遲立鑫　張記超

(1.南通工貿技師學院，江蘇南通　226010；2.南通航運職業技術學院，江蘇南通　226010)

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Cult3D技術在《維修電工》課程理實一體化教學中的應用

遲立鑫1張記超2

(1.南通工貿技師學院，江蘇南通226010；2.南通航運職業技術學院，江蘇南通226010)

摘要分析了《維修電工》課程理實一體化教學現狀，將交互式三維虛擬設計軟件Cult3D引入理實一體化教學中，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技術對理實一體化教學方法的彌補作用，起到良好的教學效果。

關鍵詞Cult3D技術；理實一體化教學；維修電工

理實一體化教學是一種較為先進的教學方法，可以避免傳統教學理論與實踐脫節的問題，可以實現教師為主導、學生學——做——學同步進行的教學模式，可以提升學生的職業能力。理實一體化教學方法的諸多優點使得其越來越廣泛地得以應用和推廣[1]。但理實一體化教學方法也并非萬能的，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計軟件，可以實現三維空間立體化模型的構建，可以引入聲效、動畫及事件等虛擬內容，并將其整合為一體，生成具有實時交互功能的高品質三維對象[2]。將Cult3D技術引入到理實一體化的教學中，能夠很好地彌補其局限性。本文以《維修電工》課程為案例進行詳細講解。

1《維修電工》課程理實一體化教學現狀

1.1復雜線路接線繁瑣耗時

在《維修電工》課程理實一體化教學中，大部分控制電路具有連接方式繁雜多變的特點，因此當教師對接線部分進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，導致學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識模糊不清，最終失去學習興趣。同時，為了能夠讓學生觀看到通電運行的結果，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課時，影響課程進度及教學效果。

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。在實訓課堂上，一般一名教師對應30-40名不等的學生，教師資源短缺。教師集體示范時，由于教師示范空間有限，導致有些學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，降低學習興趣，因此影響了授課質量；教師分組示范時，為達到良好的觀看視野，教師一般將學生分為5-6組，重復示范。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，從而導致課堂混亂，影響教學進度。

1.3教師對學生客觀測評難度大

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

2Cult3D 技術的應用

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》的理實一體化教學為例，融合Cult3D技術，消除傳統理論教學單調乏味的弊端，實現人機交互式教學，模擬實訓環境及個性化操作相統一的虛擬實訓過程，為學生掌握理論內容和操作方法奠定基礎。

《時間繼電器自動控制Y—△形降壓啟動線路》的一體化教學的任務要求：(1)技術理論要求：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)技術操作能力任務要求：①完成時間繼電器自動控制Y-△形降壓啟動線路的安裝；②會應用所學知識和相關儀表對時間繼電器自動控制Y-△形降壓啟動線路進行故障排查。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技術應用實例

(1)元器件布局界面

利用Cult3D技術生成的FLASH文件界面如圖2所示。

在此界面中插入了文字說明，學生點擊“我已經明白了”對話框，系統將自動跳到元器件布局界面中。在界面中設置了“操作提示”界面，這個界面主要是文字表述。在此界面下，器件庫會展現在操作者面前，學生可以直接利用鼠標將元器件拖動到相應的位置上，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”。布局界面也設置了“原理圖”界面，當學生對元器件位置產生困惑或對元器件符號不清楚時，可以進入“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，學生能夠很快認識相應的元器件的外部結構、相應電氣符號及安放位置。其中，形象的器件圖激發了學生繼續學習的興趣。同時，通過該界面的應用不僅減輕教師的教學負擔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

當教師詳細講解元器件作用及具體結構時，可以利用元器件電路界面進行輔助教學。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的電器符號對應到實際的電路中。當鼠標點擊原理圖某電器符號時，接好的電路中將放大相應的元器件，如圖5所示，鼠標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的接線圖，這些導線均是選用不同顏色，導線顏色的標注使整個電路的接線清晰，因此，教師可以在此界面下根據原理圖詳細講解接線方法，不僅省去課堂上接線的時間，也可以提高教學效率。

(3)接線練習界面

接線練習界面主要由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，該系統會根據電流引入的方向顯示每一根導線，顯示的方式是根據不同的顏色閃爍出現。學生可根據原理圖的引導，完成元器件界面中元器件之間的連接。在元器件界面中，只要手勢光標點擊相應元器件的端點處，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閉的接線練習；“保存”功能可以實現對此次操作的存儲；“答案”功能可以起到提示作用，當學生對于某根導線連接產生疑問時，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”功能是對學生操作對錯的提示，當學生連接正確時，“操作提示”對話框中將顯示“接線正確，請繼續”，并伴有大拇指鼓勵。當學生接線錯誤時，“操作提示”對話框中將顯示“接線錯誤”，并伴有鬼臉。通過接線練習界面的應用，學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，有利于學生快速與實訓中的元器件聯系在一起，避免虛擬內容與實訓內容脫節。界面中又伴有相應的卡通提示，讓學生對練習過程產生新鮮感，從而提高學生的學習興趣。

圖6　接線練習界面

(4)運行界面

在運行界面中，學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，學生可以根據提示進行下一步的操作，如圖7所示。通過形、聲、色，學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生的內心意識里，讓學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預設好故障點，學生首先觀察故障現象，然后進行故障分析，查找故障。在“故障現象”對話框中，給予了步驟提示，如圖8所示，學生根據提示進行觀察故障現象。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，學生操作時可以略去此部分；當學生進行排除操作時，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用萬用表練習排除故障的操作界面，如圖10所示。“查找故障”對話框界面主要是針對故障現象進行學生排除故障的練習，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　故障現象對話框

圖9　“分析故障”對話框

故障排除界面是針對現象進行故障排查學習及練習的界面，練習界面貼近實際，效果逼真。通過該界面的學習，使得學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結語

將Cult3D技術應用于理實一體化教學中，提高了教學效率，縮短了繁瑣的接線時間，避免了實訓空間局限性帶來的視野不清問題，建立了良好的學生測評體系，實現了教師對教學效果的良好掌控。同時，提高了學生的學習興趣，增加了學生課堂的關注度，從而達到了良好的教學效果。

參考文獻

1符躍東.理實一體化教學在農村中職學校的應用[J].當代職業教育，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，2014,24(5)：63

(責任編輯：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

文獻標志碼A

文章編號1671-8100(2016)02-0084-04