有色教学实验室建设项目511.docx

1、有色教学实验室建设项目511 重庆科技学院2015年教学实验室建设项目实施计划项目名称：冶金工程流程仿真实验室依托建制实验室：国家级冶金工程实验教学示范中心 国家级钢铁制造虚拟仿真实验教学中心项目投资：405万元实施期限：2015年 6月至2016年5月制定日期：2015年5月项目负责人(签字)：学院负责人(签字)：责任单位(印章):一、项目建设调整说明（结合学校批复的项目及经费情况，简述项目建设方案）冶金工程专业的传统实验教学普遍存在高温环境操作危险多、资源能源运行成本高、设备贵重、动手机会少、工艺复杂生产流程长、污染严重环保压力大等问题，导致在培养学生实践动手能力和创新能力方面困难重重，严

2、重制约了应用型冶金工程本科人才培养质量的提升。虚拟仿真实验技术的引入，可实现虚拟环境下对学生进行全面、系统的工程实践训练，实现教学资源的零消耗、实验过程的零污染、实验容量的无限化。冶金工程流程仿真实验室的建设将极大地丰富实验教学内容，60多个工位的设计能同时容纳两个标准班的学生开展实验且每个学生单独完成实验。虚拟的实验环境可以克服传统冶金实验过程中的种种困难，为学生动手实践提供便捷，保障了应用型人才的培养质量。因此，该项目的建设就显得尤为必要和迫切。我院拟建的冶金工程流程仿真实验室，既是国家级钢铁制造虚拟仿真中心的建设内容，又是国家级冶金工程实验教学示范中心的补充建设内容。实验室建成后不仅可以

3、服务于冶金工程国家级特色专业和国家卓越工程师教育培养计划试点专业，还可以为重庆市冶金材料特色学科专业群的建设提供有力支撑，将对我校人才培养模式改革、学术平台建设、课程建设和实验室管理等方面的探索提供有益支持。拟建的有色冶金仿真实验室位于励志楼L221，实验室拟采用两个投影显示系统，一个监控生产仿真画面，另一个显示操作界面，教室内共布置4排操作台，每排5个操作台，可同时供20名学学习使用，教室平面布置图及建成效果图如图2，图4所示。虚拟仿真实验教学软件包括10套实践教学平台软件系统和10套虚拟实验系统，具体如下：实践教学平台软件系统虚拟实验系统序号名称序号名称1烧结生产仿真实践教学系统1矿粉烧结

4、虚拟实验2高炉炼铁生产仿真实践教学系统2铁矿石还原性测定虚拟实验3转炉炼钢生产仿真实践教学系统3高炉喷吹煤粉爆炸性测定虚拟实验4LF精炼生产仿真实践教学系统4高温综合虚拟实验5RH精炼生产仿真实践教学系统5中间包水模型虚拟仿真实验6板坯连铸生产仿真实践教学系统6炉渣熔点测定虚拟实验7热连轧生产仿真实践教学系统7顶吹转炉炼钢过程虚拟实验8棒材生产仿真实践教学系统8凝固过程模拟实验9电解铝生产仿真实训系统9锌焙砂浸出过程模拟实验10铜冶炼生产虚拟仿真实训系统10铜电解模拟实验图1钢铁冶金虚拟仿真实验室(K100)平面布置图2有色冶金虚拟仿真实验室(L221)平面布置图3 虚拟仿真实验室建成后效果（

5、仅供参考）图4有色冶金虚拟仿真实验室建成后效果（仅供参考）二、项目建设的内容及目标（建设的内容、建设的重点、成果等）我院坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想，以共享有色冶金典型工艺流程的实验教学资源为核心，以建设冶金信息化实验教学资源为重点，全力建成冶金工程流程仿真实验室，努力培养学生的工程实践能力、专业设计能力和科技创新能力。1）建设内容学院建设的有色冶金流程仿真实验室拟采用两个投影显示系统，教室内共布置4排操作台，每排5个操作台，可同时供20名学生学习使用。第一排5个操作台面采用实际按钮和操作手柄等布置，与现场一致（见图4）；后四排全部采用12寸工业触摸屏方式

6、（见图4，图5），触摸屏仿真出现场按钮等操作界面，并能够查看实时、历史仿真趋势曲线，触摸屏可随着所选择的仿真系统软件模块的不同而自动切换，具有通用性。图3 带按钮的实训操作台（参考图）图4 带触摸屏的实训操作台（俯视图） a b 图5 多功能触摸屏（a、模拟现场操作按钮，b、显示实时、历史仿真趋势）拟建的有色冶金流程仿真实验室以具有区域特色的铝电解及铜冶炼的生产过程为对象，建立由设备操作系统，工艺仿真系统，信息管理系统和虚拟监控系统组成的虚拟工厂；辅以认知实习，教学资源库生成系统等多功能教学功能，形成一个完整的虚拟仿真实践教学实验室。该实验室的虚拟仿真教学平台分为铝电解和铜冶炼两大板块，具体包

7、括：电解铝生产虚拟仿真实训系统、铜冶炼（闪速炉）生产虚拟仿真实训系统、铜冶炼（转炉）生产虚拟仿真实训系统、铜冶炼（阳极炉）生产虚拟仿真实训系统、铜冶炼（电解精炼）生产虚拟仿真实训系统5套仿真软件系统，涵盖了铝电解以及铜闪速熔炼转炉吹炼阳极炉火法精炼电解精炼两种典型有色金属的冶炼仿真。有色冶金流程仿真实验室的虚拟仿真实践教学平台在使用功能上划分为4大功能，如图6所示：仿真操作功能认知实习功能设计教学功能有色冶金虚拟仿真实践教学平台教学资源库生成系统功能仿真操作功能图6 有色冶金虚拟仿真实践教学平台功能2）建设重点有色冶金虚拟仿真实践教学平台建设的重点在于对其功能的充分运用，4大功能具体为：a认知

