《炉外精炼》课程网络辅助教学改革

刘晓+艾立群+刘然+李俊国

摘要：本文简要论述了网络辅助教学在《炉外精炼》课程教学中的作用：利用冶金工程3D多媒体教学系统融入到课堂教学，并辅以“钢铁大学”在线网站的炉外精炼模块对学生进行模拟实训训练，取得了很好的教学效果。

关键词：炉外精炼;网络辅助;多媒体教学;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）07-0079-02

网络辅助教学是在现代信息技术条件下利用计算机网络和电子资源进行网上辅助教学的一种新型教学模式，教师可以突破传统课堂的时空限制，向学生提供更加全面、广泛、丰富的教学资源，帮助学生更好地理解和吸收新的知识，促进学生自主学习和协作学习，拓展其思维空间，激发创新能力[1]。

华北理工大学冶金与能源学院的《炉外精炼》课程，是冶金工程专业的专业课程之一，是冶金工程专业学生必修的核心课程。课程具有理论性强、抽象性高、复杂难懂等特点，因此，采取“传统+现代”的多样化教学手段是提高课程教学质量的有效措施。本课题拟通过建立和完善课程网络平台，以网络辅助专业课程教学，以提高教学质量，加强专业课程建设。

一、《炉外精炼》课程的教学目的

《炉外精炼》是冶金工程专业的一门必修课，是基础课程的延伸，目的是使学生对本专业有更深的认识，是连接学生由学校进入钢铁企业的桥梁。该课程紧密结合冶金工程学科的专业特点，主要介绍将在转炉或电炉内初炼的钢液倒入钢包或专用容器内进行脱氧、脱硫、脱碳、去气、去除非金属夹杂物和调整钢液成分及温度以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺，从而使学生全面认识炉外精炼过程的特点及其在炼钢过程中的地位和作用，掌握炉外精炼各生产工艺过程的基本原理，树立工程观念。

二、《炉外精炼》教学中存在的问题

传统的《炉外精炼》教学模式为“师主生从”型，教师是知识的传授者，是课堂教学的主人，学生较被动地接受知识，大部分同学对这些教学内容会感到枯燥无味，缺乏新鲜感，学习接受起来难度较大，这种教学模式抑制了学生学习主动性和积极性的提高。现代化教育教学理念强调学生在教学中的主体地位，以学生知识、能力和素质的培养为教学目标，而教师只是课堂教学的组织者、管理者、指导者。在这种教学理念的指导下，仅利用有限的课堂教学时间实现《炉外精炼》课程的学习已无法达到现代化教学目标。如果将多媒体教学软件及在线网站等运用到《炉外精炼》课程的教学中，使学生充分利用网站及3D多媒体教学软件中丰富的学习资源，完成课程知识的深化、拓展和延伸，从而激发学生学习的主动性和积极性，具有重要的意义。

三、《炉外精炼》教学改革的解决办法

（一）完善课堂教学：多媒体3D教学和课堂教学相结合

目前，华北理工大学冶金与能源学院自主研发了一套冶金工程3D多媒体教学系统和冶金工程虚拟交互学习系统，此系统包含的教学内容有高炉炼铁、转炉炼钢、炉外精炼和连续铸钢等模块，每个模块包括设备篇和工艺篇。设备篇系统展示每个工序工艺，并对所有单体设备的功能进行阐释，立体化展示单体设备结构;工艺篇以流程化系统展示各工艺的生产工艺过程，并对涉及的冶金过程机理进行剖析[2]。

我们充分利用此冶金多媒体教学系统，在对学生讲授《炉外精炼》课程的同时，我们对其配合以网络教学，在学生开始接触《炉外精炼》课程时，通过演示讲授型实验教学，利用此多媒体教学系统，一边演示《炉外精炼》多媒体教学内容，一边细心讲授虚拟动画和录像剪辑内容，系统展示炉外精炼的工艺设备及其工艺流程。例如，利用多媒体动画演示RH及LF整个精炼过程生产工艺流程，使学生的认识和理解加深，给学生以身临其境的感觉，如图1所示。

