虛擬交互學習在鋼鐵冶金教學中的應用

宋卓斐，李運剛，李俊國

摘要：冶金過程是一個復雜且危險源較多的工業(yè)過程。學生在實習過程中無法親自操作設(shè)備，也難以把握整個流程。虛擬交互學習系統(tǒng)集成了煉鐵、煉鋼、連鑄、軋制等冶金生產(chǎn)環(huán)節(jié)。通過學生不同的角色扮演，可以深刻理解并掌握生產(chǎn)工藝。對專業(yè)課的學習也起到了促進作用。

關(guān)鍵詞：教學；虛擬；交互學習

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）11-0089-02

一、建設(shè)背景

鋼鐵廠是學生實習的重要場所，但廠內(nèi)冶金工藝流程長，工段多，并且各個工段均存在多種類危險因素，主要是高溫燙傷、粉塵污染、爆炸等。特別強調(diào)的是，有些危險一旦發(fā)生，常常是連鎖反應，后果很嚴重。比如在轉(zhuǎn)爐車間內(nèi)，自爐下渣鋼處理設(shè)備至車間頂部高位料倉，多達十幾層操作平臺，每層平臺均存在高溫、粉塵、噪音等危險因素，尤其是上部平臺，存在煤氣中毒的危險，因此一般不允許學生進入這些位置參觀實習。雖然可以為學生配備勞保服鞋帽、防塵防噪器，甚至CO報警儀等，使學生可以到各工段參觀實習，但成本較高，仍有許多潛在危險。近年來，冶金工程專業(yè)學生人數(shù)不斷增加、實習壓力增大；而另一方面，企業(yè)基于安全、保密、管理等各方面的考慮，接待實習政策發(fā)生轉(zhuǎn)變，給實習深入現(xiàn)場的傳統(tǒng)實習方式的實施帶來了困難。學生在高危場所開展實習，安全隱患較大。但現(xiàn)場實習可使學生身臨其境，有大工業(yè)生產(chǎn)的真實感受，是不能取消的，因此迫切需要一種虛擬仿真交互實訓平臺，為學生提供一種安全而又能身臨其境的實習之地。

二、基本構(gòu)架

硬件方面，建立大型服務器，用來存儲虛擬交互軟件程序和基本交互式操作數(shù)據(jù)，配置網(wǎng)絡電腦群，供學生一人一機學習使用。軟件方面，開發(fā)了冶金工程虛擬交互學習軟件，如圖所示，包括鐵礦粉造塊、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、鋼水精煉、連續(xù)鑄鋼等模塊，可實現(xiàn)鋼鐵流程全方位虛擬交互學習。其模式包含自主巡游、闖關(guān)學習考核、危險場景再現(xiàn)等功能，如圖所示。

將冶金虛擬交互學習軟件運用在此平臺上并進一步完善，配置學習和使用賬號，設(shè)計指導手冊，制定教學規(guī)劃。

三、主要功能

冶金工程虛擬交互學習平臺具有3D場景再現(xiàn)的功能，學生可以自主進入系統(tǒng)內(nèi)，扮演工程師角色。平臺內(nèi)包括燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、精煉、連鑄等各個工序的巨大場景，學生可參觀鋼鐵廠每一個角落，寓教于樂。虛擬交互學習平臺內(nèi)設(shè)有安全實訓教學，當學生參觀、操作錯誤，模擬產(chǎn)生爆炸、燙傷、中毒等各種危險情景，并要求學生迅速處理后果。虛擬平臺系統(tǒng)通過量化評分，對學生的使用進行評價，產(chǎn)生激勵作用。冶金工程虛擬交互學習平臺給學生提供了豐富多彩的實訓場景和強大的學習功能。采用開放自主型實驗教學形式，學生冶金工程虛擬交互學習平臺上，利用計算機，角色扮演鋼鐵廠工程師，自由游覽鋼鐵流程各工序，認識和操作各種設(shè)備，學習和掌握各種工藝，自主掌握和運用大腦中已有的冶金技能和知識。

