電工技能交互式輔助培訓系統的框架設計

張 勇 楊 雪 張 珊

（陸軍工程大學軍械士官學校，湖北 武漢 430075）

1 電工技能交互式輔助培訓系統的優勢

隨著Internet技術的不斷發展和計算機應用技術的普及，教學輔助系統的應用已深入到各大高校。電工技能的訓練對計算機輔助系統有著迫切的需求，它注重操作技能的培養，操作性和針對性強，實訓科目涵蓋內容廣，使用計算機輔助培訓系統為真實實訓作熱身，可使得實訓效果又快又好，并有效減少實訓過程中事故的發生和實訓器材的耗損；其次，開發計算機輔助培訓系統輔助電工技能教學，綜合運用圖文、音頻、視頻及虛擬技術等多媒體技術，可起到提升教學和培訓質量，提高學員學習興趣的效果；第三，計算機輔助培訓系統可為學員提供豐富的在線學習資源，使學員在線進行交互式自主學習并掌握電工技能必備的知識、技能和故障排查手段；第四，計算機輔助培訓系統還可提供考試系統供學員考試，完成教學測試需求。因此，開發電工技能輔助培訓系統有著急迫的需求和重要的應用價值。

2 電工技能交互式輔助培訓系統的可行性分析

電工技術、電工技能實訓和電工電子技術課程屬于專業基礎課程，應用性廣，基礎性強，并且筆者所在的教研室長期從事該類課程教學和科學研究，教學積累和科研基礎良好，能夠較好地掌握電工課程的特點及各類專業對電工課程教學的需求，并利用信息化技術制作豐富的電工培訓微課視頻，著重培養學員的電路分析能力、動手實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測控系統上位機系統的經驗，可以在制作微課視頻的基礎上，基于Microsoft Visual Studio軟件開發出人機交互系統，實現根據學員需求自動調取所需的微課視頻和動畫供學員自主學習；能夠基于SQL Server平臺建立人員信息數據庫、電工故障數據庫等，并采用ADO.NET技術實現WinForm 開發程序對SQL Server數據庫的遠程訪問，開發基于C/S模式的交互式培訓系統。

3 電工技能交互式輔助培訓系統的框架設計

電工技能實訓課程著重操作技能的培養，實訓科目涵蓋內容廣，非常適合和需要交互式教學，為實現這一目標，本文采用基于Microsoft Visual Studio軟件開發電工技能人機交互式培訓系統，根據擬開發的電工技能交互式輔助培訓系統需實現的功能，將其框架設計為四個模塊：電工知識培訓模塊、電工技能培訓模塊、電工知識在線考核系統模塊以及人員信息管理模塊，菜單欄設計為“電工知識培訓”、“電工技能培訓”、“電工知識考核”、“人員信息管理”和“系統”五個主菜單，如圖1所示。用戶可以通過系統的交互功能，自主選取合理、科學的電工知識微課視頻、電工技能培訓微課或電工故障排查視頻進行培訓，也可以抽取電工知識試卷進行考核。

圖1 電工技能交互式輔助培訓系統

3.1 電工知識培訓模塊

要想成為電工能手，掌握必備的電工基礎知識，建立電路分析能力是必備的基礎。電工知識培訓模塊正是為這一目標而作，根據學員的培訓目標，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、電動機的工作原理模塊、安全用電常識模塊，每個模塊根據知識點設計和制作8-10個微課視頻，以交互式形式呈現給用戶。如當用戶點擊主界面上的“電工知識培訓”菜單及下拉菜單，選擇用戶感興趣培訓的內容，如“變壓器的結構與原理”，系統將自動調出對應的微課視頻呈現給用戶學習。

3.2 電工技能培訓模塊

在專業領域和實際工作中，掌握必備實用的電工相關實操技能和綜合運用能力往往是解決問題的關鍵，“電工技能培訓模塊”正是為這一目標而作。根據學員的電工技能培訓目標，將“電工技能培訓”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、電動機控制電路的搭建模塊、電路常見故障排查模塊等。每個模塊根據知識點設計和制作6-8個微課視頻，當用戶點擊主界面上的“電工技能培訓”菜單及下拉菜單，選擇用戶感興趣培訓的內容，如“直流電路故障1排查”，系統將自動調出對應的微課視頻呈現給用戶學習。

3.3 電工技能考核系統模塊

基于教研室多年教學編寫的電工技術題庫，制作電工理論考試數據庫，開發電工技能考核系統，并將其集成至電工技能交互式培訓系統的主界面的“電工知識考核”中，實現電工題庫的信息化，供教員考核學員或者學員自我測試使用。當用戶點擊“電工知識考核”菜單時，系統隨機從題庫抽取一套試題給學員進行考試，學員交卷后系統自動為該名考試學員閱卷、記錄成績，并錄入至學員成績數據庫中。管理員用戶或者教員用戶輸入密碼登錄系統后，可以查看各個班級學員考試成績、生成考試分析報告等。

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員的基本信息和登錄信息；為電工技能輔助培訓系統設置管理員、教員和學員三種類型的用戶，學員享用電工培訓功能和電工考試功能，教員除了可以享有學員的權限外，還可以對學員的考試成績進行查詢和管理，而管理員擁有最高的權限，除了享有教員和學員的全部權限外，還可以對系統的學員信息數據庫、教員信息數據庫、考試成績數據庫等進行管理等。

4 總結與展望

本文結合電工課程的自身特點和專業需求，設計了電工技能交互式輔助培訓系統的框架設計，以其靈活、高效、直觀、交互式等優勢，適應了用戶對電工技能培訓的多元化要求。該框架不僅適用與電工、電子、計算機等專業基礎課程，對其他專業課程的應用也具有參考價值。將信息技術與教育充分整合，提高教育的信息化，必將成為未來教育教學改革的潮流。