在此3D教学系统中，学生能自主对炉外精炼的设备和工艺进行认知，设备认知内容包括掌握LF炉钢包车、钢包、水冷炉盖、供电系统、除尘系统、加料系统、喂丝系统和测温取样系统等;RH本体系统、钢包及顶升系统、抽真空系统、顶枪系统、水系统和加料系统等设备机构及工作原理。工艺认知内容包括精炼炉造渣、加热、真空、搅拌、脱氧、脱硫、调整钢液成分、钙处理等工艺的操作，完成知识过关考核。

实践证明，利用冶金3D多媒体教学系统对学生进行教学，学生的接受效果明显提高。

冶金3D多媒体教学系统功能完善，教师不仅可以在课堂集中教授《炉外精炼》教学内容，而且可以通过中心网站在不同地点网络终端上网组织各种实时或非实时的分散式教学，回答学生问题。通过对学生的引导教学，使学生快速地步入《炉外精炼》知识学习的大门，为后续本课程的学习奠定坚实的基础。学生学习后，既能掌握宏观的炉外精炼工艺流程概貌，又能把握微观炉外精炼设备结构及其相关反应机理，快速掌握并充分理解炉外精炼的设备及其相关工艺，大大降低了教师的教学强度，提高了学生对专业认识的速度和深度。

（二）加强课后实践

1.钢厂实习加强学生对专业课的理解。《炉外精炼》是实践性比较强的一门专业课，教学与实践相结合会取得相当好的教学效果。本课程讲授之前，本专业学生会到大型钢铁公司进行生产实习，这对《炉外精炼》课程会起到较好的铺垫作用。实习过程中，企业相关炉外精炼技术人员会向学生介绍炉外精炼设备及其工艺操作等，让学生能够身临其境地了解炉外精炼设备、生产工艺流程、设备的操作方法、一些反应的基本原理和设备所能达到的技术经济指标等，使学生能够充分认识并理解炉外精炼过程的设备及工艺路线等知识，为《炉外精炼》课程的学习打下坚实的基础。实践证明，经过长达六周的生产实习后，学生对《炉外精炼》课程的学习兴趣明显提高。由此可见，学生对《炉外精炼》课程的学习和实践环节的实习是相辅相成的，生产实习加深了学生对本课程内容的理解和认识[3]。

2.“钢铁大学”在线网站模拟训练检验学生的实践能力。钢铁大学（steeluniversity.org）是一个可以免费使用的网上资源平台，它由国际钢铁协会发起成立，其内容涵盖从钢铁生产、产品、钢的应用和回收等各个方面。此网站上有丰富的学习资料，包括高炉炼铁、转炉炼钢、炉外精炼、连续铸钢等钢铁流程模块以及钢铁应用软件等。

借助此钢铁大学网络平台，学生在此平台进行炉外精炼模块的模拟操作。作为《炉外精炼》课程的作业部分，学生通过对模拟操作中加入合金和精炼渣的确定，搅拌、真空脱气和再加热等操作时间和工艺参数的模拟，钢水成份、温度、夹杂物含量水平等参数的控制，能充分了解炉外精炼过程中各工艺参数对冶炼的影响。图2为“钢铁大学”在线网站炉外精炼模块。

教师对学生在“钢铁大学”炉外精炼模块中操作成绩的判分标准和钢铁企业大生产要求的成本最低相吻合，在满足成分合格的前提下，成本核算值要尽可能的低。我们以此作为判定学生得分高低的标准，谁的成本核算值较低，谁的成绩就较高。这种科学的成绩评定标准，激发了学生积极学习的动力。

总之，利用冶金工程多媒体3D教学和课堂教学相结合融入到《炉外精炼》课程教学中，并辅以“钢铁大学”在线网站的炉外精炼模块对学生进行模拟实训训练，学生对本课程自主学习的积极性大大提高，强化了学生的工程实践能力，提升了学生对本课程专业知识的认知水平，为以后的工作奠定了良好的实践基础。

参考文献：

[1]李杰.《冶金设计基础》课程教学改革研究[J].科技信息，2012，（6）：142.

[2]宋卓斐，李运刚，李俊国.虚拟交互学习在钢铁冶金教学中的应用[J].教育教学论坛，2014，（11）：89-90.

[3]李俊国，刘晓，石焱，艾立群，刘然，胡长庆，孙立根.冶金工程专业生产实习教学改革[J].中国冶金教育，2013，13（3）：73-76.