部工艺流程且熟练操作由计算机应用技术、数字自动控制技术、视频图像技术、实践生产技术融合一体的3D仿真技术平台软件。在条件允许的情况下，可外聘冶金企业生产的人才到校授课，更贴切岗位工作内容，及时解决学生的疑惑。也可以适当聘请专家开设讲座，适当传授更高层次的冶金知识和管理知识，提高学生的思想高度。

（三）实践有场所

所有的知识终归需要回归到实践中才有价值。学生在整个学期中学到的冶炼知识，在期末中由学校推荐到钢铁企业中实习，在实战中锻炼，便于及时加强的课堂上忽略的环节以及纠正理解有误的知识点，提到学生的动手能力，为社会培养高质量人才。

二、虚拟仿真技术软件平台的搭建

在教学革新的模式中，必定需要仿真软件的辅助教学。建设虚拟的仿真软件，首先要配套的技术设施，如计算机应用技术、数字自动控制技术、视频图像技术、实践生产技术等。其次，冶金生产中涉及到的工艺流程，造渣、出渣、熔池搅拌、电炉底吹、熔化期、氧化脱碳期、精炼期、还原期、钢液搅拌、钢包喂丝等等环节，都有一定时间和量的要求。可以引进湿法炼锌仿真软件，用于锌精矿氧化焙烧工序、中性浸出工艺、热酸浸出工艺、沉铁工艺等；铝业金仿真软件，用于氧化铝生产工艺；钢铁生产仿真软件，用于炼铁、炼钢、轧钢的流程工艺。冶金行业涉及的三大金属--钢、铁、铝，在高职院校的虚拟仿真软件搭建里，分工种仿真实训，贴切现实的直观操作便于学生对每道工艺的设备运作状态观摩、监控，引进以上几种亦校亦生均受益匪浅。

在理论课教学中利用虚拟仿真技术软件创设学习情景，优化整合教学内容，培养学生专业技能的操作能力、创新能力与实际应用能力，有效提升专业教学效率与质量。理论联系实际，对接钢铁企业冶炼实际生产，提高学生的职业能力和就业竞争力。

三、拓宽学习渠道

（一）学校网络资源覆盖

学校搭建的虚拟仿真技术软件在课堂上用于学生学习、操作，在课堂外也应开放平台的使用。课堂上教师的授课针对的是全体学生，会有个别学生不理解的情况，课堂介绍后可以在软件平台上继续模拟操作，一步步的理解知识点并熟练实践操作。为保证学校资源的不外泄，可以统一身份管理平台，在校园内外网设立身份验证，每位本校冶金专业的学生注册绑定认证一个账号，非本专业或非本校学生没有权限进入，建立安全的储存机制，保证学校平台资源与学生信息的安全管理。同时，还建立交流、论坛版块，安排固定时间老师在线，便于学生在课堂上不敢提问的问题得到解决，让学生学习抽象的专业更有兴趣。利用网络模拟虚拟仿真软件和沟通平台进行教学改革与实践训练，实现学生与生产现场零距离对接，沟通及时能解惑，培养全方位的职业人才。

（二）开设模拟比赛

检测学生在学习的结果，并且还起激励肯定作用，最好的方式在于组织模拟大赛。利用仿真软件进行冶金技术专业课程评价体系改革，组织炼钢、连铸等模拟生产大赛。组织系级、校级冶金虚拟炼钢赛，选出拔尖学生，推荐参加“星科杯”全国冶金院校虚拟炼钢技能大赛，此大赛于去年开始举办第二届，全国九家冶金类职业技术院校，18支代表队参加了本次比赛，由此可看出国家对虚拟仿真技术在高职院校中的重视程度。无论系级、校级，甚至全国性大赛，比赛的项目主要为建筑用高强度结构钢的虚拟仿真冶炼，使用智能开发的“钢铁生产仿真实训系统”，通过生产计划管理系统下达计划指令，按真实炼钢环境下对应的时间实现从投料到出钢水冶炼生产的全部流程，期间完成预先设置的各种异常工况的考核。

全方位的冶金生产仿真模拟大赛一方面为检验学生的学习成果，一方面为培养国家职业技术人才，对于职业院校而言，提高办学质量、教学效率和教学的质量，增强院校名气，加大入学率、就业率，培养高素质的科技人才，为冶金技术行业培养新型“造血细胞”。

冶金行业特点决定了高职院校在校内实训教学困难，传统的教学注重理论讲授，忽略学生抽象思维的理解能力及动手能力，而高职院校的学生基础弱，底子薄，理解程度浅，动手能力差，职业素质低。采用虚拟仿真技术，以真实的工作环境和工作任务为载体，再现冶炼企业中生产与控制界面，融合生产与过程参数处于动态、变化规律，实现与生产企业就业岗位的零距离对接，直观性强、安全性好，对学校而言具有绝对的优势。优势的建立体现在教学模式革新独特、仿真技术软件平台的搭建、学习渠道的拓宽上。

入虚拟仿真技术，在冶金技术专业课程中，将专业课程内容、教学方法和教学手段进行改革，加强课程的实践环节，培养学生专业技能的操作能力、创新能力与实际应用能力。

利用网络模拟虚拟仿真软件和数字化虚拟生产系统平台进行教学改革与实践训练，有效提升专业教学效率与质量，实现学生与生产现场零距离对接，培养全方位的职业人才。

课程的改革可以为全国冶金技术专业的课程改革提供重要的参考方向，同时为其他院校课程改革提供良好的参考价值，将有很高的应用和推广价值。

参考文献：

[1]尹立孟 ，朱光俊， 万新 ，张明远.钢铁生产虚拟仿真实验教学的建设与思考.《重庆科技学院学报：社会科学版》.2014（9）：142.

[2]林忠.仿真软件在高职冶金技术教学中的应用.《教育观察》.2015（5）：4.