四、教學效果

虛擬交互學習平臺使學生身臨其境，自由游覽學習，大大提高學生自主學習的興趣，突出學生的個性培養(yǎng)，通過知識過關(guān)考核、危險情況處理等環(huán)節(jié)的實訓，可大大增強學生的感知、動手和綜合學習能力。使學生將生產(chǎn)實習過程的現(xiàn)場感受與虛擬交互學習相結(jié)合，將現(xiàn)實環(huán)境與虛擬世界相結(jié)合，對鋼鐵冶金工業(yè)有更深刻的認識和感受。在設(shè)計冶金工程虛擬仿真教學體系時，以學生的創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)為核心，牢牢把握“以講授為基礎(chǔ)，以虛擬仿真學習為重點”的多層次、開放型、全過程的教學原則，通過冶金工程虛擬仿真學習環(huán)節(jié)，達到培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新能力的目標。

參考文獻：

[1]吳樺.體驗實驗型多媒體交互學習系統(tǒng)[J].中國電子教育，2003，（01）：69-71.

[2]晏妮.虛擬交互對提高教學交互程度增強教學效果的研究[J].價值工程，2012，（28）：270-271.

[3]王麗霞，畢然.虛擬交互工作與學習環(huán)境中的職業(yè)教育培訓探究[J].現(xiàn)代交際，2009，（12）：152.

[4]鄭曉薇，任艷波.基于有效教學的網(wǎng)絡交互學習系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代遠距離教育，2008，（05）：69-71.endprint

摘要：冶金過程是一個復雜且危險源較多的工業(yè)過程。學生在實習過程中無法親自操作設(shè)備，也難以把握整個流程。虛擬交互學習系統(tǒng)集成了煉鐵、煉鋼、連鑄、軋制等冶金生產(chǎn)環(huán)節(jié)。通過學生不同的角色扮演，可以深刻理解并掌握生產(chǎn)工藝。對專業(yè)課的學習也起到了促進作用。

關(guān)鍵詞：教學；虛擬；交互學習

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）11-0089-02

一、建設(shè)背景

鋼鐵廠是學生實習的重要場所，但廠內(nèi)冶金工藝流程長，工段多，并且各個工段均存在多種類危險因素，主要是高溫燙傷、粉塵污染、爆炸等。特別強調(diào)的是，有些危險一旦發(fā)生，常常是連鎖反應，后果很嚴重。比如在轉(zhuǎn)爐車間內(nèi)，自爐下渣鋼處理設(shè)備至車間頂部高位料倉，多達十幾層操作平臺，每層平臺均存在高溫、粉塵、噪音等危險因素，尤其是上部平臺，存在煤氣中毒的危險，因此一般不允許學生進入這些位置參觀實習。雖然可以為學生配備勞保服鞋帽、防塵防噪器，甚至CO報警儀等，使學生可以到各工段參觀實習，但成本較高，仍有許多潛在危險。近年來，冶金工程專業(yè)學生人數(shù)不斷增加、實習壓力增大；而另一方面，企業(yè)基于安全、保密、管理等各方面的考慮，接待實習政策發(fā)生轉(zhuǎn)變，給實習深入現(xiàn)場的傳統(tǒng)實習方式的實施帶來了困難。學生在高危場所開展實習，安全隱患較大。但現(xiàn)場實習可使學生身臨其境，有大工業(yè)生產(chǎn)的真實感受，是不能取消的，因此迫切需要一種虛擬仿真交互實訓平臺，為學生提供一種安全而又能身臨其境的實習之地。

二、基本構(gòu)架

硬件方面，建立大型服務器，用來存儲虛擬交互軟件程序和基本交互式操作數(shù)據(jù)，配置網(wǎng)絡電腦群，供學生一人一機學習使用。軟件方面，開發(fā)了冶金工程虛擬交互學習軟件，如圖所示，包括鐵礦粉造塊、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、鋼水精煉、連續(xù)鑄鋼等模塊，可實現(xiàn)鋼鐵流程全方位虛擬交互學習。其模式包含自主巡游、闖關(guān)學習考核、危險場景再現(xiàn)等功能，如圖所示。

