連鑄教學(xué)中仿真軟件的應(yīng)用分析

摘 要：本文介紹了連續(xù)鑄鋼仿真軟件在連鑄生產(chǎn)與操作課程教學(xué)中的應(yīng)用，教學(xué)中使用仿真軟件輔助教學(xué)的優(yōu)勢，學(xué)生的使用情況。通過使用仿真軟件，提高了教學(xué)效果，學(xué)生能更好理解所學(xué)的內(nèi)容，并且可以及時(shí)練習(xí)鞏固。

關(guān)鍵詞：連鑄仿真 連鑄操作 教學(xué)做一體

冶金行業(yè)由于其特殊性，學(xué)生專業(yè)課學(xué)習(xí)階段很難有大量時(shí)間下廠實(shí)習(xí)，而學(xué)生想要獲得熟練的技能就必須進(jìn)行不斷練習(xí)，為此我們采用了連鑄生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)連續(xù)鑄鋼的生產(chǎn)流程模擬演示。通過在連鑄課程教學(xué)中使用此系統(tǒng)，教師可以通過軟件操作來教，學(xué)生邊學(xué)邊做，提高了學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)教學(xué)做一體。

1.連鑄仿真軟件簡介

連鑄仿真模擬軟件根據(jù)連鑄生產(chǎn)工藝流程，以連鑄生產(chǎn)為模型，收集生產(chǎn)中的實(shí)際參數(shù)和數(shù)據(jù)。利用3D動(dòng)畫技術(shù)完成針對(duì)連鑄全流程的設(shè)備和場景的制作，仿真制作了全工藝流程的自動(dòng)化二級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和操控硬件設(shè)備（仿真現(xiàn)場操作臺(tái)），采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬了生產(chǎn)現(xiàn)場的自動(dòng)化操控系統(tǒng)，通過控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)與虛擬設(shè)備和場景的完全互動(dòng)，在物理模型、工藝模型驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)符合真實(shí)的連鑄生產(chǎn)訓(xùn)練。該軟件由三個(gè)界面組成，分別為連鑄操作控制界面、連鑄仿真虛擬模擬界面以及二冷段參數(shù)控制畫面。學(xué)生通過操作界面和手柄搖桿按鈕等對(duì)連鑄過程進(jìn)行控制，如同置身于企業(yè)主控室中，角色代入感很強(qiáng)。

2.連鑄仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

2.1在理論教學(xué)的應(yīng)用

《連鑄生產(chǎn)操作與控制》是冶金技術(shù)專業(yè)的一門核心課程。該課程的功能是使學(xué)生了解連鑄生產(chǎn)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀和今后的方向，掌握鋼液凝固的基本理論；能熟練地操作連鑄設(shè)備并能對(duì)其進(jìn)行檢查、維護(hù)和一般故障的判斷；具備澆鋼工的基本技能（包括鋼液質(zhì)量的判別能力、確定各鋼種拉坯速度或澆注速度的能力等），并能按照生產(chǎn)要求完成連續(xù)鑄鋼的完整操作，使學(xué)生初步具備高素質(zhì)勞動(dòng)者和技能型人才應(yīng)有的生產(chǎn)操作的技能、獨(dú)立分析問題和解決現(xiàn)場實(shí)際問題的能力，以及組織安全生產(chǎn)的能力。

連鑄課程理論部分比較抽象，學(xué)生僅從課堂上老師的講授中很難深入理解，借助仿真軟件，向?qū)W生展示真實(shí)的連鑄生產(chǎn)情況，采用三維動(dòng)畫的形式，能模擬出連續(xù)鑄鋼的生產(chǎn)設(shè)備和完整的工藝流程，例如鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包、結(jié)晶器、二次冷卻裝置、拉矯機(jī)、鑄坯切割裝置、引錠裝置等，畫面具有很強(qiáng)的真實(shí)感，集趣味性和真實(shí)性于一體。教師采用仿真軟件教學(xué)，就可以邊講解，邊演示，非常生動(dòng)形象，把學(xué)生帶入到企業(yè)的環(huán)境中。例如教師在介紹開澆過程時(shí)，可以在操作界面進(jìn)行參數(shù)控制，模擬界面上便會(huì)顯示鑄坯緩慢從結(jié)晶器拉出的過程，并通過操作系統(tǒng)的控制使其發(fā)生變化，進(jìn)而介紹正確的開澆操作步驟。教師可以更生動(dòng)形象的進(jìn)行講授，不再是枯燥的講解，學(xué)生看到教師的完整操作過程后，也會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容有較深的感性認(rèn)識(shí)，提高了興趣，從而幫助其更快的掌握相關(guān)專業(yè)知識(shí)。

