| 标题 | 智慧教育培养满足智能制造需求的冶金工程人才 |
| 范文 | 喻亮 王春霞 姜艳丽 【摘要】文章提出在广西开展智慧教育，冶金大数据案例式教学，本科和研究生教育课程改革，建立校企合作长效机制，建设虚拟仿真实验中心进行微课讲学等培养方案，满足冶金工程智能制造的人才需求。 【关键词】智慧教育；智能制造；冶金工程 【基金项目】基于创新能力培养的金属材料工程专业实验教学探索与实践（项目编号：2017JGB260）；校教改项目2018B08（RD18103064）。 智能制造是中国冶金企业迈向高端的“催化剂”，是整个产业转型的一个新方向。实施冶金过程智能制造，数据积累更多、更广，将形成各个层次的工业大数据。然而在各类冶金过程的控制中心，工艺工程师缺乏对大数据进行有效分析的知识和能力，缺少分析方法和工具，面对大数据感到困惑。因此，冶金工程专业工艺工程师的知识和能力结构必须调整，以适应智能制造的普遍需求[1]。在广西开展的基于智慧教育背景，结合虚拟仿真教学和课程改革，可以培养出满足智能制造需求的冶金工程人才。 一、开展智慧教育 智慧教育是高度信息化支持发展的教育新形态，是适当而有效地利用物联网、云计算、新型显示、大数据、虚拟仿真、智能化等现代技术实现智慧化教学、智慧化学习、智慧化评价、智慧化管理、智慧化服务以及促进学生高级思维能力和创新创造能力培养的教育，是信息时代教育现代化的核心与标志[2]。智慧学习具有个性化、高效率、沉浸性、持续性、自然性等基本特征，能够帮助学习者不断认识自己，发现自己和提升自己，成为21世纪知识和智慧的创造者。智慧教育可归纳为四点特征：（1）科学探究发现真理；（2）技术应用实现价值；（3）研究型创意设计提升价值；（4）文化取向影响价值。它们分别对应教育领域中“学习科学”“教育技术”“教师发展”和“教育文化”四个方面。其中（3）的意义十分重大[2]。人们在学习过程中，只有通过一系列环环紧扣的学习、实践、协同、研究活动，才能有效培养高级思维能力和创新创造能力。停留在一知半解、浅尝辄止的浅层次水平上，难以培养智能制造时代所需要的拔尖创新型人才。这是智慧教育的核心观点和基本内容。本科生和研究生生存在智慧教育背景的时代，要求他们在学习中必须贯穿创新创造[3]。 二、冶金大数据案例式教学 本科生和研究生已经掌握了冶金方面的基础知识，完成了认识实习或生产实习的过程，在冶金课程教学中引进案例是可行的，不但可以提高学生综合分析和处理工程实践的能力，而且能让学生掌握本领域科技发展的前沿和存在的问题。案例的选取要取材于生产或科研实际，具有真实典型性[4]。以铝冶金行业的中铝电解大数据为例，铝电解厂测量的数据有电压、槽噪声、铝水平、电解质水平、铝硅比、熔体温度等参数，这些海量数据提供给铝冶金专业人员宝贵的研究素材。如何把这些数据资源提纯，形成有价值、有意义的科学内容，使铝厂的生产智能化、清洁化、低能耗化、紧凑化、简约化，是铝冶金专业人员努力的方向。在冶金工程专业本科生及研究生的人才培养中，可将特定的问题（例阳极效应）设定为数据指标去挖掘问题的根源所在。冶金专业研究人员需要对数据进行整合，挖掘铝电解过程中隐含的理论机理（如波动机理、传质传热过程等）[5]。桂林理工大学结合目前主流的大数据技术，充分考虑系统的稳定性、安全性、可扩展性，合理地对数据分层，搭建了铝冶金应用大数据平台，基本构架如图1所示。 此外，大数据的云计算技术的应用也将是一种必然趋势。早在几年前，冶金自动化的几个专家就已提出要关注云计算技术的发展及冶金生产海量数据处理技术的应用问题。“云技术”处理冶金工艺优化、品种开发的结合与应用问题，建立统一（或分区域）、与各企业紧密结合的云计算平台的任务已经被提到议事日程上来了。智能化冶金设备研发与应用的几个重点全数字化控制功能将成为智能化冶金设备的标志性特征。全数字控制功能冶金设备（数字电动、数字液压、数字化工艺调控软硬组合件）与“模-数-模”反（前）饋闭环偏差调节的系统相比，控制更直接，更灵敏，更精确。智能化冶金设备摆脱了单一的机电设备先制造后配套的模式，直接嵌入检测控制系统，制备出本质智能化设备。云计算数据在结构与材质优化的基础上可以进一步推进冶金设备轻量化。因此，基于大数据和云计算的冶金生产智能化发展方向已是确定无疑的趋势。智能化冶金设备将成为智能化钢厂运行的重要保证。加快研发与应用是中国钢铁科技自主创新引领世界的重要任务。 三、本科和研究生教育课程改革 冶金工程专业在培养人才时，除了重基础知识，抓特色外，还需补充计算机信息处理相关知识，构建与之相适应的实践教学模块。