電力機車制動機實訓(xùn)課件的設(shè)計與開發(fā)

閆麗芳 黃小明 張穎怡

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西西安 710014

電力機車制動機實訓(xùn)課件的設(shè)計與開發(fā)

閆麗芳 黃小明 張穎怡

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西西安 710014

從高職院校實訓(xùn)課程的特點出發(fā)，結(jié)合電力機車制動機綜合實訓(xùn)課程，以DK-1型電空制動機單機日常實驗課件的設(shè)計與開發(fā)為例，著重說明實訓(xùn)課程課件的設(shè)計思路及開發(fā)環(huán)境的選擇。

實訓(xùn)課程；課件設(shè)計；開發(fā)

實踐教學(xué)是高職院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的必要保證，也是教學(xué)過程中一個重要的環(huán)節(jié)。隨著高職院校辦學(xué)規(guī)模的不斷擴大，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的矛盾日益突出，實訓(xùn)設(shè)備日顯緊張，搞好實訓(xùn)環(huán)境建設(shè)的問題顯得非常重要。而利用現(xiàn)代教育技術(shù)，能將聲音、文字、圖形、動畫、視頻等素材整合起來，產(chǎn)生動態(tài)和形象、色彩豐富的演示畫面，并能讓學(xué)生主動操作，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。因此，開發(fā)實訓(xùn)多媒體教學(xué)課件，構(gòu)建虛擬教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)有實時反饋的參與式訓(xùn)練有助于實訓(xùn)教學(xué)的開展，提高學(xué)生操作技能。

1 電力機車制動機實訓(xùn)課程面臨的“尷尬”

電力機車制動機課程是鐵道機車車輛專業(yè)的一門主干課程。學(xué)生學(xué)完DK-1型電空制動機的組成、控制關(guān)系以及各部件的結(jié)構(gòu)和作用原理之后有綜合實訓(xùn)課，要求學(xué)生掌握DK-1型電空制動機日常檢修檢查的基本操作。

實訓(xùn)課程非常注重學(xué)生操作技能的培養(yǎng)，多采用傳統(tǒng)的“示范+模仿”的教學(xué)模式。而在教學(xué)中存在2個突出的問題：(1)教師不能深入實際工作環(huán)境中進行示范與演示，這與列車運行工作現(xiàn)場有一定的區(qū)別，學(xué)生得不到真實的體驗；(2)電空制動機的操縱需要整個電力機車制動系統(tǒng)的支持，一般學(xué)校僅有2～3套設(shè)備，學(xué)生在實訓(xùn)時比較集中，不能滿足眾多學(xué)生練習(xí)的需要。

如何讓學(xué)生能夠在虛擬的環(huán)境中進行操練，確保實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，解決這一突出矛盾的辦法是利用多媒體交互技術(shù)的強大功能，開發(fā)一套適合于實訓(xùn)教學(xué)的多媒體課件。因此，結(jié)合我院實際情況，開發(fā)集現(xiàn)場演示、學(xué)生自主練習(xí)為一體的教學(xué)課件非常必要。

2 電力機車制動機實訓(xùn)課件的設(shè)計

課件開發(fā)的最終目的是為教學(xué)服務(wù)，而好的設(shè)計思路決定了一個課件的應(yīng)用價值。在課件設(shè)計時應(yīng)遵循其教育性、科學(xué)性及藝術(shù)性原則，從教學(xué)的目的出發(fā)，有針對性地進行設(shè)計，從而達到滿意的教學(xué)效果。

2.1 課件教學(xué)設(shè)計

根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，動作技能的學(xué)習(xí)，不僅需要通過反復(fù)操作練習(xí)進行強化，還需要學(xué)生置身于真實情境中進行技能方面的構(gòu)建。因此，構(gòu)建一個真實的學(xué)習(xí)情境、問題情境，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的需求進行自主學(xué)習(xí)，自主測評，達到主動建構(gòu)知識意義的目的。

電力機車制動機綜合實訓(xùn)課程，屬于動作技能領(lǐng)域的教學(xué)，特別適合使用“示范+模仿”的教學(xué)策略。該策略的開展主要步驟是定向—參與性練習(xí)—自主練習(xí)—遷移。因此，該課件設(shè)計時，要以學(xué)習(xí)者為主導(dǎo)，學(xué)生需要了解操作規(guī)程；然后進行參與性練習(xí)與自主練習(xí)；在遷移階段，不僅能獨立完成動作技能的操作步驟，還能將該技能應(yīng)用于相類似的工作情景。另外，要關(guān)注教師的演示與指導(dǎo)，找準(zhǔn)實訓(xùn)操作教學(xué)中的難點和重點，利用多媒體技術(shù)將教學(xué)過程在計算機網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)。另外還要關(guān)注創(chuàng)設(shè)接近真實的情景，促進學(xué)生主動建構(gòu)知識意義，要建構(gòu)交互式的模擬練習(xí)情景，讓學(xué)生參與練習(xí)，并能實現(xiàn)即時反饋。

