連鑄教學中仿真軟件的應用分析

摘 要：本文介紹了連續鑄鋼仿真軟件在連鑄生產與操作課程教學中的應用，教學中使用仿真軟件輔助教學的優勢，學生的使用情況。通過使用仿真軟件，提高了教學效果，學生能更好理解所學的內容，并且可以及時練習鞏固。

關鍵詞：連鑄仿真 連鑄操作 教學做一體

冶金行業由于其特殊性，學生專業課學習階段很難有大量時間下廠實習，而學生想要獲得熟練的技能就必須進行不斷練習，為此我們采用了連鑄生產仿真實訓系統，該系統能對連續鑄鋼的生產流程模擬演示。通過在連鑄課程教學中使用此系統，教師可以通過軟件操作來教，學生邊學邊做，提高了學習興趣，實現教學做一體。

1.連鑄仿真軟件簡介

連鑄仿真模擬軟件根據連鑄生產工藝流程，以連鑄生產為模型，收集生產中的實際參數和數據。利用3D動畫技術完成針對連鑄全流程的設備和場景的制作，仿真制作了全工藝流程的自動化二級監控系統和操控硬件設備（仿真現場操作臺），采用虛擬現實技術模擬了生產現場的自動化操控系統，通過控制臺實現與虛擬設備和場景的完全互動，在物理模型、工藝模型驅動下實現符合真實的連鑄生產訓練。該軟件由三個界面組成，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控制畫面。學生通過操作界面和手柄搖桿按鈕等對連鑄過程進行控制，如同置身于企業主控室中，角色代入感很強。

2.連鑄仿真軟件在教學中的應用

2.1在理論教學的應用

《連鑄生產操作與控制》是冶金技術專業的一門核心課程。該課程的功能是使學生了解連鑄生產發展的歷史、現狀和今后的方向，掌握鋼液凝固的基本理論；能熟練地操作連鑄設備并能對其進行檢查、維護和一般故障的判斷；具備澆鋼工的基本技能（包括鋼液質量的判別能力、確定各鋼種拉坯速度或澆注速度的能力等），并能按照生產要求完成連續鑄鋼的完整操作，使學生初步具備高素質勞動者和技能型人才應有的生產操作的技能、獨立分析問題和解決現場實際問題的能力，以及組織安全生產的能力。

連鑄課程理論部分比較抽象，學生僅從課堂上老師的講授中很難深入理解，借助仿真軟件，向學生展示真實的連鑄生產情況，采用三維動畫的形式，能模擬出連續鑄鋼的生產設備和完整的工藝流程，例如鋼包回轉臺、中間包、結晶器、二次冷卻裝置、拉矯機、鑄坯切割裝置、引錠裝置等，畫面具有很強的真實感，集趣味性和真實性于一體。教師采用仿真軟件教學，就可以邊講解，邊演示，非常生動形象，把學生帶入到企業的環境中。例如教師在介紹開澆過程時，可以在操作界面進行參數控制，模擬界面上便會顯示鑄坯緩慢從結晶器拉出的過程，并通過操作系統的控制使其發生變化，進而介紹正確的開澆操作步驟。教師可以更生動形象的進行講授，不再是枯燥的講解，學生看到教師的完整操作過程后，也會對學習的內容有較深的感性認識，提高了興趣，從而幫助其更快的掌握相關專業知識。

2.2在實訓教學的應用

實訓是整個教學中的重要組成，只有通過不斷地實訓練習，學生才可以真正的掌握相關技能，但是連鑄生產前比較危險，工作環境相對惡劣，且單一企業很難提供如此多的實習崗位，不易組織教學。為此我院建立仿真軟件實訓室，該實訓室可滿足連鑄課程的實訓要求，學生在實訓室通過軟件進行仿真操作，教師下達任務供學生完成，既保證了學生的人身安全，又能提高學生的實踐能力，加深對相關知識的理解，實現教學做一體化。

實訓課上，教師先對本次課程所要進行的練習項目進行講解，分析其中的重點與難點，然后向學生下達本次課程任務，學生通過個人賬號登陸進行操作，完成任務并填寫工作單，教師評價學生的連鑄模擬結果和工作單，可以掌握學生的練習情況，另外學生之間也可進行討論，鍛煉團隊合作能力，共同完成教師分配的任務。

通過連鑄仿真軟件的操作界面，學生在操作界面中點擊相應的按鈕并輸入數據，可以調節拉速、冷卻水流量、保護渣加入量等參數，控制連鑄坯的生產過程，軟件利用三維動畫在電腦屏幕上真實的模擬了連鑄車間的情況，結合虛擬和模型界面了解此時的生產情況，學生要對當前生產狀況做出正確的判斷，保證生產的安全順利進行，拉出質量合格的連鑄坯。整個過程高度模擬實際生產，生產中的常見問題及事故也會在軟件中體現，學生每完成一次計劃，都會對加深對連鑄操作的認識，結合報表進行分析，提高自己的操作水平。

3.教學評價及效果

教師可以采用連鑄仿真系統來對學生進行考核，學生的每次操作都記錄在報表中，包括大包流速、中包流速、結晶器流速、結晶器振動情況、保護渣加入量、鋼水的溫度變化、鑄坯質量、生產成本等信息。教師根據報表信息評價學生的連鑄控制與操作水平，作為之后教學的指導。

該軟件界面友好，有實物圖片也有動畫視頻，操作安全，學生畢業在相關崗位中應用了很多實訓中練習的內容，用來解決生產中的問題。

4.結論

通過在教學中的應用，我們發現連鑄教學中使用連鑄仿真系統有以下優勢：

（1）在頂崗實習之前，學生下廠實踐時間少，在一堂課的時間到企業中去困難較大，學生無法面對設備操作。使用連鑄仿真軟件進行輔助授課，可以極大的彌補這方面的不足。

（2）連鑄生產采用大型設備，成本高且有一定危險性，而軟件模擬了車間內的情況，學生以一定視角存在于車間之中，通過思考和練習，更加直觀的認識連鑄過程，知識掌握更加牢固。

（3）學生在操作的過程中，學會溝通、配合，提高團隊協調能力。

（4）采用三維動畫界面，真實模擬連鑄生產情況，學生更容易接受，增加了學生對本門課程的興趣。

（5）對學生操作進行準確評價，較真實的反映學生知識和技能的掌握情況。

在連鑄教學中使用仿真軟件，可以獲得更好的教學效果，也是目前冶金教學的一種發展趨勢。

參考文獻：

[1]李解.連續鑄鋼課程的課堂教學改革[J].內蒙古教育，2012（7）.

[2]王青峽，許文林，任蜀焱.連鑄連軋課程教學改革探討與實踐[J].重慶科技學院學報，2012（5）.

[3]黃靜.冶金工藝技術類課程的課堂教學改革[J].職業技術教育，2008（35）.