電工技能交互式輔助培訓(xùn)系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)

張 勇 楊 雪 張 珊

（陸軍工程大學(xué)軍械士官學(xué)校，湖北 武漢 430075）

1 電工技能交互式輔助培訓(xùn)系統(tǒng)的優(yōu)勢

隨著Internet技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的普及，教學(xué)輔助系統(tǒng)的應(yīng)用已深入到各大高校。電工技能的訓(xùn)練對計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)有著迫切的需求，它注重操作技能的培養(yǎng)，操作性和針對性強(qiáng)，實(shí)訓(xùn)科目涵蓋內(nèi)容廣，使用計(jì)算機(jī)輔助培訓(xùn)系統(tǒng)為真實(shí)實(shí)訓(xùn)作熱身，可使得實(shí)訓(xùn)效果又快又好，并有效減少實(shí)訓(xùn)過程中事故的發(fā)生和實(shí)訓(xùn)器材的耗損；其次，開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助培訓(xùn)系統(tǒng)輔助電工技能教學(xué)，綜合運(yùn)用圖文、音頻、視頻及虛擬技術(shù)等多媒體技術(shù)，可起到提升教學(xué)和培訓(xùn)質(zhì)量，提高學(xué)員學(xué)習(xí)興趣的效果；第三，計(jì)算機(jī)輔助培訓(xùn)系統(tǒng)可為學(xué)員提供豐富的在線學(xué)習(xí)資源，使學(xué)員在線進(jìn)行交互式自主學(xué)習(xí)并掌握電工技能必備的知識(shí)、技能和故障排查手段；第四，計(jì)算機(jī)輔助培訓(xùn)系統(tǒng)還可提供考試系統(tǒng)供學(xué)員考試，完成教學(xué)測試需求。因此，開發(fā)電工技能輔助培訓(xùn)系統(tǒng)有著急迫的需求和重要的應(yīng)用價(jià)值。

2 電工技能交互式輔助培訓(xùn)系統(tǒng)的可行性分析

電工技術(shù)、電工技能實(shí)訓(xùn)和電工電子技術(shù)課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課程，應(yīng)用性廣，基礎(chǔ)性強(qiáng)，并且筆者所在的教研室長期從事該類課程教學(xué)和科學(xué)研究，教學(xué)積累和科研基礎(chǔ)良好，能夠較好地掌握電工課程的特點(diǎn)及各類專業(yè)對電工課程教學(xué)的需求，并利用信息化技術(shù)制作豐富的電工培訓(xùn)微課視頻，著重培養(yǎng)學(xué)員的電路分析能力、動(dòng)手實(shí)踐操作能力和電路故障排查能力。此外，教研室有著多年開發(fā)測控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，可以在制作微課視頻的基礎(chǔ)上，基于Microsoft Visual Studio軟件開發(fā)出人機(jī)交互系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)學(xué)員需求自動(dòng)調(diào)取所需的微課視頻和動(dòng)畫供學(xué)員自主學(xué)習(xí)；能夠基于SQL Server平臺(tái)建立人員信息數(shù)據(jù)庫、電工故障數(shù)據(jù)庫等，并采用ADO.NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)WinForm 開發(fā)程序?qū)QL Server數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程訪問，開發(fā)基于C/S模式的交互式培訓(xùn)系統(tǒng)。

3 電工技能交互式輔助培訓(xùn)系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)

電工技能實(shí)訓(xùn)課程著重操作技能的培養(yǎng)，實(shí)訓(xùn)科目涵蓋內(nèi)容廣，非常適合和需要交互式教學(xué)，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本文采用基于Microsoft Visual Studio軟件開發(fā)電工技能人機(jī)交互式培訓(xùn)系統(tǒng)，根據(jù)擬開發(fā)的電工技能交互式輔助培訓(xùn)系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)的功能，將其框架設(shè)計(jì)為四個(gè)模塊：電工知識(shí)培訓(xùn)模塊、電工技能培訓(xùn)模塊、電工知識(shí)在線考核系統(tǒng)模塊以及人員信息管理模塊，菜單欄設(shè)計(jì)為“電工知識(shí)培訓(xùn)”、“電工技能培訓(xùn)”、“電工知識(shí)考核”、“人員信息管理”和“系統(tǒng)”五個(gè)主菜單，如圖1所示。用戶可以通過系統(tǒng)的交互功能，自主選取合理、科學(xué)的電工知識(shí)微課視頻、電工技能培訓(xùn)微課或電工故障排查視頻進(jìn)行培訓(xùn)，也可以抽取電工知識(shí)試卷進(jìn)行考核。

圖1 電工技能交互式輔助培訓(xùn)系統(tǒng)