2.2 課件結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了方便實訓(xùn)教學(xué)的應(yīng)用，在課件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一要注意結(jié)構(gòu)合理、清晰，符合學(xué)生的認知規(guī)律，使之在學(xué)習(xí)過程中既能演示又能操作練習(xí)，并能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)思維，達到參與、體驗、練習(xí)的目的。二是要便于計算機實現(xiàn)，學(xué)生操作方便。

為此，以DK-1型電空制動機單機日常實驗課件為例，圍繞實訓(xùn)操作流程，從學(xué)生了解、體驗、實踐、測驗4個自主性的環(huán)節(jié)分別設(shè)計了課件說明、操作規(guī)程、視頻演示、模擬訓(xùn)練、自我測驗5個主要部分。課件說明介紹該實驗的意義、目的，學(xué)習(xí)者從中可以了解該實驗的重要性及實訓(xùn)要求、實訓(xùn)目標(biāo)；操作規(guī)程也要求學(xué)生了解操作工具、工作位、操作準(zhǔn)備和注意事項；視頻演示部分通過自主觀看現(xiàn)場視頻演示的方式進行體驗，體驗真實的工作環(huán)境；模擬練習(xí)則是動手實踐的環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)者可以操縱電空制動控制器、空氣制動閥手柄，在各個工作位間的順序轉(zhuǎn)化。自我測驗用于自主檢測，并能在線統(tǒng)計成績，及時得到反饋。

2.3 課件交互設(shè)計

課件的交互方式是指學(xué)習(xí)者與課件(機器)之間交互信息的組織形式或語言方式，也稱為人機交互方式。常用的人機交互方式有：文本輸入、對話框?qū)υ挕⒉藛渭夹g(shù)、命令語言、表單技術(shù)、查詢語言、自然語言、圖形方式及直接操縱等。為了提高學(xué)生的參與度，真正實現(xiàn)操縱練習(xí)，筆者設(shè)計了直接操縱的交互方式。DK-1型電空制動機單機日常實驗課件通過一個完全仿真的自主操作型Flash來完成。2個閘把操作時配有現(xiàn)場操作聲音，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)時可以體驗真實的場景，在操作失誤時會及時提示。在學(xué)生模擬練習(xí)過程中，可以從頭開始操作，返回上一操作位即可進行下一步操作。

對測驗評判要進行交互設(shè)計，確定了與學(xué)習(xí)者對話的方式，及時提示正誤。測驗時，需要點擊提交按鈕方可計入測驗成績；點擊上一步實現(xiàn)不同題目間的切換，當(dāng)提交完畢后可以對測試題目進行判斷，題目測完可以查看總成績及檢測自己的測驗。

2.4 課件界面設(shè)計

界面設(shè)計即對屏幕上將要顯示的信息的布局進行設(shè)計。包括主菜單、不同級別的操作按鈕、教學(xué)信息的顯示背景、翻頁和消屏方式等。

結(jié)合DK-1型電空制動機和教學(xué)對象的特點，在設(shè)計時要以機車圖片、制動機操作現(xiàn)場為素材的課件背景，合理地選擇教學(xué)媒體信息，充分利用文本、圖形、圖像、動畫、視頻等媒體。如可以將具有機車制動特色相關(guān)的課件動畫片頭吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

導(dǎo)航策略的設(shè)計要確定課件的主菜單或子菜單，以及屏幕內(nèi)各要素間的跳轉(zhuǎn)關(guān)系，屏幕之間的跳轉(zhuǎn)關(guān)系，確定屏幕內(nèi)菜單的返回，屏幕向結(jié)束的跳轉(zhuǎn)關(guān)系。用于高職實訓(xùn)課件設(shè)計時，導(dǎo)航要清晰、便捷，每部分都有返回主菜單的按鈕。其翻頁和消屏方式不宜過于花哨，防止喧賓奪主，簡單即可。

3 課件開發(fā)環(huán)境及關(guān)鍵技術(shù)

為了使課件在制作中更好地體現(xiàn)課件設(shè)計思路，選擇合適的課件開發(fā)和整合工具非常重要。在課件開發(fā)環(huán)境上要選擇功能強大的課件整合工具，能集成音頻、視頻、動畫、圖片、文本等多種素材。在課件制作時，突破關(guān)鍵技術(shù)難點，實現(xiàn)課件設(shè)計的要求。

