Mô hình lò không phải là một sản phẩm truyền thống, sẵn có trên thị trƣờng. Với tƣ cách là thiết bị phục vụ dạy - học, mô hình phải thoả mãn trƣớc hết các yêu cầu đào tạo. Mặc dù phải đáp ứng yêu cầu mô phỏng trung thực chức năng, kết cấu và hoạt động của lò nhƣng mô hình không thể là bản sao của lò thực. Kinh nghiệm cho thấy, việc áp dụng các thành tựu tiên tiến của kỹ thuật điện tử, tự động hoá và công nghệ thông tin cũng cho phép tạo ra một thiết bị có chức năng tiên tiến. Để đƣa ra một mô hình phù hợp, trƣớc tiên cần làm rõ các yêu cầu đối với nó.
3.4.1 Đáp ứng yêu cầu đào tạo nghề luyện kim
Ngành luyện kim đào tạo từ bậc công nhân đến đại học và sau đại học, trong đó mỗi bậc học có yêu cầu và đòi hỏi chƣơng trình, phƣơng tiện giảng dạy khác nhau. Tƣơng tự nhƣ các ngành khác, bậc học càng cao càng đòi hỏi lý thuyết nhiều hơn, sâu hơn. Tuy nhiên, do có năng lực tƣ duy cao mà sinh viên ở các bậc cao có thể sử dụng các công cụ trừu tƣợng, dƣới dạng bài mô tả, sơ đồ, bản vẽ kỹ thuật. Hơn nữa, các sinh viên đại học sau khi ra trƣờng không có nhiệm vụ trực tiếp vận hành thiết bị sản xuất nên trong quá trình học tập trong nhà trƣờng họ không nhất thiết phải vận hành thành thạo chúng. Ngƣợc lại, đào tạo nghề không đòi hỏi lý thuyết sâu, nhƣng lại yêu cầu cao về sự thành thạo kết cấu, vận hành, bảo dƣỡng thiết bị. Mô hình lò phục vụ cho đào tạo nghề nên tính trực quan cần đƣợc coi trọng.
Mô hình lò có thể đƣợc sử dụng để giảng dạy, thực hành các nội dung sau:
- Lý thuyết quá trình luyện kim, chủ yếu là luyện thép bằng lò điện hồ quang.
- Kết cấu và nguyên lý hoạt động của lò. - Thao tác, vận hành lò trong sản xuất.
Yêu cầu chung đối với mô hình là kết hợp với các phƣơng tiện giảng dạy khác (bài giảng, phấn bảng, tranh vẽ, mô hình, thiết bị thực) tạo thành một hệ thống các phƣơng tiện dạy - học, đáp ứng một cách hiệu quả nhất yêu cầu đào tạo. Hệ thống các phƣơng tiện dạy - học nói trên là một thể thống nhất, không thể thiếu loại nào. Tài liệu giấy, phấn bảng, tranh vẽ là các phƣơng tiện truyền thống, cho đến nay vẫn chiếm vị trí chủ chốt trong đào tạo. Các mô hình, học cụ rất đa dạng: hình vẽ, tranh ảnh, phim, video, phần mềm,... hoặc dạng vật thể đơn giản, thu nhỏ của thiết bị thực, đƣợc dùng để thay thế một phần cho thiết bị thực nhằm giảm nhẹ cho quá trình đào tạo. Mô hình đƣợc định hƣớng phục vụ nhiều hơn cho khâu thực hành, nhƣng dù mô hình có hiện đại đến đâu thì cũng không thể thay thế hoàn toàn quá trình thực hành trên thiết bị thực.
Để đặt ra các yêu cầu hợp lý đối với một thiết bị dạy học nói chung, cho mô hình lò nói riêng, trƣớc hết phải xuất phát từ chức năng của nó. Thiết bị thực là thiết bị sản xuất, phải đáp ứng các yêu cầu của quá trình sản xuất: năng suất, chất lƣợng sản phẩm, chi phí sản xuất, bảo vệ môi trƣờng,... Mô hình là phƣơng tiện dạy - học, có chức năng đào tạo, trƣớc hết phải đảm bảo các yêu cầu sƣ phạm.
Trên cơ sở hiểu rõ chức năng chung của mô hình trong hệ thống thiết bị dạy - học, sau đây chúng ta sẽ phân tích và đƣa ra những yêu cầu cụ thể của mô hình lò điện hồ quang.
3.4.2 Mô tả trung thành, trực quan kết cấu vànguyên lý hoạt động
Đây là yêu cầu cơ bản nhất đối với mô hình, đồng thời cũng là ƣu thế của mô hình so với thiết bị thật. Về hình dáng mô hình giống nhƣ thiết bị thực. Về kích thƣớc, so với thiết bị thực đảm bảo một tỷ lệ nhất định (thu nhỏ). Về kết cấu, nhờ kỹ thuật cắt bổ, làm trong suốt, tháo bỏ các chi tiết không quan trọng, bố trí khai triển,... mô hình có khả năng mô tả rõ hơn thiết bị thực.
3.4.3 Cho phép thao tác, vận hành tương tự thiết bị thực.
Mô hình mô phỏng có đầy đủ các hệ thống chính, từ các cơ cấu cơ khí: mở nắp lò, nghiêng lò, nâng hạ điện cực .v.v. và các hoạt động giống nhƣ thiết bị thực.
3.4.4 Giảm chi phí đào tạo
Chi phí đào tạo gồm chi phí cơ bản (mua, lắp đặt) và chi phí thƣờng xuyên (vận hành và bảo trì) thiết bị thực. Chi phí vận hành mô hình thấp hơn nhờ tiêu tốn ít điện năng, không yêu cầu vật liệu đặc dụng, không đòi hỏi thiết bị bảo vệ môi trƣờng (chống bụi, chống nóng).
3.4.5 Cải thiện môi trường lớp học
Mô hình mô phỏng chạy trên máy tính cho phép thầy và trò làm việc thƣờng xuyên và lâu dài, không sinh nhiệt, không gây bụi, ồn, không dùng các nguồn điện có điện áp cao hoặc có tần số cao, gây ảnh hƣởng xấu đến sức khoẻ và gây mất an toàn cho ngƣời dùng. Mô hình mô phỏng làm việc nhẹ nhàng,
3.4.6 Dễ sử dụng, bảo trì
Ngƣời dùng các thiết bị thật là học sinh, chƣa có đầy đủ kiến thức và kỹ năng nghề nghiệp cần thiết. Bên cạnh đó, học sinh cũng là những ngƣời tò mò, thích khám phá và thƣờng vi phạm các quy tắc, quy trình sử dụng. Họ hay mắc sai phạm trong thao tác, vận hành, dẫn đến nguy hiểm cho ngƣời và thiết bị trong trƣờng hợp dùng thiết bị thật. Mô hình mô phỏng chạy trên máy tính hoàn toàn có thể tránh đƣợc tồn tại này.
Dựa vào các phân tích trên ta thấy, để mô phỏng hệ thống lò điện hồ quang, phƣơng pháp phù hợp nhất là phƣơng pháp mô phỏng các hệ thống sản xuất kết hợp với các công cụ xử lý đồ hoạ.