8、实习功能通过大量的现场高清视频、图片，采用2D和3D技术，形象展现生产现场、重要设备参数和结构，生动再现铝电解以及铜冶炼流程。辅以大量生动详实的课件资源，把相关知识点串联并形象化讲解，彻底解决“认知实习”中的教学难点问题。b仿真操作功能铝电解仿真功能涵盖了阳极组装、阳极更换、阳极效应熄灭以及铝液吸出等主要工序的仿真操作。铜冶炼仿真功能主要包括配料计算、电仪操作控制以及炉本体控制等。铜闪速熔炼仿真功能则主要包括燃烧枪控制，氧化风控制，还原剂控制，透气砖控制，圆盘浇铸控制和阳极炉炉体控制。 c考核评价功能考核评价功能主要实现操作技能考核，理论知识考核可根据需要自主开发，支持多人同时考试。操作技能鉴

9、定考核机制细致灵活，参照企业生产岗位设置现状，设置了不同岗位、不同工种、不同等级专属的操作鉴定环境。有色冶金流程生产仿真模拟操作系统具有模块考核细则，例如，铜冶炼(阳极炉)生产仿真模拟操作考核点涉及到如下部分：正常工艺，炉口冒黑烟异常，炉温过高异常，炉温过低异常。d教学资源库生成系统功能各虚拟仿真系统均具有2D、FLASH、3D视频、动画、图片、设备控件、教科书资源、论文资源、学术期刊等相关专业的素材库。学生可通过人机互动完成原理介绍、设计方法等认知学习；并根据选题要求，实施生产流程设计、设备选型设计、设备参数优化设计和工艺平面布置设计的参数设定。教师根据教学大纲生成并编辑多媒体电子教案，并允

10、许每篇教案任意添加各类媒体资源链接，以便于授课时便捷使用。同时该系统运行用户自行扩展知识点和相关资源，借助网络资源，无限扩展资源素材库。该功能以WEB网页形式部署，可支持本地及远程浏览。3）建设目标按照学校“立足重庆、背靠行业、面向世界、服务全国”的办学思路，在我院各专业建设的基础上，整合各类已有教学资源，注重科研成果转化及学生三种能力（工程实践能力、专业设计能力和创新创业能力）培养，将冶金工程流程仿真实验室建成国内独具特色且具有较大影响的钢铁制造虚拟仿真实验室。项目的总体建设目标包括：a完善平台，丰富资源对冶金学院原有的虚拟仿真教学平台进行功能上进一步完善，鼓励教师将各自已有的教学资源对教学

11、资源库进行添加，丰富教学资源库，促进教师之间资源和信息的共享、交流。b扩大共享，培养学生冶金工程流程仿真实验室建成后将面向全校27个工科专业开放，使全校师生受益，激励教师将已取得的科研成果拓展到虚拟仿真实验教学范围，开拓学生的知识视野，提升学生的知识结构，培养学生的综合设计与创新能力，努力突破应用型冶金工程本科人才培养质量的瓶颈。c降低成本，补充教学虚拟仿真实践教学平台的认知实习功能、仿真操作功能等降低了实验安全风险和实验成本，弥补了以往在生产现场不能进行实训的遗憾，实现了大型复杂实验教学的随时、随地、随需开展，对传统教学的不足进行了有益补充。d. 开拓创新，队伍建设鼓励青年教师在充分掌握虚拟

12、仿真实验教学平台的后台模型后，结合自身专业知识开发部分原理展示和物料计算小软件，满足学生学习和实习所需；在实习指导教师吃透虚拟仿真实验教学平台的各项内容及功能的情况下，编写虚实结合模式下的实习实施计划表和实习指导书，在培养学生、提高实习效果的同时使实习指导教师的相关能力得到锻炼和提升。三、项目建设的时间安排（含人员安排、设备安装的场地及水电、实验指导书、实验大纲等项目进度、注意事项）序号时间主要任务负责人12015.42015.51）仿真软件调研并签订意向性购买协议2）初步确定仿真实验室装修方案万新22015.52.15.61）签订仿真软件购买协议2）确定装修方案，并就装修施工单位进行招标万新

13、32015.72015.91）进行实验室装修工程2）就实验室所需培训操作台进行招标万新42015.102015.11实验室所需计算机及网络设备招标万新52015.112015.12实验室培训操作台及电脑等硬件进行布置及调试万新62016.12016.21）实验室仿真软件安装及调试2）实验室仿真软件使用培训万新72016.22016.3编写虚实结合模式下的实习实施计划表和实习指导书万新82016.3整理相关建设资料，进行实验室验收万新四、设备及材料购置计划清单（合计405.382万元）分包序号设备名称主要技术参数(*详细准确)数量单位单价(万元)金额(元)参考型号参考供货单位虚拟仿真实践教学平台

14、硬件1台式计算机OptiPlex 3020 MT，CPU双核2.8GHZ及以上，4G内存500G硬盘，1G独显，安装WIN7旗舰版；显示器分辨率1440*900及以上68台3660248880戴尔2仿真数据服务器JHBY-D8001，含工控软件和组态软件等1台4800048000北京金恒博远3WEB服务器JHBY-W60011台96809680北京金恒博远4LED显示器及配件10000*2500mm 弧形1套1300001300005KVM切换器MT-281KL，支持无线键鼠2台150300迈拓维矩6无线键鼠套装罗技MK2602套200400罗技7多媒体讲桌定制，大致尺寸：宽1400mm纵深9

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