礦物加工工程專業(yè)實習教學模式改革

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)實習費用高、實習質(zhì)量難以保證的實際問題，通過礦物加工虛擬仿真實習教學平臺建設，將校內(nèi)仿真實習教學和現(xiàn)場實習緊密結(jié)合起來，可以有效推進現(xiàn)代信息技術與本專業(yè)實習教學項目深度融合，拓展實習教學內(nèi)容的廣度和深度，延伸實習教學時間和空間，提高實習教學的質(zhì)量。

關鍵詞 礦物加工工程;實習;虛擬仿真實習教學平臺;教學模式

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：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 當前礦物加工工程專業(yè)實習教學存在的問題

礦物加工工程專業(yè)具有實踐性強，對實習、實驗等實踐性教學要求高的特點。本專業(yè)要求學生在四年的學習過程中，不僅要掌握扎實的自然科學及礦物加工工程科學理論基礎，還需要進行實踐能力的鍛煉，具備解決復雜工程問題的能力，以適應社會對人才能力的需求。而專業(yè)培養(yǎng)方案中的各類實習是學生在校學習期間提高實踐能力的主要學習環(huán)節(jié)。

目前，山東科技大學礦物加工工程專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)中的實習環(huán)節(jié)主要有認識實習、生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習。在實踐教學過程中，因為專業(yè)特點，該專業(yè)實習基地距離校區(qū)普遍較遠，實習外出需要租車、住宿，實習單位會收取實習管理費、帶徒費、講課費等各類實習費用，實習經(jīng)費往往開銷較大，實習教學安排也因此受到經(jīng)費制約而無法滿足教學大綱要求，導致實習教學效果難以保證。2004年以來，筆者一直指導本專業(yè)學生的認識實習、生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習，在專業(yè)實習的教與學方面，發(fā)現(xiàn)以下幾個問題表現(xiàn)尤為突出：

1）實習時間較短（特別是認識實習），實習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，學生對實習的內(nèi)容一知半解;

2）學生在初次實習時（認識實習）由于沒有專業(yè)知識儲備而造成學習效率低下;

3）受選礦（煤）廠實習車間空間所限，學生在實習時只能看到選廠局部，造成宏觀把握不強，對選廠及其工藝流程缺乏整體的概念;

4）現(xiàn)場實習只能看到設備外表，而對設備內(nèi)部的結(jié)構、工作原理等只能憑想象去了解，對選廠設備內(nèi)容學習效果不佳;

5）出于安全考慮，學生對一些轉(zhuǎn)動設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，學生聽不清指導教師或工人師傅的講解。

基于以上實習教學過程中存在的實際問題，開展礦物加工工程專業(yè)實習教學模式的改革和創(chuàng)新十分必要。為了在有限的實習時間內(nèi)提高實習效率，保證實習質(zhì)量和實習效果，必須改變傳統(tǒng)的單一現(xiàn)場實習的教學模式，而如何采用一種全新的實習教學模式，提高學生對設備和選礦廠工藝流程教學內(nèi)容學習的積極性，提高實踐實習教學質(zhì)量，是一項需要深入研究的新課題。

2 礦物加工工程專業(yè)實習教學改革的基本思路

礦物加工工程專業(yè)實習教學模式的改革與創(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，虛擬仿真實驗教學風靡國內(nèi)高校，利用虛擬現(xiàn)實技術，將以往常規(guī)實驗無法開設的實驗內(nèi)容轉(zhuǎn)化成虛擬實驗，成為常規(guī)實驗教學不可或缺的補充。特別是在化學化工類[3]、生物制藥[4]、材料科學與工程[5]、采礦工程[6-7]、工程力學[8]、機械類[9]、醫(yī)學類[10]、機電類[11]、土木工程類[12]等專業(yè)應用廣泛，并且取得較好的實驗教學效果。以信息技術推動實驗教學改革，可以加快信息技術在教學領域中的應用，提高實驗教學的效率與質(zhì)量。

礦物加工工程專業(yè)虛擬仿真實踐教學與其他專業(yè)的虛擬仿真實驗教學相比，目前在國內(nèi)尚處于研發(fā)階段。山東科技大學礦物加工專業(yè)自2016年開始著手建設礦物加工工程虛擬仿真實習教學平臺，仿真對象涵蓋矽卡巖鐵礦、蝕變巖型金礦以及煤炭三個行業(yè)的選礦（煤）廠，根據(jù)選礦廠的實際設計尺寸、工藝流程及車間內(nèi)的設備布置情況，按照1：1的比例尺完成選廠的三維仿真平臺設計。仿真系統(tǒng)教學模塊內(nèi)容緊扣專業(yè)實習大綱，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、選廠破碎車間設備結(jié)構和工作原理、選廠磨礦分選設備結(jié)構和工作原理、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)品指標及用途、選廠車間工藝設計、選廠整體工藝設計。仿真系統(tǒng)部分實習學習內(nèi)容如圖1所示。

在具體實施方面，考慮到目前單一現(xiàn)場實習存在的實際問題，擬將虛擬仿真實習教學和現(xiàn)場實習有機結(jié)合起來，將專業(yè)各類實習教學分解為校內(nèi)模擬仿真和校外實習兩個板塊。

在校內(nèi)利用虛擬仿真實習教學平臺，根據(jù)實習大綱要求，學生可以通過與現(xiàn)場幾乎相同的虛擬仿真系統(tǒng)初步了解實習選廠的基本情況，掌握設備結(jié)構和原理、操作規(guī)范、選礦工藝流程及原料性質(zhì)和產(chǎn)品指標等。

學生校內(nèi)的仿真實習在教學方式上可采用線下與線上（網(wǎng)絡平臺）結(jié)合的方式進行。線下主要由學生根據(jù)教師要求進行仿真練習，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)教師進行集中教學管理、資源管理、考核管理等。學生可以通過網(wǎng)絡平臺進行相應的仿真練習，利用系統(tǒng)嵌入的PDF素材及Flash等資源進行自主學習，并且可以隨時留下學習中發(fā)現(xiàn)的問題，由專門的線上教師負責答疑。教師可根據(jù)具體的需要進行線上的仿真考試，掌握學生的學習動態(tài)和學習效果，考查內(nèi)容包括仿真軟件的使用情況、使用時間等內(nèi)容，由此可督促學生自主學習，提高學生學習的積極性，也作為平日成績考核的依據(jù)。

在校內(nèi)實習的基礎之上，學生再進入現(xiàn)場實習。有了校內(nèi)仿真實習的經(jīng)歷，學生進入選礦廠學習，會有一種似曾相識的感覺，按照實習大綱要求，在教師的指導下，根據(jù)選廠的工藝流程特點分組分段實習。這樣可以基本解決因教學經(jīng)費不足而無法保證實習時間的問題，讓學生在有限的現(xiàn)場實習時間中最大限度地掌握實習內(nèi)容，保證實習的質(zhì)量和效果。

3 結(jié)語

將選廠虛擬仿真系統(tǒng)實習教學和校外實習緊密結(jié)合起來，學生利用1：1的選廠虛擬仿真平臺，通過三維仿真及虛擬現(xiàn)實技術模擬選礦廠生產(chǎn)的真實現(xiàn)場，可視化并親自參與生產(chǎn)線設施設備的識別與操作，學習設備的工作原理以及全流程生產(chǎn)工藝等實習內(nèi)容，可以最大限度地提高對專業(yè)知識的理解以及對選礦廠的感性認識，提高實習效率和質(zhì)量，為以后走上工作崗位打下堅實的基礎。

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