计算机辅助设计技术在电气工程专业综合实训教学中的应用

高飞 刘羽楠

【摘要】本文结合实际分析了电气工程专业综合实训存在的问题，提出了简单实用的教学手段：通过Unity3D软件，创建了变压器、直流电机和异步电机的模型，在专业综合实训中导入，加强了实训的效果。

【关键词】电气工程 专业综合实训 计算机辅助设计

【基金项目】黑龙江省新世纪教改项目“电机与拖动课程教学、实训综合虚拟仿真平台建设”（2012）

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）04-0256-01

一、引言

电气工程专业涉及多门学科，包括电机电器、电力系统、电子技术和自动化等，强调强弱电结合，侧重强电，因此对学生的动手能力及实践能力要求较高。电气工程專业综合实训是整个专业教学中一个极为重要的实践性教学环节。

二、专业综合实训的现状及存在的问题

鉴于专业综合实训对于知识要求的全面性，多数学校将其安排在本科教学的第六学期期末或第七学期，也有少部分学校利用第六学期后的暑期进行，实践内容也会结合自身条件各有侧重。笔者认为无论何种方式，均存在一些问题：

1.时间点的选取制约了学生的学习效果。除了利用暑期时间开展实训，否则难以在时间上保障教学效果，首先第六学期本身学生课程多，还要面临考试，而第七学期虽然课程较少，但考研和求职两事也使学生难以保证学习精力；但是暑期开展实训涉及同期的认识实习或假期学生在校安全问题。

2.学时偏少，实训内容偏多。专业综合实训要求的理论基础要尽可能全面，如仅涉及一两门专业课程则不太合理，但也不能面面俱到，因此尽可能的“综合”和学时要进行综合的考量才能达到最优的效果。

3.相关设备偏少，保障力度不到位。笔者所在院系电气工程专业学生平均每届300人左右，因此在实训过程中相关设备数量偏少，且在实训过程中经常由于学生操作失误造成故障，及时修复的时间和经费均难以保障。

三、部分问题的解决思路和方法

鉴于专业综合实训中存在的一些问题是共性的、共性的，而且不是专业教师个人所能解决的，在此仅对其中局部存在的问题，改进教学手段，提高实践环节的学习效率。如实训中的电机实训环节，涉及到主要电气设备如变压器、直流电机、鼠笼式异步电动机等的拆装。初学者在没有基础的情况下，正确、无损地拆卸这些电气设备，首先比较耗时，其次还要保证正确安装以便下次使用，确实有很大的困难。如果能将多媒体和实物相结合，则可节约大量时间。当然传统的多媒体教学多侧重于图片、简单的FLASH动画或拍摄的视频，笔者在实践中发现效果不好，而使用计算机辅助设计软件辅助教学是很好的办法，可以利用计算机辅助设计软件强大的建模功能，创建电机的模型，上通过一系列三维展示，就可以在短时间内给学生直接的感官认识，从而取得良好的学习效果。笔者选用了Unity3D软件，它对DirectX和OpenGL的图形渲染管道进行优化，使低端硬件也可以流畅地运行漫游展示、虚拟仿真、交互式动画等，并能够创造出高质量3D仿真系统和真实视觉效果。它能够与HTML、Flash等进行良好的交互，并支持C#、JavaScript等多种脚本语言。

四、模型教学展示

以三相鼠笼式异步电机电机为例，通过对小型电机进行拆解测量，获取相关构件数据。如图所示，结合JAVA及Html技术，可通过浏览器对相关模型进行全方位整体和局部、分解和组合展示。

图1 电机整体结构

图2电机结构分解

图3局部结构展示

五、结束语

通过实践发现，传统电机实训环节，对于常见设备的拆装至少需要4学时，而采用新的教学手段后，仅需1学时即可达到同样的教学效果，这样不仅解决了学时和实训内容矛盾的问题，还提高了实训设备良好率，节约了经费，保障了实践教学的开展。

参考文献：

[1]唐介.电机与拖动[M].高等教育出版社，2003

[2]欧阳攀等.基于Unity3D的虚拟校园开发研究与实现[J] .现代电子技术.2013， 36（4）

[3]展明星.提高电气自动化《专业综合技能实训》课程效果的方法探讨[J] .高教论坛. 2013年第12期

[4]苏俭，周志萍.电气类专业综合实训课程的研究和实践[J] .实验室研究与探索.2006年第8期

作者简介：

高飞（1982-），女，黑龙江大庆人，黑龙江省八一农垦大学信息技术学院，讲师，主要研究方向：模式识别。

刘羽楠（1980-），男，黑龙江大庆人，黑龙江省八一农垦大学信息技术学院，讲师，主要研究方向：控制理论与应用、计算机仿真。