計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)在電氣工程專業(yè)綜合實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

高飛 劉羽楠

【摘要】本文結(jié)合實際分析了電氣工程專業(yè)綜合實訓(xùn)存在的問題，提出了簡單實用的教學(xué)手段：通過Unity3D軟件，創(chuàng)建了變壓器、直流電機(jī)和異步電機(jī)的模型，在專業(yè)綜合實訓(xùn)中導(dǎo)入，加強(qiáng)了實訓(xùn)的效果。

【關(guān)鍵詞】電氣工程 專業(yè)綜合實訓(xùn) 計算機(jī)輔助設(shè)計

【基金項目】黑龍江省新世紀(jì)教改項目“電機(jī)與拖動課程教學(xué)、實訓(xùn)綜合虛擬仿真平臺建設(shè)”（2012）

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）04-0256-01

一、引言

電氣工程專業(yè)涉及多門學(xué)科，包括電機(jī)電器、電力系統(tǒng)、電子技術(shù)和自動化等，強(qiáng)調(diào)強(qiáng)弱電結(jié)合，側(cè)重強(qiáng)電，因此對學(xué)生的動手能力及實踐能力要求較高。電氣工程專業(yè)綜合實訓(xùn)是整個專業(yè)教學(xué)中一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。

二、專業(yè)綜合實訓(xùn)的現(xiàn)狀及存在的問題

鑒于專業(yè)綜合實訓(xùn)對于知識要求的全面性，多數(shù)學(xué)校將其安排在本科教學(xué)的第六學(xué)期期末或第七學(xué)期，也有少部分學(xué)校利用第六學(xué)期后的暑期進(jìn)行，實踐內(nèi)容也會結(jié)合自身條件各有側(cè)重。筆者認(rèn)為無論何種方式，均存在一些問題：

1.時間點的選取制約了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。除了利用暑期時間開展實訓(xùn)，否則難以在時間上保障教學(xué)效果，首先第六學(xué)期本身學(xué)生課程多，還要面臨考試，而第七學(xué)期雖然課程較少，但考研和求職兩事也使學(xué)生難以保證學(xué)習(xí)精力；但是暑期開展實訓(xùn)涉及同期的認(rèn)識實習(xí)或假期學(xué)生在校安全問題。

2.學(xué)時偏少，實訓(xùn)內(nèi)容偏多。專業(yè)綜合實訓(xùn)要求的理論基礎(chǔ)要盡可能全面，如僅涉及一兩門專業(yè)課程則不太合理，但也不能面面俱到，因此盡可能的“綜合”和學(xué)時要進(jìn)行綜合的考量才能達(dá)到最優(yōu)的效果。

3.相關(guān)設(shè)備偏少，保障力度不到位。筆者所在院系電氣工程專業(yè)學(xué)生平均每屆300人左右，因此在實訓(xùn)過程中相關(guān)設(shè)備數(shù)量偏少，且在實訓(xùn)過程中經(jīng)常由于學(xué)生操作失誤造成故障，及時修復(fù)的時間和經(jīng)費均難以保障。

三、部分問題的解決思路和方法

鑒于專業(yè)綜合實訓(xùn)中存在的一些問題是共性的、共性的，而且不是專業(yè)教師個人所能解決的，在此僅對其中局部存在的問題，改進(jìn)教學(xué)手段，提高實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效率。如實訓(xùn)中的電機(jī)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，涉及到主要電氣設(shè)備如變壓器、直流電機(jī)、鼠籠式異步電動機(jī)等的拆裝。初學(xué)者在沒有基礎(chǔ)的情況下，正確、無損地拆卸這些電氣設(shè)備，首先比較耗時，其次還要保證正確安裝以便下次使用，確實有很大的困難。如果能將多媒體和實物相結(jié)合，則可節(jié)約大量時間。當(dāng)然傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)多側(cè)重于圖片、簡單的FLASH動畫或拍攝的視頻，筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)效果不好，而使用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件輔助教學(xué)是很好的辦法，可以利用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件強(qiáng)大的建模功能，創(chuàng)建電機(jī)的模型，上通過一系列三維展示，就可以在短時間內(nèi)給學(xué)生直接的感官認(rèn)識，從而取得良好的學(xué)習(xí)效果。筆者選用了Unity3D軟件，它對DirectX和OpenGL的圖形渲染管道進(jìn)行優(yōu)化，使低端硬件也可以流暢地運行漫游展示、虛擬仿真、交互式動畫等，并能夠創(chuàng)造出高質(zhì)量3D仿真系統(tǒng)和真實視覺效果。它能夠與HTML、Flash等進(jìn)行良好的交互，并支持C#、JavaScript等多種腳本語言。

四、模型教學(xué)展示

以三相鼠籠式異步電機(jī)電機(jī)為例，通過對小型電機(jī)進(jìn)行拆解測量，獲取相關(guān)構(gòu)件數(shù)據(jù)。如圖所示，結(jié)合JAVA及Html技術(shù)，可通過瀏覽器對相關(guān)模型進(jìn)行全方位整體和局部、分解和組合展示。

圖1 電機(jī)整體結(jié)構(gòu)

圖2電機(jī)結(jié)構(gòu)分解

圖3局部結(jié)構(gòu)展示

五、結(jié)束語

通過實踐發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)電機(jī)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，對于常見設(shè)備的拆裝至少需要4學(xué)時，而采用新的教學(xué)手段后，僅需1學(xué)時即可達(dá)到同樣的教學(xué)效果，這樣不僅解決了學(xué)時和實訓(xùn)內(nèi)容矛盾的問題，還提高了實訓(xùn)設(shè)備良好率，節(jié)約了經(jīng)費，保障了實踐教學(xué)的開展。

參考文獻(xiàn)：

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[4]蘇儉，周志萍.電氣類專業(yè)綜合實訓(xùn)課程的研究和實踐[J] .實驗室研究與探索.2006年第8期

作者簡介：

高飛（1982-），女，黑龍江大慶人，黑龍江省八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，講師，主要研究方向：模式識別。

劉羽楠（1980-），男，黑龍江大慶人，黑龍江省八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，講師，主要研究方向：控制理論與應(yīng)用、計算機(jī)仿真。