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成果应用情况及辐射效应
1. 广泛开展基于钢铁生产虚拟仿真的工程实践教学。
平台开设有“工程实践ⅠA”“工程实践Ⅱ(虚拟仿真)”“钢铁生产虚拟仿真实践A”“钢铁生产虚拟仿真实践B”“钢铁生产虚拟仿真认知实践”等实践课程,同时接待全校相关专业学生的虚拟仿真认识实习和生产实习,教学内容涵盖认知实践、仿真操作和控制系统设计,每年接待学生规模达1500余人(表2)。近年来,平台团队编写十四五规划教材1部,新开设工科试验班荣誉课2门,新开设“钢铁制造数字孪生”微专业课程1门。指导学生参加“全国模拟炼钢-轧钢大赛”和“全国大学生冶金科技竞赛”,获团体冠军1项、特等奖2项、一等奖2项、二等奖2项和三等奖1项。
表2 近两年平台开展钢铁生产虚拟仿真认知实践情况
年度 |
应用类型 |
应用内容 |
授课对象 |
人数 |
人时数 |
2023 |
实习实践 |
工程实践Ⅱ |
高工20级材料、机械、冶金、能源、自动化 |
81 |
4800 |
认识实习 |
21级材料、材科、环境、环科 |
277 |
1108 |
||
生产实习 |
20级材料、材科、材高、热能、新能源、安全工程 |
360 |
6076 |
||
专业课 |
钢铁生产虚拟仿真实践B |
20级环境、21级采矿、机械、自动化 |
8 |
128 |
|
钢铁生产虚拟仿真实践A |
20级材科、材料 |
19 |
608 |
||
材料成形自动控制 |
20级材控 |
61 |
244 |
||
冶金工程虚拟仿真实验 |
20级冶金 |
120 |
2880 |
||
实验室认识G |
22级材高 |
31 |
124 |
||
采矿工程理论 |
21级矿加、20级矿加 |
25 |
100 |
||
素质拓展 |
校级第十五届钢铁模拟冶炼大赛 |
全校本科生 |
401 |
9624 |
|
合计 |
1383 |
25692 |
|||
2024 |
实习实践 |
认识实习 |
22级环境、材科、材高、卓材 |
310 |
5420 |
生产实习 |
21级安全、能动、材科、材料、材高 |
354 |
10596 |
||
专业课 |
钢铁生产虚拟仿真实践B |
21级环境、22级采矿、机械、自动化 |
3 |
48 |
|
钢铁生产虚拟仿真实践A |
21级材科、材料 |
29 |
928 |
||
钢铁生产虚拟仿真认知实践 |
高工学院本科生 |
17 |
272 |
||
工程材料优选 |
高工学院本科生 |
16 |
256 |
||
矿床开采工程 |
22级智采 |
31 |
124 |
||
冶金工程虚拟仿真实验 |
21级冶金 |
101 |
3232 |
||
材料成形自动控制基础 |
21级材控 |
56 |
224 |
||
素质拓展 |
“北科大杯”第十届全国 模拟炼钢-轧钢大赛 |
全国参赛选手 |
155 |
620 |
|
校级第十六届钢铁模拟冶炼大赛 |
全校本科生 |
290 |
8120 |
||
校级第十七届钢铁模拟冶炼大赛 |
全校本科生 |
293 |
8204 |
||
科普教育 |
北京101中研学 |
北京101中直升班 |
85 |
340 |
|
2024年青少年高校科学营 北京科技大学分营 |
全国各省市高中生代表 |
165 |
660 |
||
2024年新时代高校“钢筋铁骨” 育人共同体卓越工程师训练营 |
全国高校本科二三年级工科专业学生代表及教师 |
38 |
304 |
||
合计 |
1943 |
39348 |
2. 跨学科学习效果比较明显,学生反馈良好。
基于钢铁生产虚拟仿真的工程认知类课程主要授课对象来自采矿、冶金、材料、能源、机械、自动化等专业的本科生(图3)。学生在课后学习总结中对学习感受和收获进行了描述,大多数都给予了积极反馈,是对此类实践课程效果的最直接评价。个别摘抄如下:
——对于专业、细节上的问题我可能还有很多疏忽和认识浅薄,但在这门课程的学习中,我最大的收获是在脑中构建了一个立体的钢铁生产工艺流程模型,以及对独立思考、探索能力的培养,这是不管多少理论知识都给不了的体验。
——老师带给我们研究问题的学习方法可以伴随我们一生。在未来,我也会在做事的时候多思考,发现问题,提出问题,然后查阅资料解决问题,可能这就是这门课所带来的最大收获——提问的习惯。
——课程初期,我也费解能动和炼钢有什么关系,感觉都是冶金和材料的工作。但随着课程不断深入以及对教材的学习中,我认识到六个专业紧密相关,由整个钢铁生产流程串联在了一起,缺一不可。


图3 成果应用情况-学生实习实践
3. “虚拟仿真实践讲师团”教学机制已经形成,是跨学科实践教学长效可持续发展的重要保障。
近两年“虚拟仿真实践讲师团”26位教师多次开展实践教学交流研讨会,分享学习教学过程中上下游多学科专业内容,提升了教师的专业知识素养。在教学过程中,通过“线下”、“线上”、“线下+线上”等不同方式授课,探索数字化形势下的跨学科实践教学模式,为跨学科的贯通课程夯实基础。
4. 案例推广
2024年4月,“钢铁生产全流程虚拟仿真实践教学平台”入选教育部高等学校虚拟仿真教学创新实验室项目案例团队。2025年7月,“基于钢铁生产虚拟仿真的工程实践课程体系建设与实践”入选北京市高等教育学会2025年教育教学改革示范案例。
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