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摘要:主要介绍了开发研制低压成套开关设备综合实训仿真课件的准备、思路、制作过程。研究成果将设备的内部结构和运作原理进行了全面的动态展示,将提高学生的学习兴趣,促进教学水平和质量的提高。
关键词:低压成套开关设备;实训仿真;CAI
作者简介:潘建霖(1988-),男,广东广宁人,南京师范大学电气与自动化工程学院本科生,主要研究方向:电力系统;姚盈(1964-),女,江苏溧阳人,南京师范大学电气与自动化工程学院,高级工程师,主要研究方向:电气技术。(江苏 南京 210042)
基金项目:本文系南京师范大学大学生实践创新训练项目的研究成果。
一、计算机辅助教学(CAI)简介
计算机辅助教学(Computer—Assisted Instruction,CAI)是一种借助多种媒体手段提高学生学习兴趣与教学工作的效率,弥补传统的教学方式“一对多”的集体学习方式所带来的时间和空间限制问题的新兴教学方式。
1.课件开发背景
低压成套开关设备是在低压供电系统中负责完成电能控制、保护、转换和分配的设备。南京师范大学电气与自动化工程学院(以下简称“我院”)工程实验训练中心低压配电实习室安装的GCS低压成套开关设备具有较高技术性能,能够适应电力市场发展需要并可与现有国外引进低压抽出式开关设备产品竟争。但由于设备体积庞大,且不易近距离细部观察操作,学生掌握“低压成套开关设备”的工作原理、结构特点和操作要领比较困难,而学校对学生实践要求较高,因此就有必要把相关的教学内容搬入课堂,通过生动的仿真操作,展示设备的细部结构,将操作过程分解,使得学生更形象地了解其内部结构和运作原理,达到提高工科实践能力的目的,为此我们开发研制了低压成套开关设备综合实训仿真课件。
2.课件开发目标
将“低压成套开关设备”的工作原理、结构特点、操作要领通过现代教育技术手段,搬进教室,搬进网络,将复杂电气操作联锁关系通过多媒体将其面貌和工作过程展示出来,使学生们能够结合实地参观,对“低压成套开关设备”的供电原理形成一个整体清晰的认识。
二、课件设计原理与开发工具
1.设计要求
本课件所表现的内容为我院电工实习车间安装的GCS低压成套开关柜的教学内容;必须做到动画、图象的有机结合,结构合理,逻辑性和可接受性强,色彩合理搭配;人机界面符合优秀课件的标准风格;接口的通用性和课件的可扩展性强。
2.基本开发工具
(1)AutoCAD(Auto Computer Aided Design)制图软件。AutoCAD是美国Autodesk公司于1982年开始推出的一款计算机辅助设计软件。它具有良好的用户界面,通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。
(2)Flash8.0动画设计软件。Flash是美国著名的多媒体软件公司Macromedia开发的矢量图形编辑和交互式动画制作的专业软件。
三、设计思路和制作过程
本课件基于Flash平台上制作,力求与实际相吻合,所以在制作之前我们用照相机拍了很多开头柜内外照片作为前期制作的参考。使用AutoCAD绘制设备内部与外部结构图、电气原理图、接线图等,如图1所示。在CAD中绘制的图纸应做到:(1)布局精心设计,线条横平竖直,排列整齐,分布均匀合理;(2)电器元件图形符号一致规范、形状美观,排列合理整齐;(3)文字符号正确无误,正确运用CAD中文字的对正方式,位置应合理美观。
把AutoCAD中的图纸复制到Flash的舞台①中,分离成组合,再分离第二次成可编辑的形状。根据照片上的颜色填充,使得在Flash显示的图形与实际相符。在时间轴②上编好要显示内容的次序,并在关键帧之间插入动画补间③和形状补间④。在舞台上插入相应的按钮或影片剪辑⑤,形成动画。在时间轴上应该分层制作,增加引导层⑥与遮罩层⑦,使得动作准确。在要停止显示的帧和需要跳转的按钮上应输入ActionScript 代码⑧。由于开头柜中的分柜需要放大显示,所以要增加多个场景。为了制作方便,先在不同的Flash文档上做好各个柜子的场景,再把它们组合起来。复制帧时需要注意的是库面板⑨上的元器件不能重命名。