重基础即加强专业基础课程的教育，如冶金物理化学、冶金原理、冶金传输原理、冶金反应工程等课程；抓特色是指要与当地冶金产业相关，与教师科研方向相关；开设计算机相关的课程，构建冶金工程信息学实践模块，增加计算机统计软件应用训练，概率论与数理统计课程增加上机操作计算的内容和学时，培养基本的数据分析能力[6]。 选修课方面：（1）开设数据库、数据仓库及OLAP课程、高级数据分析课程；（2）开设信号处理和信号分析课程；（3）开设冶金工程信息学，将冶金过程工艺技术与数据分析处理方法融合，培养学生复合的专业意识、知识和能力；（4）开展在职工艺工程师的大数据分析培训[1]。 四、建立校企合作长效机制 把“企业搬进校园”无疑能够促进教育的开展。通过组建职教集团，明确校企多方的权利和义务，让学校和学校之间、学校和企业之间、企业与企业之间共享资源，充分交换数据，壮大数据库资源，集团内互通有无，让合作各方在合作中都获得切实的实惠。这样，就能充分调动各方的积极性。特别是以营利为目的的企业，一旦从职教集团中切实感受了好处，就会非常积极主动地把“企业送进校园”，把“技能人员（教师）送进校园”。只有捆绑在一起、实现互利共赢的校企合作才能获得长效发展。也只有这样的合作方式，才能实现职业院校把企业搬进校园的初衷：使学生在校园内中做到“六合一”，即车间、教室合一，学生、学徒合一，教师、师傅合一，理论、实践合一，作品、产品合一，育人、创收合一[7]。 五、建设虚拟仿真实验中心进行微课讲学 近几年来，桂林理工大学金属冶金流程虚拟仿真教学中心投入300万元，形成完整的虚实结合金属冶金和制造流程教学环境；面向全国冶金高校和企业开放虚拟仿真实验教学硬件与软件资源，服务“卓越工程师”“企业现场工程师”等培训及认证。实践证明，利用仿真教学中心冶金仿真技术模拟炼钢系统集成了炼铁、炼钢、连铸、轧制等冶金生产环节，以及冶金动力学和冶金反应工程学微观机理获益匪浅。教学知识密度大，表现力强，突破了传统教学模式，以随机性、灵活性、全方位、立体化方式把教学内容形象、生动地呈现给学生。虚拟仿真实验授课采用“微课”方式，一次微课授课不超过15分钟，内容划分得越细致，微课的效果越明显。语言简洁明了，杜绝把大篇幅的字放到课件里进行念经式上课，通过简洁精辟的文字引导学生开展发散性思考。微课教学内容还可以录像，移到校园网上实施远程教学。鼓励学生参与虚拟仿真中心的硬件平台和软件开发，提高学生管理数据的能力，为冶金过程智能制造准备人才，为学科增强活力，为该专业毕业生的就业拓宽渠道[8]。 六、结束语 随着《中国制造2025》和智能制造的实施，先进制造业正从传统制造模式向高度数字化、网络化、智能化方向转型。工程技术人员不但需要具备扎实的工程基础知识和良好的人文社会科学素养，通晓冶金工程的基本原理、专业技能与研究方法，还必须能在智能化冶金生产、产品的智慧型开发方面创造出更多成果。本文提出的方案经过实践证明，可以培养出满足广西地区冶金工程智能制造的人才。高等院校必须大力改革，培养模式可以补充、完善、扩充，培养更多适应国家和地方经济，适应全社会智能制造的高技术人才。 【参考文献】 [1]刘卫，周军.智能制造对冶金工程专业人才培养的要求[J].课程教育研究，2018（2）：254. [2]陈琳，王运武.面向智慧教育的微课设计研究[J].教育研究，2015，36（3）：127-130，136. [3]祝智庭，賀斌.智慧教育：教育信息化的新境界[J].电化教育研究，2012，33（12）：5-13. [4]王明玉，王学文.案例教学法在稀有金属冶金学教学中的应用[J].湖北函授大学学报，2015，28（12）：122-123. [5]喻亮，高凡，王紫千，等.分形插值法拟合铝液界面波动曲线[J].桂林理工大学学报，2017，37（02）：322-330. [6]喻亮，王春霞，刘崇宇，等.“一中心，三结合”的创新人才培养模式提高冶金工程专业大学生科技创新能力的研究与实践[J].黑龙江冶金，2016，36（01）：60-62. [7]罗鲲，韦春，张发爱，等.“卓越计划”背景下广西高校专业学位研究生培养模式探析[J].广西教育，2012（47）：48-49，54. [8]王春霞，姜艳丽，李义兵，等.冶金工程的虚拟仿真实践教学平台系统的研究与实践[J].广东化工，2016，43（4）：147-148. |
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