將冶金虛擬交互學習軟件運用在此平臺上并進一步完善，配置學習和使用賬號，設(shè)計指導手冊，制定教學規(guī)劃。

三、主要功能

冶金工程虛擬交互學習平臺具有3D場景再現(xiàn)的功能，學生可以自主進入系統(tǒng)內(nèi)，扮演工程師角色。平臺內(nèi)包括燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、精煉、連鑄等各個工序的巨大場景，學生可參觀鋼鐵廠每一個角落，寓教于樂。虛擬交互學習平臺內(nèi)設(shè)有安全實訓教學，當學生參觀、操作錯誤，模擬產(chǎn)生爆炸、燙傷、中毒等各種危險情景，并要求學生迅速處理后果。虛擬平臺系統(tǒng)通過量化評分，對學生的使用進行評價，產(chǎn)生激勵作用。冶金工程虛擬交互學習平臺給學生提供了豐富多彩的實訓場景和強大的學習功能。采用開放自主型實驗教學形式，學生冶金工程虛擬交互學習平臺上，利用計算機，角色扮演鋼鐵廠工程師，自由游覽鋼鐵流程各工序，認識和操作各種設(shè)備，學習和掌握各種工藝，自主掌握和運用大腦中已有的冶金技能和知識。

四、教學效果

虛擬交互學習平臺使學生身臨其境，自由游覽學習，大大提高學生自主學習的興趣，突出學生的個性培養(yǎng)，通過知識過關(guān)考核、危險情況處理等環(huán)節(jié)的實訓，可大大增強學生的感知、動手和綜合學習能力。使學生將生產(chǎn)實習過程的現(xiàn)場感受與虛擬交互學習相結(jié)合，將現(xiàn)實環(huán)境與虛擬世界相結(jié)合，對鋼鐵冶金工業(yè)有更深刻的認識和感受。在設(shè)計冶金工程虛擬仿真教學體系時，以學生的創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)為核心，牢牢把握“以講授為基礎(chǔ)，以虛擬仿真學習為重點”的多層次、開放型、全過程的教學原則，通過冶金工程虛擬仿真學習環(huán)節(jié)，達到培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新能力的目標。

參考文獻：

[1]吳樺.體驗實驗型多媒體交互學習系統(tǒng)[J].中國電子教育，2003，（01）：69-71.

[2]晏妮.虛擬交互對提高教學交互程度增強教學效果的研究[J].價值工程，2012，（28）：270-271.

[3]王麗霞，畢然.虛擬交互工作與學習環(huán)境中的職業(yè)教育培訓探究[J].現(xiàn)代交際，2009，（12）：152.

[4]鄭曉薇，任艷波.基于有效教學的網(wǎng)絡交互學習系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代遠距離教育，2008，（05）：69-71.endprint

摘要：冶金過程是一個復雜且危險源較多的工業(yè)過程。學生在實習過程中無法親自操作設(shè)備，也難以把握整個流程。虛擬交互學習系統(tǒng)集成了煉鐵、煉鋼、連鑄、軋制等冶金生產(chǎn)環(huán)節(jié)。通過學生不同的角色扮演，可以深刻理解并掌握生產(chǎn)工藝。對專業(yè)課的學習也起到了促進作用。

關(guān)鍵詞：教學；虛擬；交互學習

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）11-0089-02

一、建設(shè)背景

鋼鐵廠是學生實習的重要場所，但廠內(nèi)冶金工藝流程長，工段多，并且各個工段均存在多種類危險因素，主要是高溫燙傷、粉塵污染、爆炸等。特別強調(diào)的是，有些危險一旦發(fā)生，常常是連鎖反應，后果很嚴重。比如在轉(zhuǎn)爐車間內(nèi)，自爐下渣鋼處理設(shè)備至車間頂部高位料倉，多達十幾層操作平臺，每層平臺均存在高溫、粉塵、噪音等危險因素，尤其是上部平臺，存在煤氣中毒的危險，因此一般不允許學生進入這些位置參觀實習。雖然可以為學生配備勞保服鞋帽、防塵防噪器，甚至CO報警儀等，使學生可以到各工段參觀實習，但成本較高，仍有許多潛在危險。近年來，冶金工程專業(yè)學生人數(shù)不斷增加、實習壓力增大；而另一方面，企業(yè)基于安全、保密、管理等各方面的考慮，接待實習政策發(fā)生轉(zhuǎn)變，給實習深入現(xiàn)場的傳統(tǒng)實習方式的實施帶來了困難。學生在高危場所開展實習，安全隱患較大。但現(xiàn)場實習可使學生身臨其境，有大工業(yè)生產(chǎn)的真實感受，是不能取消的，因此迫切需要一種虛擬仿真交互實訓平臺，為學生提供一種安全而又能身臨其境的實習之地。