完成Flash文档的创作后,可以使用“文件”>“发布”命令发布它。这会创建文件的一个压缩版本,其扩展名为.swf (SWF)。然后,就可以使用Flash Player或在Web浏览器中播放SWF文件。
四、课件操作演示
本课件共有8个场景,首场景就是GCS低压抽出式成套开关柜的主界面:本场景可链接到其余7个子场景,如图2。首先我们可用鼠标触摸左右两边的4个按钮,分别是“五防技术”、“结构特点”、“主要技术参数”、“使用注意事项”,就会出现相关的知识内容,显示在中间面板上,以下两个按钮“全局布线图”、“全局零件”则可以点击进入后面的帧进行放大图示与表格演示;接下来的“型号含义”与“性能指标”则是显示相关知识的;还有两个按钮“塑壳断路器”与“万能式断路器”则是链接到其相关场景中,演示其动态动作,如图3。
1进线柜
单击进入后看到的是放大的柜子,用鼠标触摸铭牌与“CCC”强制标志会有相关知识显示,当中还设了上下两个单元放大,还有本柜子内部结构图和一次接线图与本柜子相关零件表格,单击上单元,进入测量柜子,用鼠标触摸电能表与接线盘会有相关名称显示,可单击开头按钮进入内部显示更为精确的动画,单击电表可进入相应表放大帧并了解相关元件的功能与说明,还有电能表的工作原理与使用注意事项。单击下单元,则出现操作柜的放大图,在此图可进行开头按钮的操作,都是模仿现实开头柜操作过程做成的,包括工作状态与安全状态的切换与相位切换旋钮的操作,也可以点击开关进入柜子内部查看内部主要器件,此处的万能式断路器链接到断路器操作场景。
2.电容柜
操作与进线柜相似,不同的是柜子的功能不同,单击进入上单元后可进行电容投切操作,但设定先合上电容柜开关才可进行相应操作,如图4。进入柜子内部后用鼠标触摸每个元件都会有相应名称显示,也可以点击进入相应帧学习更详细的知识:“母线”、“负荷开关”、“电流互感器”、“避雷器”。进入下单元,则进入电容投切操作,并可进入内部结构查看,可了解到的知识:“熔断器”、“补偿电容”、“交流接触器”、“热继电器”,如图5。
3.出线柜
首页操作类似,其中有6个一单元的柜子和1个两单元的大柜子,其实原理都是一样的,所以只链接到一个柜子做详细的介绍,此柜子有机械联锁,所以操作比较多,先合上负荷开头,再进行工作状态切换,如图6。要查看内部结构,需要关上负荷开头再点击开关按钮,才能进入内部正视图,还有连接与隔离与抽出状态的切换需要点击锁按钮解锁再按抽出按钮进入俯视图,此处可了解的元件知识有:“塑壳继电器”等以上已有的知识点。点击操作按钮可观看抽出的动画。
以下的柜子操作与上相似,在这不再一一阐述。
五、结语
以上是笔者通过Flash多媒体课件对低压成套开关设备综合实训仿真课件的开发与研制所做的探索,事实证明我们的Flash多媒体课件已经取得了初步的成功,将“低压成套开关设备”的工作原理、结构特点、操作要领通过现代教育技术手段,搬进教室,搬进网络,将复杂电气操作联锁关系通过多媒体将其面貌和工作过程展示出来,使学生们能够结合实地参观,对“低压成套开关设备”的供电原理形成一个整体清晰的认识的目标已经能够实现。
六、专业名词解释参考
舞台:在回放过程中显示图形、视频、按钮等内容的位置。
时间轴:用来通知Flash显示图形和其它项目元素的时间,显示每一帧的图像,上面有一个红色的线,那是播放的定位磁头,拖动磁头也可以实现动画的观察,也可以使用时间轴指定舞台上各图形的分层顺序。
动画补间:是由一个形态到另一个形态的变化过程,主要在位置变化。
形状补间:是由一个物体到另一个物体间的变化过程,主要在形状变化。
影片剪辑:可以自动播放的动画,而且如果不加动作控制的话会是无限循环播放。
引导线:使物体沿着设计的轨迹运动。
遮罩:可以将与遮罩层相链接的图形中的图像遮盖起来。
ActionScript 代码:可用来向文档中的媒体元素添加交互式内容。课件制作时需要使用其进行场景和帧的切换。
库面板: Flash 显示 Flash 文档中的媒体元素列表的位置。
参考文献:
[1]刘峰,魏云秀.Flash多媒体课件制作专业教程[M].北京:清华大学出版社,2004.