3.1 課件開發(fā)環(huán)境

DK-1型電空制動機單機日常實驗課件主要采用Adobe Captivate，F(xiàn)lash制作工具制作。Captivate軟件是Macromedia公司出品的一款錄制屏幕、制作Flash模擬軟件交互操作的工具，支持在課件中加入自定的文字說明、音效(旁白、背景音樂及聲音效果)、視頻、Flash動畫、文字動畫、超級鏈接及更多項目，還可根據(jù)需要添加個性化的測驗，根據(jù)學(xué)生回答情況給予相應(yīng)的反饋信息，最終統(tǒng)計測驗的得分情況，輕松實現(xiàn)交互式的模擬教學(xué)。

Captivate能輸出交互式SWF文件格式的作品，Captivate制作的課件對網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境要求低，運行播放簡便。具有文件小、分辨率高的特點，是一個高效便捷的課件制作工具，并可用Captivate輕松建立具有遠距離互動教學(xué)功能的E-learning內(nèi)容，如制作完全互動問答投影片和可自定的隨堂測驗課件等。該課件將各種素材按照課件腳本進行整合，制作了交互式測驗題。生成的課件可以很容易地發(fā)布成一個獨立運行的課件，并能生成在線網(wǎng)頁，使用IE瀏覽器就可以播放，允許跨平臺使用。

3.2 課件關(guān)鍵技術(shù)

圖片是課件中不可缺少的元素。電空制動機日常實驗課件中的圖片采用數(shù)碼相機拍攝其實物，并通過網(wǎng)絡(luò)等形式收集圖片素材，利用Photoshop進行處理。

視頻在我院鐵道部機車司機培訓(xùn)基地的機車上拍攝，攝制了機車的真實現(xiàn)場操作演示。采集后的視頻經(jīng)過Pinical進行后期編輯，制作了一個“五步閘”實驗的完整操作視頻和5個分步操作視頻演示，并發(fā)布為Captivate支持的FLV格式的視頻文件。現(xiàn)場音頻錄制完成后利用Gold wave軟件進行剪輯，將多個操作步驟的音頻文件獨立制作成MP3格式。

動畫均采用Flash制作。其中片頭動畫比較簡單，多為形狀漸變、位置漸變，模擬練習(xí)中的動畫采用Flash script制作。利用“鼠標(biāo)跟隨”的技術(shù)制作了電空制動控制器及空氣制動閥兩個手柄的操作；每個操作完成后的聲音文件。

交互式練習(xí)題采用Adobe Captivate制作，制作出的習(xí)題基于人機交互模式，會自動新增互動計分和指導(dǎo)意見回饋，判斷學(xué)習(xí)者的表現(xiàn)。且操作極為簡易，不需要任何編程或設(shè)計的技巧。根據(jù)學(xué)生回答情況給予相應(yīng)的反饋信息，最終統(tǒng)計測驗的得分情況，以促進學(xué)生熟悉和鞏固學(xué)習(xí)成果。

4 結(jié)束語

簡明實用的實訓(xùn)教學(xué)課件，可以使實訓(xùn)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和練習(xí)更為形象直觀，評價手段更為靈活。學(xué)生置身于真實的學(xué)習(xí)情境，其建構(gòu)的知識與解決實際問題之間的差距將縮小，知識的遷移能力也大大提高。同時也方便學(xué)校在辦學(xué)規(guī)模不斷擴大，實訓(xùn)設(shè)備不足的情況下讓學(xué)生能夠在虛擬的實訓(xùn)環(huán)境中進行操練，確保實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量的提高。但對于實訓(xùn)教學(xué)來說，僅停留在操作練習(xí)這一環(huán)節(jié)上還是不夠的，今后應(yīng)開發(fā)更多適用該課程的實訓(xùn)課件，完善實訓(xùn)的模擬評測環(huán)節(jié)，并進一步在實訓(xùn)教學(xué)中加以推廣和應(yīng)用。

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The electric locomotive brake courseware design and development

Yan Lifang, Huang Xiaoming, Zhang Yingyi
Xi'an railway vocational & technical institute, Xi'an, 710014, China

This article illustrated a way to design the courseware of training course, and how to choose the courseware development environment based on the characteristics from the training course in higher vocational colleges, combined with the "awkward" about the training course electric locomotive brake, explain DK-1 electro-pneumatic brakes single daily test courseware design and development by examples.

training course; courseware; design development

2011-03-10 稿件編號：1103070

閆麗芳，碩士，助理工程師。黃小明，本科，工程師，主任。張穎怡，本科，工程師。