2.2在實(shí)訓(xùn)教學(xué)的應(yīng)用

實(shí)訓(xùn)是整個(gè)教學(xué)中的重要組成，只有通過不斷地實(shí)訓(xùn)練習(xí)，學(xué)生才可以真正的掌握相關(guān)技能，但是連鑄生產(chǎn)前比較危險(xiǎn)，工作環(huán)境相對(duì)惡劣，且單一企業(yè)很難提供如此多的實(shí)習(xí)崗位，不易組織教學(xué)。為此我院建立仿真軟件實(shí)訓(xùn)室，該實(shí)訓(xùn)室可滿足連鑄課程的實(shí)訓(xùn)要求，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室通過軟件進(jìn)行仿真操作，教師下達(dá)任務(wù)供學(xué)生完成，既保證了學(xué)生的人身安全，又能提高學(xué)生的實(shí)踐能力，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，實(shí)現(xiàn)教學(xué)做一體化。

實(shí)訓(xùn)課上，教師先對(duì)本次課程所要進(jìn)行的練習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行講解，分析其中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，然后向?qū)W生下達(dá)本次課程任務(wù)，學(xué)生通過個(gè)人賬號(hào)登陸進(jìn)行操作，完成任務(wù)并填寫工作單，教師評(píng)價(jià)學(xué)生的連鑄模擬結(jié)果和工作單，可以掌握學(xué)生的練習(xí)情況，另外學(xué)生之間也可進(jìn)行討論，鍛煉團(tuán)隊(duì)合作能力，共同完成教師分配的任務(wù)。

通過連鑄仿真軟件的操作界面，學(xué)生在操作界面中點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕并輸入數(shù)據(jù)，可以調(diào)節(jié)拉速、冷卻水流量、保護(hù)渣加入量等參數(shù)，控制連鑄坯的生產(chǎn)過程，軟件利用三維動(dòng)畫在電腦屏幕上真實(shí)的模擬了連鑄車間的情況，結(jié)合虛擬和模型界面了解此時(shí)的生產(chǎn)情況，學(xué)生要對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)狀況做出正確的判斷，保證生產(chǎn)的安全順利進(jìn)行，拉出質(zhì)量合格的連鑄坯。整個(gè)過程高度模擬實(shí)際生產(chǎn)，生產(chǎn)中的常見問題及事故也會(huì)在軟件中體現(xiàn)，學(xué)生每完成一次計(jì)劃，都會(huì)對(duì)加深對(duì)連鑄操作的認(rèn)識(shí)，結(jié)合報(bào)表進(jìn)行分析，提高自己的操作水平。

3.教學(xué)評(píng)價(jià)及效果

教師可以采用連鑄仿真系統(tǒng)來對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，學(xué)生的每次操作都記錄在報(bào)表中，包括大包流速、中包流速、結(jié)晶器流速、結(jié)晶器振動(dòng)情況、保護(hù)渣加入量、鋼水的溫度變化、鑄坯質(zhì)量、生產(chǎn)成本等信息。教師根據(jù)報(bào)表信息評(píng)價(jià)學(xué)生的連鑄控制與操作水平，作為之后教學(xué)的指導(dǎo)。

該軟件界面友好，有實(shí)物圖片也有動(dòng)畫視頻，操作安全，學(xué)生畢業(yè)在相關(guān)崗位中應(yīng)用了很多實(shí)訓(xùn)中練習(xí)的內(nèi)容，用來解決生產(chǎn)中的問題。

4.結(jié)論

通過在教學(xué)中的應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)連鑄教學(xué)中使用連鑄仿真系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：

（1）在頂崗實(shí)習(xí)之前，學(xué)生下廠實(shí)踐時(shí)間少，在一堂課的時(shí)間到企業(yè)中去困難較大，學(xué)生無法面對(duì)設(shè)備操作。使用連鑄仿真軟件進(jìn)行輔助授課，可以極大的彌補(bǔ)這方面的不足。

（2）連鑄生產(chǎn)采用大型設(shè)備，成本高且有一定危險(xiǎn)性，而軟件模擬了車間內(nèi)的情況，學(xué)生以一定視角存在于車間之中，通過思考和練習(xí)，更加直觀的認(rèn)識(shí)連鑄過程，知識(shí)掌握更加牢固。

（3）學(xué)生在操作的過程中，學(xué)會(huì)溝通、配合，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)能力。

（4）采用三維動(dòng)畫界面，真實(shí)模擬連鑄生產(chǎn)情況，學(xué)生更容易接受，增加了學(xué)生對(duì)本門課程的興趣。

（5）對(duì)學(xué)生操作進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，較真實(shí)的反映學(xué)生知識(shí)和技能的掌握情況。

在連鑄教學(xué)中使用仿真軟件，可以獲得更好的教學(xué)效果，也是目前冶金教學(xué)的一種發(fā)展趨勢。

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