3.1 電工知識(shí)培訓(xùn)模塊

要想成為電工能手，掌握必備的電工基礎(chǔ)知識(shí)，建立電路分析能力是必備的基礎(chǔ)。電工知識(shí)培訓(xùn)模塊正是為這一目標(biāo)而作，根據(jù)學(xué)員的培訓(xùn)目標(biāo)，將該模塊又劃分為直流電路模塊、單相交流電路模塊、三相交流電路模塊、變壓器模塊、電動(dòng)機(jī)的工作原理模塊、安全用電常識(shí)模塊，每個(gè)模塊根據(jù)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)和制作8-10個(gè)微課視頻，以交互式形式呈現(xiàn)給用戶。如當(dāng)用戶點(diǎn)擊主界面上的“電工知識(shí)培訓(xùn)”菜單及下拉菜單，選擇用戶感興趣培訓(xùn)的內(nèi)容，如“變壓器的結(jié)構(gòu)與原理”，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)出對應(yīng)的微課視頻呈現(xiàn)給用戶學(xué)習(xí)。

3.2 電工技能培訓(xùn)模塊

在專業(yè)領(lǐng)域和實(shí)際工作中，掌握必備實(shí)用的電工相關(guān)實(shí)操技能和綜合運(yùn)用能力往往是解決問題的關(guān)鍵，“電工技能培訓(xùn)模塊”正是為這一目標(biāo)而作。根據(jù)學(xué)員的電工技能培訓(xùn)目標(biāo)，將“電工技能培訓(xùn)”模塊又劃分為常用儀器儀表的使用模塊、直流電路的分析與測量模塊、單相交流電路的分析與測量模塊、三相交流電路的分析與測量模塊、電動(dòng)機(jī)控制電路的搭建模塊、電路常見故障排查模塊等。每個(gè)模塊根據(jù)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)和制作6-8個(gè)微課視頻，當(dāng)用戶點(diǎn)擊主界面上的“電工技能培訓(xùn)”菜單及下拉菜單，選擇用戶感興趣培訓(xùn)的內(nèi)容，如“直流電路故障1排查”，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)出對應(yīng)的微課視頻呈現(xiàn)給用戶學(xué)習(xí)。

3.3 電工技能考核系統(tǒng)模塊

基于教研室多年教學(xué)編寫的電工技術(shù)題庫，制作電工理論考試數(shù)據(jù)庫，開發(fā)電工技能考核系統(tǒng)，并將其集成至電工技能交互式培訓(xùn)系統(tǒng)的主界面的“電工知識(shí)考核”中，實(shí)現(xiàn)電工題庫的信息化，供教員考核學(xué)員或者學(xué)員自我測試使用。當(dāng)用戶點(diǎn)擊“電工知識(shí)考核”菜單時(shí)，系統(tǒng)隨機(jī)從題庫抽取一套試題給學(xué)員進(jìn)行考試，學(xué)員交卷后系統(tǒng)自動(dòng)為該名考試學(xué)員閱卷、記錄成績，并錄入至學(xué)員成績數(shù)據(jù)庫中。管理員用戶或者教員用戶輸入密碼登錄系統(tǒng)后，可以查看各個(gè)班級學(xué)員考試成績、生成考試分析報(bào)告等。

3.4 人員信息管理模塊

“人員信息管理”模塊主要用于管理教員和學(xué)員的基本信息和登錄信息；為電工技能輔助培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)置管理員、教員和學(xué)員三種類型的用戶，學(xué)員享用電工培訓(xùn)功能和電工考試功能，教員除了可以享有學(xué)員的權(quán)限外，還可以對學(xué)員的考試成績進(jìn)行查詢和管理，而管理員擁有最高的權(quán)限，除了享有教員和學(xué)員的全部權(quán)限外，還可以對系統(tǒng)的學(xué)員信息數(shù)據(jù)庫、教員信息數(shù)據(jù)庫、考試成績數(shù)據(jù)庫等進(jìn)行管理等。

4 總結(jié)與展望

本文結(jié)合電工課程的自身特點(diǎn)和專業(yè)需求，設(shè)計(jì)了電工技能交互式輔助培訓(xùn)系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)，以其靈活、高效、直觀、交互式等優(yōu)勢，適應(yīng)了用戶對電工技能培訓(xùn)的多元化要求。該框架不僅適用與電工、電子、計(jì)算機(jī)等專業(yè)基礎(chǔ)課程，對其他專業(yè)課程的應(yīng)用也具有參考價(jià)值。將信息技術(shù)與教育充分整合，提高教育的信息化，必將成為未來教育教學(xué)改革的潮流。