多媒體教學(xué)在鋼鐵冶金教學(xué)中的應(yīng)用

宋卓斐，李運(yùn)剛，李俊國(guó)

（河北聯(lián)合大學(xué) 河北省現(xiàn)代冶金技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009）

多媒體教學(xué)在鋼鐵冶金教學(xué)中的應(yīng)用

宋卓斐，李運(yùn)剛，李俊國(guó)

（河北聯(lián)合大學(xué) 河北省現(xiàn)代冶金技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009）

冶金過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程，設(shè)備龐大，工藝程序多，且危險(xiǎn)因素較多。學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中無(wú)法觀察設(shè)備全貌，也難以理解內(nèi)部過(guò)程。多媒體教學(xué)系統(tǒng)集成了煉鐵、煉鋼、連鑄、軋制等冶金生產(chǎn)環(huán)節(jié)。通過(guò)學(xué)生的實(shí)際操作，可以深刻理解并掌握生產(chǎn)工藝。對(duì)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)也起到了促進(jìn)作用。

網(wǎng)絡(luò)；虛擬煉鋼；實(shí)訓(xùn)

一、平臺(tái)建設(shè)背景

現(xiàn)代化鋼鐵流程分長(zhǎng)流程和短流程，具有兩個(gè)特點(diǎn)，一是場(chǎng)地廠(chǎng)房規(guī)模龐大，設(shè)備裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如高爐煉鐵工序，以高爐本體為中心，包括原料供應(yīng)系統(tǒng)、爐頂上料系統(tǒng)、送風(fēng)爐系統(tǒng)、噴煤系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)等，一座2000m3的高爐煉鐵系統(tǒng)占地?cái)?shù)百畝，而每一個(gè)系統(tǒng)也是由時(shí)數(shù)十個(gè)子單元組成，其中頂燃式熱風(fēng)爐，拱頂?shù)娜紵以O(shè)有煤氣入口和助燃風(fēng)入口，蓄熱室由格子磚砌成，分為高鋁磚高溫段、黏土磚低溫段等，爐下設(shè)有廢氣出口，與煙道、煙囪相連，內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。二是冶金工藝流程復(fù)雜，內(nèi)部物理化學(xué)變化繁多，如轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，高爐鐵水運(yùn)至煉鋼廠(chǎng)后，經(jīng)歷鐵水噴鎂脫硫、扒渣測(cè)溫、保溫運(yùn)輸，轉(zhuǎn)爐加入廢鋼，兌入鐵水，造渣料上倉(cāng)、稱(chēng)量、匯總、分階段入爐，降槍吹氧冶煉，定碳測(cè)溫，煙氣除塵、收集，出鋼出渣，濺渣護(hù)爐，其中降槍吹氧冶煉環(huán)節(jié)分前期、中期、后期三個(gè)階段，每個(gè)階段轉(zhuǎn)爐內(nèi)氣—渣—金三相呈現(xiàn)不同的物理化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)，過(guò)程相當(dāng)煩瑣。基于以上兩個(gè)特點(diǎn)，學(xué)生想在實(shí)習(xí)過(guò)程看到廠(chǎng)地全貌、設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝流程、反應(yīng)過(guò)程等，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，通過(guò)宏觀站位，建立一個(gè)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)多媒體3D動(dòng)畫(huà)仿真系統(tǒng)，開(kāi)展冶金工程教學(xué)是個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

二、平臺(tái)基本構(gòu)架

多媒體演示平臺(tái)包括硬件設(shè)施、軟件設(shè)施、教師配置等。硬件設(shè)施方面，主體為多媒體演示室，室內(nèi)具有高清晰投影儀，大尺度屏幕，高品質(zhì)語(yǔ)音講解器，大型演示講臺(tái)，專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，可容納百人聽(tīng)講的座位，且每個(gè)座位配有多功能網(wǎng)絡(luò)電腦等。軟件設(shè)施方面，主體為冶金工程多媒體教學(xué)系統(tǒng)，以3D Max及其他藝術(shù)設(shè)計(jì)軟件為工具制作的3D動(dòng)畫(huà)軟件，直接用于冶金教學(xué)，具有自主版權(quán)，同時(shí)配有鋼鐵廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)錄像剪輯。冶金工程多媒體教學(xué)系統(tǒng)是河北聯(lián)合大學(xué)歷時(shí)兩年，針對(duì)當(dāng)前鋼鐵冶金的主流程，采用現(xiàn)代化電腦軟件，獨(dú)立開(kāi)發(fā)的一款3D動(dòng)畫(huà)教學(xué)軟件。冶金工程多媒體軟件內(nèi)容包含了鋼鐵廠(chǎng)5大工序流程：鐵礦粉造塊、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐外精練、連續(xù)鑄鋼。主要設(shè)備和工藝如圖2所示，可細(xì)致入微的展示冶金生產(chǎn)工藝流程、主體設(shè)備特點(diǎn)結(jié)構(gòu)、冶金生產(chǎn)工藝等。