[2]《中国煤炭工业年鉴》编审委员会.低压成套开关设备(二)[M].北京:煤炭工业出版社,1998.
[3]史宇宏,王志强.循序渐进:FLash MX 2004实例课堂[M].北京:人民邮电出版社,2004.
[4]王子午,徐泽植.常用供配电设备选型手册·第二分册:低压成套开关设备[M].北京:煤炭工业出版社,1998.
[5][德]Klaus Kosack.低压开关电器和开关设备手册:选用准则与设计指南[M].胡明忠,胡沫非,译.北京:机械工业出版社,1999.
[6]缪亮,张爱文,薛丽芳.Flash CS3基础与实例教程:职业版[M].北京:电子工业出版社,2008.
[7]赵志永,王严.Flash课件制作精彩30例[M].北京:科学出版社,2002.
[8]胡欣杰.时尚教师:多媒体课件DIY:Flash MX 2004版[M].北京:中国宇航出版社,2005.
[9]梁萍,张胜霞,陈天星.机械工程制图AutoCAD 3D实体造型实例教程[M].北京:清华大学出版社,2006
[10]刘峰,魏云秀.Flash多媒体课件制作专业教程[M].北京:清华大学出版社,2004.
[11]温谦,温颜.Flash 4.0实例教程[M].北京:电子工业出版社,2000.
(责任编辑:刘辉)
关键词:低压成套开关设备;实训仿真;CAI
作者简介:潘建霖(1988-),男,广东广宁人,南京师范大学电气与自动化工程学院本科生,主要研究方向:电力系统;姚盈(1964-),女,江苏溧阳人,南京师范大学电气与自动化工程学院,高级工程师,主要研究方向:电气技术。(江苏 南京 210042)
基金项目:本文系南京师范大学大学生实践创新训练项目的研究成果。
一、计算机辅助教学(CAI)简介
计算机辅助教学(Computer—Assisted Instruction,CAI)是一种借助多种媒体手段提高学生学习兴趣与教学工作的效率,弥补传统的教学方式“一对多”的集体学习方式所带来的时间和空间限制问题的新兴教学方式。
1.课件开发背景
低压成套开关设备是在低压供电系统中负责完成电能控制、保护、转换和分配的设备。南京师范大学电气与自动化工程学院(以下简称“我院”)工程实验训练中心低压配电实习室安装的GCS低压成套开关设备具有较高技术性能,能够适应电力市场发展需要并可与现有国外引进低压抽出式开关设备产品竟争。但由于设备体积庞大,且不易近距离细部观察操作,学生掌握“低压成套开关设备”的工作原理、结构特点和操作要领比较困难,而学校对学生实践要求较高,因此就有必要把相关的教学内容搬入课堂,通过生动的仿真操作,展示设备的细部结构,将操作过程分解,使得学生更形象地了解其内部结构和运作原理,达到提高工科实践能力的目的,为此我们开发研制了低压成套开关设备综合实训仿真课件。
2.课件开发目标
将“低压成套开关设备”的工作原理、结构特点、操作要领通过现代教育技术手段,搬进教室,搬进网络,将复杂电气操作联锁关系通过多媒体将其面貌和工作过程展示出来,使学生们能够结合实地参观,对“低压成套开关设备”的供电原理形成一个整体清晰的认识。
二、课件设计原理与开发工具
1.设计要求
本课件所表现的内容为我院电工实习车间安装的GCS低压成套开关柜的教学内容;必须做到动画、图象的有机结合,结构合理,逻辑性和可接受性强,色彩合理搭配;人机界面符合优秀课件的标准风格;接口的通用性和课件的可扩展性强。
2.基本开发工具
