計算機輔助設計技術在電氣工程專業綜合實訓教學中的應用

高飛 劉羽楠

【摘要】本文結合實際分析了電氣工程專業綜合實訓存在的問題，提出了簡單實用的教學手段：通過Unity3D軟件，創建了變壓器、直流電機和異步電機的模型，在專業綜合實訓中導入，加強了實訓的效果。

【關鍵詞】電氣工程 專業綜合實訓 計算機輔助設計

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

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

一、引言

電氣工程專業涉及多門學科，包括電機電器、電力系統、電子技術和自動化等，強調強弱電結合，側重強電，因此對學生的動手能力及實踐能力要求較高。電氣工程專業綜合實訓是整個專業教學中一個極為重要的實踐性教學環節。

二、專業綜合實訓的現狀及存在的問題

鑒于專業綜合實訓對于知識要求的全面性，多數學校將其安排在本科教學的第六學期期末或第七學期，也有少部分學校利用第六學期后的暑期進行，實踐內容也會結合自身條件各有側重。筆者認為無論何種方式，均存在一些問題：

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

2.學時偏少，實訓內容偏多。專業綜合實訓要求的理論基礎要盡可能全面，如僅涉及一兩門專業課程則不太合理，但也不能面面俱到，因此盡可能的“綜合”和學時要進行綜合的考量才能達到最優的效果。

3.相關設備偏少，保障力度不到位。筆者所在院系電氣工程專業學生平均每屆300人左右，因此在實訓過程中相關設備數量偏少，且在實訓過程中經常由于學生操作失誤造成故障，及時修復的時間和經費均難以保障。

三、部分問題的解決思路和方法

鑒于專業綜合實訓中存在的一些問題是共性的、共性的，而且不是專業教師個人所能解決的，在此僅對其中局部存在的問題，改進教學手段，提高實踐環節的學習效率。如實訓中的電機實訓環節，涉及到主要電氣設備如變壓器、直流電機、鼠籠式異步電動機等的拆裝。初學者在沒有基礎的情況下，正確、無損地拆卸這些電氣設備，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合，則可節約大量時間。當然傳統的多媒體教學多側重于圖片、簡單的FLASH動畫或拍攝的視頻，筆者在實踐中發現效果不好，而使用計算機輔助設計軟件輔助教學是很好的辦法，可以利用計算機輔助設計軟件強大的建模功能，創建電機的模型，上通過一系列三維展示，就可以在短時間內給學生直接的感官認識，從而取得良好的學習效果。筆者選用了Unity3D軟件，它對DirectX和OpenGL的圖形渲染管道進行優化，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，并能夠創造出高質量3D仿真系統和真實視覺效果。它能夠與HTML、Flash等進行良好的交互，并支持C#、JavaScript等多種腳本語言。

四、模型教學展示

以三相鼠籠式異步電機電機為例，通過對小型電機進行拆解測量，獲取相關構件數據。如圖所示，結合JAVA及Html技術，可通過瀏覽器對相關模型進行全方位整體和局部、分解和組合展示。

圖1 電機整體結構

圖2電機結構分解

圖3局部結構展示

五、結束語

通過實踐發現，傳統電機實訓環節，對于常見設備的拆裝至少需要4學時，而采用新的教學手段后，僅需1學時即可達到同樣的教學效果，這樣不僅解決了學時和實訓內容矛盾的問題，還提高了實訓設備良好率，節約了經費，保障了實踐教學的開展。

參考文獻：

[1]唐介.電機與拖動[M].高等教育出版社，2003

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[3]展明星.提高電氣自動化《專業綜合技能實訓》課程效果的方法探討[J] .高教論壇. 2013年第12期

[4]蘇儉，周志萍.電氣類專業綜合實訓課程的研究和實踐[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，黑龍江省八一農墾大學信息技術學院，講師，主要研究方向：模式識別。

劉羽楠（1980-），男，黑龍江大慶人，黑龍江省八一農墾大學信息技術學院，講師，主要研究方向：控制理論與應用、計算機仿真。