多媒体教学在钢铁冶金教学中的应用

宋卓斐，李运刚，李俊国

（河北联合大学 河北省现代冶金技术重点实验室，河北 唐山 063009）

多媒体教学在钢铁冶金教学中的应用

宋卓斐，李运刚，李俊国

（河北联合大学 河北省现代冶金技术重点实验室，河北 唐山 063009）

冶金过程是一个复杂的工业过程，设备庞大，工艺程序多，且危险因素较多。学生在实习过程中无法观察设备全貌，也难以理解内部过程。多媒体教学系统集成了炼铁、炼钢、连铸、轧制等冶金生产环节。通过学生的实际操作，可以深刻理解并掌握生产工艺。对专业课的学习也起到了促进作用。

网络；虚拟炼钢；实训

一、平台建设背景

现代化钢铁流程分长流程和短流程，具有两个特点，一是场地厂房规模庞大，设备装置结构复杂，如高炉炼铁工序，以高炉本体为中心，包括原料供应系统、炉顶上料系统、送风炉系统、喷煤系统、烟气处理系统、渣铁处理系统等，一座2000m3的高炉炼铁系统占地数百亩，而每一个系统也是由时数十个子单元组成，其中顶燃式热风炉，拱顶的燃烧室设有煤气入口和助燃风入口，蓄热室由格子砖砌成，分为高铝砖高温段、黏土砖低温段等，炉下设有废气出口，与烟道、烟囱相连，内部设备结构相当复杂。二是冶金工艺流程复杂，内部物理化学变化繁多，如转炉炼钢工艺，高炉铁水运至炼钢厂后，经历铁水喷镁脱硫、扒渣测温、保温运输，转炉加入废钢，兑入铁水，造渣料上仓、称量、汇总、分阶段入炉，降枪吹氧冶炼，定碳测温，烟气除尘、收集，出钢出渣，溅渣护炉，其中降枪吹氧冶炼环节分前期、中期、后期三个阶段，每个阶段转炉内气—渣—金三相呈现不同的物理化学反应状态，过程相当烦琐。基于以上两个特点，学生想在实习过程看到厂地全貌、设备结构、工艺流程、反应过程等，是无法实现的。因此，通过宏观站位，建立一个虚拟仿真教学平台，通过多媒体3D动画仿真系统，开展冶金工程教学是个亟待解决的问题。

二、平台基本构架

多媒体演示平台包括硬件设施、软件设施、教师配置等。硬件设施方面，主体为多媒体演示室，室内具有高清晰投影仪，大尺度屏幕，高品质语音讲解器，大型演示讲台，专用网络服务器，可容纳百人听讲的座位，且每个座位配有多功能网络电脑等。软件设施方面，主体为冶金工程多媒体教学系统，以3D Max及其他艺术设计软件为工具制作的3D动画软件，直接用于冶金教学，具有自主版权，同时配有钢铁厂现场录像剪辑。冶金工程多媒体教学系统是河北联合大学历时两年，针对当前钢铁冶金的主流程，采用现代化电脑软件，独立开发的一款3D动画教学软件。冶金工程多媒体软件内容包含了钢铁厂5大工序流程：铁矿粉造块、高炉炼铁、转炉炼钢、炉外精练、连续铸钢。主要设备和工艺如图2所示，可细致入微的展示冶金生产工艺流程、主体设备特点结构、冶金生产工艺等。

师资队伍方面，主体为高校冶金资深专业教师，包括在烧结、炼铁、炼钢、精练、连铸等各工序具有多年教学经验和现场实习经验的一线教师，可生动且深入地开展教学工作。合作的钢铁企业配有专门的现场工程师，结合多媒体教学系统，可进行专业实践性课程的讲授。

三、平台主要功能

通过演示讲授型实习教学形式，在学生首次学习时，教师利用冶金多媒体教学软件，在大屏幕上演示多媒体内容，细心讲授虚拟动画和录像剪辑展示的大型冶金工业场地设备和工艺流程等。教师的引导，使学生快速地步入冶金知识学习的大门，为后续的学习奠定坚实的基础。学生通过教师讲授和大屏幕集中学习，掌握基本知识后，可在网络电脑上登录自己的账号，多次观摩影像视频，重复播放和使用软件，找到不懂或疑惑之处，通过在线交流和答疑，与专业教师进行互动，同时完成相应的网络课堂作业。网络自主学习突出了虚拟仿真中心的开放性和内容课外拓展，不断扩大虚拟仿真中心的开放形式和开放范围，为学生提供自主学习的机会。

四、教学效果

冶金多媒体教学演示平台可实现真实大型冶金平台无

法开展或高危险的实习教学活动，属于综合的虚拟实训资源。冶金工程多媒体教学软件具有很强的理论性和实践性，将现代化钢铁厂立体化、动画化呈现，场景栩栩如生，观者身临其境。冶金多媒体系统的动画影像视频直观生动，给专业教师提供了坚实而丰富的基础讲解素材，教师只需简单介绍，学生即可通过视频软件，迅速、形象地理解冶金流程中复杂的设备和烦琐的冶金工艺，大大降低了老师的教学强度，提高了学生认识和理解的速度和深度。

冶金多媒体教学平台功能完善，通过中心网站教师可以在不同地点上网组织各种实时或非实时的分散式教学，回答学生问题，批改作业报告。学生可通过网络听讲、预习流程、提交学习报告和查阅成绩等，克服了实验教学长期受到时间与空间限制的困扰。以动画多媒体教学为纽带，通过网络电脑系统的交流，加强了教师与学生的沟通效率。学生学习后，既能掌握宏观钢铁设备流程概貌，又能把握微观冶金工艺反应细节，同时为学生进入下一步的专业学习阶段奠定基础。

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