(1)AutoCAD(Auto Computer Aided Design)制图软件。AutoCAD是美国Autodesk公司于1982年开始推出的一款计算机辅助设计软件。它具有良好的用户界面,通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。
(2)Flash8.0动画设计软件。Flash是美国著名的多媒体软件公司Macromedia开发的矢量图形编辑和交互式动画制作的专业软件。
三、设计思路和制作过程
本课件基于Flash平台上制作,力求与实际相吻合,所以在制作之前我们用照相机拍了很多开头柜内外照片作为前期制作的参考。使用AutoCAD绘制设备内部与外部结构图、电气原理图、接线图等,如图1所示。在CAD中绘制的图纸应做到:(1)布局精心设计,线条横平竖直,排列整齐,分布均匀合理;(2)电器元件图形符号一致规范、形状美观,排列合理整齐;(3)文字符号正确无误,正确运用CAD中文字的对正方式,位置应合理美观。
把AutoCAD中的图纸复制到Flash的舞台①中,分离成组合,再分离第二次成可编辑的形状。根据照片上的颜色填充,使得在Flash显示的图形与实际相符。在时间轴②上编好要显示内容的次序,并在关键帧之间插入动画补间③和形状补间④。在舞台上插入相应的按钮或影片剪辑⑤,形成动画。在时间轴上应该分层制作,增加引导层⑥与遮罩层⑦,使得动作准确。在要停止显示的帧和需要跳转的按钮上应输入ActionScript 代码⑧。由于开头柜中的分柜需要放大显示,所以要增加多个场景。为了制作方便,先在不同的Flash文档上做好各个柜子的场景,再把它们组合起来。复制帧时需要注意的是库面板⑨上的元器件不能重命名。
完成Flash文档的创作后,可以使用“文件”>“发布”命令发布它。这会创建文件的一个压缩版本,其扩展名为.swf (SWF)。然后,就可以使用Flash Player或在Web浏览器中播放SWF文件。
四、课件操作演示
本课件共有8个场景,首场景就是GCS低压抽出式成套开关柜的主界面:本场景可链接到其余7个子场景,如图2。首先我们可用鼠标触摸左右两边的4个按钮,分别是“五防技术”、“结构特点”、“主要技术参数”、“使用注意事项”,就会出现相关的知识内容,显示在中间面板上,以下两个按钮“全局布线图”、“全局零件”则可以点击进入后面的帧进行放大图示与表格演示;接下来的“型号含义”与“性能指标”则是显示相关知识的;还有两个按钮“塑壳断路器”与“万能式断路器”则是链接到其相关场景中,演示其动态动作,如图3。
1进线柜
单击进入后看到的是放大的柜子,用鼠标触摸铭牌与“CCC”强制标志会有相关知识显示,当中还设了上下两个单元放大,还有本柜子内部结构图和一次接线图与本柜子相关零件表格,单击上单元,进入测量柜子,用鼠标触摸电能表与接线盘会有相关名称显示,可单击开头按钮进入内部显示更为精确的动画,单击电表可进入相应表放大帧并了解相关元件的功能与说明,还有电能表的工作原理与使用注意事项。单击下单元,则出现操作柜的放大图,在此图可进行开头按钮的操作,都是模仿现实开头柜操作过程做成的,包括工作状态与安全状态的切换与相位切换旋钮的操作,也可以点击开关进入柜子内部查看内部主要器件,此处的万能式断路器链接到断路器操作场景。
2.电容柜
操作与进线柜相似,不同的是柜子的功能不同,单击进入上单元后可进行电容投切操作,但设定先合上电容柜开关才可进行相应操作,如图4。进入柜子内部后用鼠标触摸每个元件都会有相应名称显示,也可以点击进入相应帧学习更详细的知识:“母线”、“负荷开关”、“电流互感器”、“避雷器”。进入下单元,则进入电容投切操作,并可进入内部结构查看,可了解到的知识:“熔断器”、“补偿电容”、“交流接触器”、“热继电器”,如图5。
