Cult3D技術(shù)在《維修電工》課程理實一體化教學(xué)中的應(yīng)用

遲立鑫　張記超

(1.南通工貿(mào)技師學(xué)院，江蘇南通　226010；2.南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通　226010)

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Cult3D技術(shù)在《維修電工》課程理實一體化教學(xué)中的應(yīng)用

遲立鑫1張記超2

(1.南通工貿(mào)技師學(xué)院，江蘇南通226010；2.南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通226010)

摘要分析了《維修電工》課程理實一體化教學(xué)現(xiàn)狀，將交互式三維虛擬設(shè)計軟件Cult3D引入理實一體化教學(xué)中，以課題《時間繼電器自動控制Y-△形降壓啟動線路》為案例，分析了Cult3D技術(shù)對理實一體化教學(xué)方法的彌補作用，起到良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞Cult3D技術(shù)；理實一體化教學(xué)；維修電工

理實一體化教學(xué)是一種較為先進(jìn)的教學(xué)方法，可以避免傳統(tǒng)教學(xué)理論與實踐脫節(jié)的問題，可以實現(xiàn)教師為主導(dǎo)、學(xué)生學(xué)——做——學(xué)同步進(jìn)行的教學(xué)模式，可以提升學(xué)生的職業(yè)能力。理實一體化教學(xué)方法的諸多優(yōu)點使得其越來越廣泛地得以應(yīng)用和推廣[1]。但理實一體化教學(xué)方法也并非萬能的，并非所有課程都適用，也存在著一定的問題和局限性。

Cult3D軟件是常見的交互式三維虛擬設(shè)計軟件，可以實現(xiàn)三維空間立體化模型的構(gòu)建，可以引入聲效、動畫及事件等虛擬內(nèi)容，并將其整合為一體，生成具有實時交互功能的高品質(zhì)三維對象[2]。將Cult3D技術(shù)引入到理實一體化的教學(xué)中，能夠很好地彌補其局限性。本文以《維修電工》課程為案例進(jìn)行詳細(xì)講解。

1《維修電工》課程理實一體化教學(xué)現(xiàn)狀

1.1復(fù)雜線路接線繁瑣耗時

在《維修電工》課程理實一體化教學(xué)中，大部分控制電路具有連接方式繁雜多變的特點，因此當(dāng)教師對接線部分進(jìn)行板書繪制或是實操示范時，由于接線繁雜重疊，操作時間長，導(dǎo)致學(xué)生在整個演示過程中注意力無法集中，或是對整個接線過程的認(rèn)識模糊不清，最終失去學(xué)習(xí)興趣。同時，為了能夠讓學(xué)生觀看到通電運行的結(jié)果，教師通常耗用大量時間完成接線部分，在一定程度上占用了教學(xué)課時，影響課程進(jìn)度及教學(xué)效果。

1.2教師示范視野有限

實操示范常見兩種形式，即集體示范和分組示范。在實訓(xùn)課堂上，一般一名教師對應(yīng)30-40名不等的學(xué)生，教師資源短缺。教師集體示范時，由于教師示范空間有限，導(dǎo)致有些學(xué)生觀看視野不夠清晰，對操作方法、步驟及注意事項等問題不夠明確，對過程模棱兩可，甚至對操作過程無心觀看，降低學(xué)習(xí)興趣，因此影響了授課質(zhì)量；教師分組示范時，為達(dá)到良好的觀看視野，教師一般將學(xué)生分為5-6組，重復(fù)示范。分組示范不但增加教師的工作精力，也占用了課堂大量時間，同時，對于觀看完畢的小組，教師無暇管理，從而導(dǎo)致課堂混亂，影響教學(xué)進(jìn)度。

1.3教師對學(xué)生客觀測評難度大

實訓(xùn)過程經(jīng)常出現(xiàn)“以一概全”的問題，即只要有一部分學(xué)生明確了操作過程，其余學(xué)生就會就近效仿，甚至每一步都“同步進(jìn)行”，雖然最終均完成操作任務(wù)，但是由于學(xué)生數(shù)量因素、操作時間因素的影響，教師無法監(jiān)管每一個學(xué)生的實操過程，導(dǎo)致測評結(jié)果偏頗，對了解學(xué)生實際掌握情況不夠客觀。

2Cult3D 技術(shù)的應(yīng)用

2.1案例課題

以《維修電工》課程中課題《時間繼電器自動控制Y-△形降壓啟動線路》的理實一體化教學(xué)為例，融合Cult3D技術(shù)，消除傳統(tǒng)理論教學(xué)單調(diào)乏味的弊端，實現(xiàn)人機交互式教學(xué)，模擬實訓(xùn)環(huán)境及個性化操作相統(tǒng)一的虛擬實訓(xùn)過程，為學(xué)生掌握理論內(nèi)容和操作方法奠定基礎(chǔ)。

