網絡煉鋼平臺在冶金工程專業實踐教學中的應用
——以湖北理工學院為例

雷家柳，陳 躍，徐先鋒，付勇軍

(湖北理工學院 材料科學與工程學院，湖北 黃石 435003)

如何將新思想、新知識、新技術融入到實踐教學課程體系中，以突出對學生實踐創新能力的培養，是地方應用型高校必須面對的課題。冶金工程專業具有很強的應用性和實踐性，僅通過理論教學無法滿足該專業的應用型人才培養要求。結合地方經濟發展特點，湖北理工學院于2014年開辦冶金工程專業，于2015年開始面向全國招生。湖北理工學院冶金工程專業的人才培養，既要重視理論知識培養，也要重視學生實踐能力的培養。因此，在教學過程中如何實現課堂知識與生產實踐的有效融合，對于專業人才的培養意義重大。

1 實踐教學存在的問題

湖北理工學院冶金工程專業實踐教學過程中存在的突出問題如下：①由于是新開辦專業，實驗室設備還不完善，無法滿足基礎實驗的教學要求；②實習基地無法達到生產實習和畢業實習的要求；③目前湖北理工學院冶金工程專業的培養模式主要借鑒其他冶金院校的已有模式，缺乏創新；④目前冶金工程專業青年教師主要來源于高校，缺乏生產實踐和工程設計經驗。

2 世界鋼鐵大學網絡煉鋼平臺簡介

計算機科學的興起帶動了仿真模擬在各學科領域中的應用，也給高等教育的實踐教學模式帶來了變革。將世界鋼鐵大學網站引入到湖北理工學院冶金工程專業的模擬實習平臺，不僅有利于減少經費投入，促進實踐教學模式改革，也有利于解決我校冶金工程專業在實踐教學環節所面臨的難題。

世界鋼鐵大學網絡煉鋼平臺(http://www.steeluniversity.org)由國際鋼鐵協會和英國利物浦大學共同創立，所有資源免費開放，包含了現代鋼鐵冶煉主要工序的多個模擬平臺。其以與鋼鐵冶煉理論相關的熱力學、動力學及反應工程學為基礎，將理論知識和生產實際緊密融合，操作簡捷，模擬性強，可有效彌補冶金工程實踐教學過程中的不足，將專業知識應用于生產實踐。因此，基于世界網絡煉鋼平臺建立湖北理工學院網絡煉鋼模擬實習平臺，改變傳統實踐教學模式，開展冶金工程實踐操作教學，有利于學生實踐創新能力的培養，更有利于應用型高校人才培養目標的實現。

3 網絡煉鋼平臺在實踐教學中的重要性

由于鋼鐵冶煉設備龐大，冶煉工藝復雜，課堂教學與參觀實習相結合的傳統教學方式難以讓學生充分認識和掌握專業知識。實驗教學也面臨著原材料和能源消耗大的問題，并且實際操作過程中，由于安全、污染物、危險品等因素，實驗步驟簡化，甚至是純粹的演示性實驗，對提高學生的實踐動手能力極為不利[1-2]。此外，實驗設備的數量和更新速度無法滿足實踐教學的需求，可供選擇的實驗項目也不能完全滿足實踐教學的需要。由于冶金行業的生產工藝復雜、設備龐大等，學生的實習過程也僅僅是見習參觀。有些企業基于生產安全考慮，禁止學生參與直接操作，甚至拒絕高校學生的實習請求。

生產實習時間較短、學習內容較廣，考慮到場地、人身安全、企業生產任務及實習經費等因素，實習過程往往以指導教師和企業技術人員的講授為主，學生無法直接操作相關冶金設備，參與生產工藝過程。在這種形勢下，實踐教學無法提升學生分析冶金現象、解決實際生產問題的能力，無法保證實踐教學效果，從而導致實踐教學流于形式，嚴重影響了應用型人才的培養質量。因此，構建新時代下冶金工程專業實踐教學體系意義重大[3-5]。

網絡煉鋼平臺引入了高爐煉鐵、煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼等冶金工藝流程，學生可在校內平臺上實時操作，模擬實際生產現場的工藝流程，同時結合課堂理論知識，加深對現場生產工藝的理解與掌握，實現理論知識與實踐教學的有機結合。網絡平臺的引入也有助于解決生產實習過程中所面臨的難題，使學生能夠在實踐教學中提高學習效果[6-7]。因此，網絡煉鋼平臺在實踐教學過程中的重要性尤為突出。

4 新實踐教學體系的構建

世界鋼鐵大學網絡煉鋼平臺是一種以網頁形式展現的互聯網交互性學習系統[8]，可供冶金工程專業學生開展網絡模擬煉鋼操作，且不受時間、成本、場地及安全等因素限制。學生可在校內通過網絡煉鋼平臺，在虛擬環境中開展各冶煉工序的生產操作。該平臺不僅要求學生熟悉掌握冶金設備的操作規范，而且要求學生能夠將冶金理論知識與實際生產工藝相結合，有利于提高學生發現、分析和解決實際問題的能力。