二、基本構(gòu)架

硬件方面，建立大型服務器，用來存儲虛擬交互軟件程序和基本交互式操作數(shù)據(jù)，配置網(wǎng)絡電腦群，供學生一人一機學習使用。軟件方面，開發(fā)了冶金工程虛擬交互學習軟件，如圖所示，包括鐵礦粉造塊、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、鋼水精煉、連續(xù)鑄鋼等模塊，可實現(xiàn)鋼鐵流程全方位虛擬交互學習。其模式包含自主巡游、闖關(guān)學習考核、危險場景再現(xiàn)等功能，如圖所示。

將冶金虛擬交互學習軟件運用在此平臺上并進一步完善，配置學習和使用賬號，設(shè)計指導手冊，制定教學規(guī)劃。

三、主要功能

冶金工程虛擬交互學習平臺具有3D場景再現(xiàn)的功能，學生可以自主進入系統(tǒng)內(nèi)，扮演工程師角色。平臺內(nèi)包括燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、精煉、連鑄等各個工序的巨大場景，學生可參觀鋼鐵廠每一個角落，寓教于樂。虛擬交互學習平臺內(nèi)設(shè)有安全實訓教學，當學生參觀、操作錯誤，模擬產(chǎn)生爆炸、燙傷、中毒等各種危險情景，并要求學生迅速處理后果。虛擬平臺系統(tǒng)通過量化評分，對學生的使用進行評價，產(chǎn)生激勵作用。冶金工程虛擬交互學習平臺給學生提供了豐富多彩的實訓場景和強大的學習功能。采用開放自主型實驗教學形式，學生冶金工程虛擬交互學習平臺上，利用計算機，角色扮演鋼鐵廠工程師，自由游覽鋼鐵流程各工序，認識和操作各種設(shè)備，學習和掌握各種工藝，自主掌握和運用大腦中已有的冶金技能和知識。

四、教學效果

虛擬交互學習平臺使學生身臨其境，自由游覽學習，大大提高學生自主學習的興趣，突出學生的個性培養(yǎng)，通過知識過關(guān)考核、危險情況處理等環(huán)節(jié)的實訓，可大大增強學生的感知、動手和綜合學習能力。使學生將生產(chǎn)實習過程的現(xiàn)場感受與虛擬交互學習相結(jié)合，將現(xiàn)實環(huán)境與虛擬世界相結(jié)合，對鋼鐵冶金工業(yè)有更深刻的認識和感受。在設(shè)計冶金工程虛擬仿真教學體系時，以學生的創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)為核心，牢牢把握“以講授為基礎(chǔ)，以虛擬仿真學習為重點”的多層次、開放型、全過程的教學原則，通過冶金工程虛擬仿真學習環(huán)節(jié)，達到培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新能力的目標。

參考文獻：

[1]吳樺.體驗實驗型多媒體交互學習系統(tǒng)[J].中國電子教育，2003，（01）：69-71.

[2]晏妮.虛擬交互對提高教學交互程度增強教學效果的研究[J].價值工程，2012，（28）：270-271.

[3]王麗霞，畢然.虛擬交互工作與學習環(huán)境中的職業(yè)教育培訓探究[J].現(xiàn)代交際，2009，（12）：152.

[4]鄭曉薇，任艷波.基于有效教學的網(wǎng)絡交互學習系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代遠距離教育，2008，（05）：69-71.endprint