《時間繼電器自動控制Y—△形降壓啟動線路》的一體化教學(xué)的任務(wù)要求：(1)技術(shù)理論要求：①掌握時間繼電器自動控制Y—△形降壓啟動線路的工作原理及接線方法；②掌握時間繼電器的作用與使用方法。(2)技術(shù)操作能力任務(wù)要求：①完成時間繼電器自動控制Y-△形降壓啟動線路的安裝；②會應(yīng)用所學(xué)知識和相關(guān)儀表對時間繼電器自動控制Y-△形降壓啟動線路進(jìn)行故障排查。具體電路圖如圖1所示。

圖1　時間繼電器自動控制Y-△形降壓啟動線路原理圖

2.2Cult3D技術(shù)應(yīng)用實例

(1)元器件布局界面

利用Cult3D技術(shù)生成的FLASH文件界面如圖2所示。

在此界面中插入了文字說明，學(xué)生點擊“我已經(jīng)明白了”對話框，系統(tǒng)將自動跳到元器件布局界面中。在界面中設(shè)置了“操作提示”界面，這個界面主要是文字表述。在此界面下，器件庫會展現(xiàn)在操作者面前，學(xué)生可以直接利用鼠標(biāo)將元器件拖動到相應(yīng)的位置上，如圖3所示。如果安放錯誤時，元器件會自動回到器件庫中，并在“操作提示”中顯示“請將器件放到正確的位置”。布局界面也設(shè)置了“原理圖”界面，當(dāng)學(xué)生對元器件位置產(chǎn)生困惑或?qū)υ骷柌磺宄r，可以進(jìn)入“原理圖”界面解決問題，如圖4所示。

圖2　元器件布局界面

圖3　從器件庫拖動器件圖

圖4　“原理圖”界面圖

在元器件布局界面中，通過練習(xí)，學(xué)生能夠很快認(rèn)識相應(yīng)的元器件的外部結(jié)構(gòu)、相應(yīng)電氣符號及安放位置。其中，形象的器件圖激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。同時，通過該界面的應(yīng)用不僅減輕教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)也解決了展示距離和空間局限性的問題。

(2)元器件電路界面

當(dāng)教師詳細(xì)講解元器件作用及具體結(jié)構(gòu)時，可以利用元器件電路界面進(jìn)行輔助教學(xué)。在該界面中，插入了《時間繼電器自動控制Y—△形降壓啟動線路》的原理圖，教師可以針對原理圖中相應(yīng)的電器符號對應(yīng)到實際的電路中。當(dāng)鼠標(biāo)點擊原理圖某電器符號時，接好的電路中將放大相應(yīng)的元器件，如圖5所示，鼠標(biāo)移到原理圖中接觸器KMY的線圈時，電路中KMY接觸器器件放大。在元器件電路界面中，也插入了“操作提示”界面。在“操作提示”界面中主要介紹元器件的名稱、電器符號及其作用。同時該界面也顯示了與原理圖相對應(yīng)的接線圖，這些導(dǎo)線均是選用不同顏色，導(dǎo)線顏色的標(biāo)注使整個電路的接線清晰，因此，教師可以在此界面下根據(jù)原理圖詳細(xì)講解接線方法，不僅省去課堂上接線的時間，也可以提高教學(xué)效率。

(3)接線練習(xí)界面

接線練習(xí)界面主要由3部分組成：原理圖界面、文字顯示界面和元器件位置界面，如圖6所示。在原理圖界面中，該系統(tǒng)會根據(jù)電流引入的方向顯示每一根導(dǎo)線，顯示的方式是根據(jù)不同的顏色閃爍出現(xiàn)。學(xué)生可根據(jù)原理圖的引導(dǎo)，完成元器件界面中元器件之間的連接。在元器件界面中，只要手勢光標(biāo)點擊相應(yīng)元器件的端點處，兩端點之間將自動連接形成與原理圖閃爍線號相同顏色的導(dǎo)線。文字顯示界面由“打開”、“保存”、“答案”和“操作提示”四個功能鍵組成，其中“打開”功能可以打開之前關(guān)閉的接線練習(xí)；“保存”功能可以實現(xiàn)對此次操作的存儲；“答案”功能可以起到提示作用，當(dāng)學(xué)生對于某根導(dǎo)線連接產(chǎn)生疑問時，可以點擊此功能鍵，此時元器件位置界面將會把所有接線顯示在界面中；“操作提示”功能是對學(xué)生操作對錯的提示，當(dāng)學(xué)生連接正確時，“操作提示”對話框中將顯示“接線正確，請繼續(xù)”，并伴有大拇指鼓勵。當(dāng)學(xué)生接線錯誤時，“操作提示”對話框中將顯示“接線錯誤”，并伴有鬼臉。通過接線練習(xí)界面的應(yīng)用，學(xué)生可以快速掌握元器件的接線方法。由于該界面中元器件形象真實，有利于學(xué)生快速與實訓(xùn)中的元器件聯(lián)系在一起，避免虛擬內(nèi)容與實訓(xùn)內(nèi)容脫節(jié)。界面中又伴有相應(yīng)的卡通提示，讓學(xué)生對練習(xí)過程產(chǎn)生新鮮感，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖6　接線練習(xí)界面