師資隊(duì)伍方面，主體為高校冶金資深專(zhuān)業(yè)教師，包括在燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、精練、連鑄等各工序具有多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的一線(xiàn)教師，可生動(dòng)且深入地開(kāi)展教學(xué)工作。合作的鋼鐵企業(yè)配有專(zhuān)門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)工程師，結(jié)合多媒體教學(xué)系統(tǒng)，可進(jìn)行專(zhuān)業(yè)實(shí)踐性課程的講授。

三、平臺(tái)主要功能

通過(guò)演示講授型實(shí)習(xí)教學(xué)形式，在學(xué)生首次學(xué)習(xí)時(shí)，教師利用冶金多媒體教學(xué)軟件，在大屏幕上演示多媒體內(nèi)容，細(xì)心講授虛擬動(dòng)畫(huà)和錄像剪輯展示的大型冶金工業(yè)場(chǎng)地設(shè)備和工藝流程等。教師的引導(dǎo)，使學(xué)生快速地步入冶金知識(shí)學(xué)習(xí)的大門(mén)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)教師講授和大屏幕集中學(xué)習(xí)，掌握基本知識(shí)后，可在網(wǎng)絡(luò)電腦上登錄自己的賬號(hào)，多次觀摩影像視頻，重復(fù)播放和使用軟件，找到不懂或疑惑之處，通過(guò)在線(xiàn)交流和答疑，與專(zhuān)業(yè)教師進(jìn)行互動(dòng)，同時(shí)完成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)課堂作業(yè)。網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)突出了虛擬仿真中心的開(kāi)放性和內(nèi)容課外拓展，不斷擴(kuò)大虛擬仿真中心的開(kāi)放形式和開(kāi)放范圍，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。

四、教學(xué)效果

冶金多媒體教學(xué)演示平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)真實(shí)大型冶金平臺(tái)無(wú)

法開(kāi)展或高危險(xiǎn)的實(shí)習(xí)教學(xué)活動(dòng)，屬于綜合的虛擬實(shí)訓(xùn)資源。冶金工程多媒體教學(xué)軟件具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，將現(xiàn)代化鋼鐵廠(chǎng)立體化、動(dòng)畫(huà)化呈現(xiàn)，場(chǎng)景栩栩如生，觀者身臨其境。冶金多媒體系統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)影像視頻直觀生動(dòng)，給專(zhuān)業(yè)教師提供了堅(jiān)實(shí)而豐富的基礎(chǔ)講解素材，教師只需簡(jiǎn)單介紹，學(xué)生即可通過(guò)視頻軟件，迅速、形象地理解冶金流程中復(fù)雜的設(shè)備和煩瑣的冶金工藝，大大降低了老師的教學(xué)強(qiáng)度，提高了學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解的速度和深度。

冶金多媒體教學(xué)平臺(tái)功能完善，通過(guò)中心網(wǎng)站教師可以在不同地點(diǎn)上網(wǎng)組織各種實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的分散式教學(xué)，回答學(xué)生問(wèn)題，批改作業(yè)報(bào)告。學(xué)生可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聽(tīng)講、預(yù)習(xí)流程、提交學(xué)習(xí)報(bào)告和查閱成績(jī)等，克服了實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期受到時(shí)間與空間限制的困擾。以動(dòng)畫(huà)多媒體教學(xué)為紐帶，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電腦系統(tǒng)的交流，加強(qiáng)了教師與學(xué)生的溝通效率。學(xué)生學(xué)習(xí)后，既能掌握宏觀鋼鐵設(shè)備流程概貌，又能把握微觀冶金工藝反應(yīng)細(xì)節(jié)，同時(shí)為學(xué)生進(jìn)入下一步的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)階段奠定基礎(chǔ)。

[1]華建社，趙西成，王明軍.冶金傳輸原理課程多媒體教學(xué)的實(shí)踐與思考[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2006，（03）：70-72.

[2]晏慧娟，潘海珍，胡勇.冶金專(zhuān)業(yè)課程的多媒體教學(xué)（CAI）探討[J].福建電腦，2007，（2）：175，210.

[3]翟玉春，劉喜海，龐維誠(chéng).改革教學(xué)方法 更新教學(xué)手段—應(yīng)用虛擬—多媒體技術(shù)建設(shè)冶金工程與材料工程電子音像教材[J].遼寧教育研究，2001，（02）：52-53.

G642.0

A

1674-9324（2014）13-0255-02