4.1 網絡煉鋼實踐教學資源

世界鋼鐵大學網站的相關教學內容由淺及深，并且免費開放，適合有基本冶金學基礎的學生參與學習，使其從整體認識高爐煉鐵、煉鋼(轉爐/電爐)、精煉、連鑄、軋鋼等實際生產工藝流程。其界面操作簡捷，便于掌握，與生產現場結合緊密，學生可不到現場便能完成由冶煉到軋鋼的實際生產操作[9]。

同時，湖北理工學院材料科學與工程學院具備100 M的互聯網接入帶寬和可同時容納60人的計算機機房，只需實現機房聯網，就可以滿足實踐教學要求。根據冶金工程專業實踐教學培養目標，在煉鋼平臺上，學生便可開展高爐煉鐵、煉鋼(轉爐/電爐)、精煉、連鑄、軋鋼等實踐教學項目。因此，在校內開展網絡煉鋼實踐教學具有一定的可行性。

4.2 基于網絡煉鋼平臺的生產實習教學模式

為了彌補校外生產實習的局限性，基于網絡煉鋼平臺的優點，以網絡煉鋼平臺為載體，建立與校外生產實習相融合的耦合機制，并將其作為生產實習實踐教學的重要內容，從而實現我校冶金工程專業生產實習教學模式的轉變。為充分發揮網絡煉鋼平臺在生產實習教學模式轉變中的作用，在該實踐教學實施之前，需制定完整的實踐教學大綱，包括具體的教學目的和任務、內容及要求、重難點、學時分配、考核方式、與其他課程的關聯性以及參考指導書等，并將其寫入專業培養方案中，以便對整個實踐教學過程給予有力指導，并在以后的教學過程中逐步完善，從而推動基于網絡煉鋼平臺的生產實習教學模式的有效開展。

4.3 網絡煉鋼實踐教學安排及考核

為確保新模式下的實踐教學效果，教師可在課前規定教學項目的具體內容及要求。學生在提前預習、熟悉相關指導手冊和參考資料的前提下，按要求在規定課堂時間內進行模擬操作，并在課后按要求撰寫完成實驗報告。網絡煉鋼實踐教學安排在第5學期，共32學時。網絡煉鋼實踐教學安排見表1。網絡煉鋼平臺系統的部分網頁數據截圖如圖1所示。

表1 網絡煉鋼實踐教學安排

網絡煉鋼實踐教學可以妥善解決以往實踐課程考核量化難的問題。該平臺可詳細記錄學生的所有操作數據，當操作結束提交后，系統會在基礎理論知識、操作順序、物料成本、質量技術指標、產量等多個方面進行綜合考核，根據系統指標評價體系，對學生的操作即時給出量化考核成績及依據。同時，教師可對學生的考核數據進行教學分析。這不僅完善了理論教學和實踐教學內容體系，而且形成了由“基礎理論→模擬操作→生產實習→理論與模擬操作結合”的教學模式，從而不斷提高教學質量。

(a) 高爐煉鐵 (b) 轉爐煉鋼 (c) 電爐煉鋼 (d) 二次精煉

4.4 網絡煉鋼競賽與實踐教學耦合體系構建

自2017年以來，湖北理工學院冶金工程專業的學生分別參加了由中國金屬學會主辦、重慶科技學院(2017年)及內蒙古科技大學(2018年)協辦的“全國網絡虛擬煉鋼-軋鋼大賽”，并取得了較好的成績[10]。目前，該學科競賽激發了廣大學生的興趣，學生們熱情高漲。因此，將網絡煉鋼競賽納入到專業實踐教學中，把學生在網絡煉鋼競賽活動中的表現計入創新創業教育課程學分中，可有效激發學生參與全國及國際賽事的熱情，更有利于學生創新實踐能力的培養。為此，學院可專門制定網絡煉鋼學科競賽實施辦法，以制促賽，并對表現優異的學生予以獎勵和相應創新學分。基于網絡煉鋼平臺，構建網絡煉鋼競賽與實踐教學的耦合機制，為學生提供廣闊的創新實踐平臺，有利于培養學生的實踐創新能力；有望在開闊學生眼界，提升學生學習熱情及創造性思維等方面取得明顯突破。

5 結束語

構建基于網絡煉鋼平臺的實踐教學體系，有利于突破傳統實踐教學模式的局限性，也有利于培養學生的實踐創新能力。通過該平臺開展實踐教學，可增強學生對專業的認可度，加快湖北理工學院冶金工程專業的發展進程。網絡煉鋼平臺實現了理論與實踐的充分融合，對學生綜合素質的培養起到了良好的促進作用。總之，基于網絡煉鋼平臺開展冶金工程專業的實踐教學具有一定的現實意義。這一嶄新的實踐教學模式，對于實現傳統實踐教學模式與新形勢下實踐教學模式的良好對接意義重大。