3.出线柜
首页操作类似,其中有6个一单元的柜子和1个两单元的大柜子,其实原理都是一样的,所以只链接到一个柜子做详细的介绍,此柜子有机械联锁,所以操作比较多,先合上负荷开头,再进行工作状态切换,如图6。要查看内部结构,需要关上负荷开头再点击开关按钮,才能进入内部正视图,还有连接与隔离与抽出状态的切换需要点击锁按钮解锁再按抽出按钮进入俯视图,此处可了解的元件知识有:“塑壳继电器”等以上已有的知识点。点击操作按钮可观看抽出的动画。
以下的柜子操作与上相似,在这不再一一阐述。
五、结语
以上是笔者通过Flash多媒体课件对低压成套开关设备综合实训仿真课件的开发与研制所做的探索,事实证明我们的Flash多媒体课件已经取得了初步的成功,将“低压成套开关设备”的工作原理、结构特点、操作要领通过现代教育技术手段,搬进教室,搬进网络,将复杂电气操作联锁关系通过多媒体将其面貌和工作过程展示出来,使学生们能够结合实地参观,对“低压成套开关设备”的供电原理形成一个整体清晰的认识的目标已经能够实现。
六、专业名词解释参考
舞台:在回放过程中显示图形、视频、按钮等内容的位置。
时间轴:用来通知Flash显示图形和其它项目元素的时间,显示每一帧的图像,上面有一个红色的线,那是播放的定位磁头,拖动磁头也可以实现动画的观察,也可以使用时间轴指定舞台上各图形的分层顺序。
动画补间:是由一个形态到另一个形态的变化过程,主要在位置变化。
形状补间:是由一个物体到另一个物体间的变化过程,主要在形状变化。
影片剪辑:可以自动播放的动画,而且如果不加动作控制的话会是无限循环播放。
引导线:使物体沿着设计的轨迹运动。
遮罩:可以将与遮罩层相链接的图形中的图像遮盖起来。
ActionScript 代码:可用来向文档中的媒体元素添加交互式内容。课件制作时需要使用其进行场景和帧的切换。
库面板: Flash 显示 Flash 文档中的媒体元素列表的位置。
参考文献:
[1]刘峰,魏云秀.Flash多媒体课件制作专业教程[M].北京:清华大学出版社,2004.
[2]《中国煤炭工业年鉴》编审委员会.低压成套开关设备(二)[M].北京:煤炭工业出版社,1998.
[3]史宇宏,王志强.循序渐进:FLash MX 2004实例课堂[M].北京:人民邮电出版社,2004.
[4]王子午,徐泽植.常用供配电设备选型手册·第二分册:低压成套开关设备[M].北京:煤炭工业出版社,1998.
[5][德]Klaus Kosack.低压开关电器和开关设备手册:选用准则与设计指南[M].胡明忠,胡沫非,译.北京:机械工业出版社,1999.
[6]缪亮,张爱文,薛丽芳.Flash CS3基础与实例教程:职业版[M].北京:电子工业出版社,2008.
[7]赵志永,王严.Flash课件制作精彩30例[M].北京:科学出版社,2002.
[8]胡欣杰.时尚教师:多媒体课件DIY:Flash MX 2004版[M].北京:中国宇航出版社,2005.
[9]梁萍,张胜霞,陈天星.机械工程制图AutoCAD 3D实体造型实例教程[M].北京:清华大学出版社,2006
[10]刘峰,魏云秀.Flash多媒体课件制作专业教程[M].北京:清华大学出版社,2004.
[11]温谦,温颜.Flash 4.0实例教程[M].北京:电子工业出版社,2000.
(责任编辑:刘辉)