(4)運行界面

在運行界面中，學(xué)生可以自行操作電動機，并觀看電動機運行情況。在該界面中每一個器件的動作都會有相應(yīng)的聲音引入，接觸器的得電也會通過顏色的特效顯示出來。在此運行界面中也有操作提示，學(xué)生可以根據(jù)提示進(jìn)行下一步的操作，如圖7所示。通過形、聲、色，學(xué)生可以感受電動機運行的過程，并從這些外界感知深入到學(xué)生的內(nèi)心意識里，讓學(xué)生對運行的過程了然于心。

圖7　運行界面

(5)故障排除界面

故障排除界面的操作過程主要有由4部分組成：“故障現(xiàn)象”對話框、“分析故障”對話框、“查找方法”對話框和“排除故障”對話框。該界面在制作時已經(jīng)預(yù)設(shè)好故障點，學(xué)生首先觀察故障現(xiàn)象，然后進(jìn)行故障分析，查找故障。在“故障現(xiàn)象”對話框中，給予了步驟提示，如圖8所示，學(xué)生根據(jù)提示進(jìn)行觀察故障現(xiàn)象。在“分析故障”對話框中，界面插入了故障點的文字說明及附帶了故障提示的原理圖，如圖9所示。此界面主要是起提示作用，學(xué)生操作時可以略去此部分；當(dāng)學(xué)生進(jìn)行排除操作時，也可以到此界面中了解故障點的具體位置。在“查找方法”界面中，插入了萬用表的使用方法及應(yīng)用萬用表練習(xí)排除故障的操作界面，如圖10所示?！安檎夜收稀睂υ捒蚪缑嬷饕轻槍收犀F(xiàn)象進(jìn)行學(xué)生排除故障的練習(xí)，每一個線號是否斷路，在該界面中都要如實填選，如“1號線是否短路，()是 ()否”。

圖8　故障現(xiàn)象對話框

圖9　“分析故障”對話框

故障排除界面是針對現(xiàn)象進(jìn)行故障排查學(xué)習(xí)及練習(xí)的界面，練習(xí)界面貼近實際，效果逼真。通過該界面的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生在面對實物時能夠獨立自主排查故障點，從容解決問題。

圖10　“查找方法”對話框

3結(jié)語

將Cult3D技術(shù)應(yīng)用于理實一體化教學(xué)中，提高了教學(xué)效率，縮短了繁瑣的接線時間，避免了實訓(xùn)空間局限性帶來的視野不清問題，建立了良好的學(xué)生測評體系，實現(xiàn)了教師對教學(xué)效果的良好掌控。同時，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加了學(xué)生課堂的關(guān)注度，從而達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

1符躍東.理實一體化教學(xué)在農(nóng)村中職學(xué)校的應(yīng)用[J].當(dāng)代職業(yè)教育，2015(10)：28

2朱小龍，王君澤，劉宇.基于Cult3D的粉末冶金齒輪成形模具虛擬裝配[J].粉末冶金工業(yè)，2014,24(5)：63

(責(zé)任編輯：譚銀元)

Application of Cult3D in Theory-Practice Integrated Teaching of Maintenance Electrician Course

CHI Li-xin1，ZHANG Ji-chao2

(1. Nantong Gongmao Technician College, Nantong 226010, China;2. Nantong Shipping College, Nantong 226010, China)

Abstract:The thesis analyzes current situation of Maintenance Electrician course teaching and discusses the application of Cult3D software in the course teaching. Setting the topic of “Y-△ reduced voltage start circuit of time relay” as an example, the thesis analyzes the complementary effects of Cult3D in the course teaching.

Key words:cult3D;theory-practice integrated teaching;maintenance electrician

收稿日期：2016-01-29

作者簡介：遲立鑫，女，講師，主要從事維修電工方面的研究。

中圖分類號G712

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

文章編號1671-8100(2016)02-0084-04