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论《机械制图》的立体化教学

论《机械制图》的立体化教学
    【摘要】在长期的教学实践过程中,机械制图课程传统的教学模式颇受质疑,越来越不受到学生的欢迎。那么,如何改变“机械制图”课程传统的教学模式呢?通过多年的观察与总结,本文介绍了近几年“机械制图”立体化教学模式的探索和实践经验,旨在与“机械制图”学教育领域的各位同行老师们进行探讨与交流采用什么样的课堂教学手段和教学模式,使这门课程比较轻松容易地被学生掌握,快速学到制图基本知识和基本技能,让学生在学习过程中体会到学习这门课程的乐趣,愿意主动去学这门课程,进而促进教学模式的改革创新。
    【关键词】机械制图;立体化教材;多媒体课件;教学软件;探讨
    《机械制图》这门课程是高等院校工科专业一门重要的技术基础课,目的在于培养学生基本的工程素质和能力,为其以后的进一步发展打下一个坚实的基础。同时,这门课程也培养了学生认真负责的工作态度,提高了学生的综合素质,利于其今后的发展。
    《机械制图》这门课程的教学目标是培养学生具有一定的绘制和阅读工程图样的能力。但这门课的教学内容具有一定的抽象性,要求学生具有一定的空间思维能力;除此之外,该课程还与工程实践联系密切,具有一定的实践特性。因此,学习这门课程的时候,学生一般会感到难度很大,作为任课老师教学难度也同样很大。
    传统的教学模式主要是指应用常见的模型和挂图等教学辅助物件,通过教师课前备课和课上板书的教学模式进行课堂教学,这种传统的教学模式具有效率低和信息量小的缺点。从20世纪80年代初开始进行的电化教学、计算机辅助教学到今天的多媒体教学,机械制图课程的教学改革已进行了多种尝试。在2003年,由国家教育部组织的“工程图学学科建设、教学改革研讨会”上,着力推出了一套《机械制图立体化教材包》,这一教材的推出也立刻掀起了广大教师对机械制图“立体化教学模式”的探讨,为以后机械制图课程的教学改革指明了方向。
    一、立体化教学的概念
    近年来,“立体化教学”改革概念已经被越来越多地提及。那么,到底什么是“立体化教学”呢?一般来说,“立体化教学”可以理解为:在一门课程的教学过程中,其教学的内容丰富多彩、厚重充实,教学目标明确、有的放矢,教学形式是综合的、多维的、全方位的,整个教学过程呈现给人一种“立体的感觉”,我们就把这样的教学模式称为“立体化教学”模式。
    传统教学是以纸质教材为主要的媒介。在立体化教学中,除了纸质教材外,还包括:电子教案、CAI课件、网络教材、在线辅导等内容。把“立体化教学模式”逐渐使用到机械制图的教学中来,就可以为机械制图的教学提供丰富多彩的教学形式,具有直观的感官效果,易于培养学生的空间立体感和学习机械制图课程的兴趣;增加了学生主动学习的动力,提高了学习效率;同样,还节省了课程耗时,同步提高了课堂信息量。随着信息化建设的加快推进,各高校的多媒体教室、公用机房、校园网等基础设施不断得到完善,这也为开展立体化教学模式提供了硬件上的支持,使立体化教学模式的推广逐渐成为现实,逐步得到实现。
    二、立体化教学模式的探讨
    (一)立体化教材的编写
    1 高质量教材的编写与出版
    以高等院校“机械制图教学基本要求”为指导原则,同时参考国家已制定的“CAD技能等级考评大纲”中对制图基础理论的要求与规划,再结合高等院校工科专业课程教育的教学特点,以立体化教材建设思路编写为实现目标,最终完成了《机械制图》立体化课程的出版工作。该教材由机械工业出版社出版,教材中所配有的插图全部实现了计算机绘制,这极大的提高了插图的准确性和清晰度。其中,对教材中的立体图全部应用 Photoshop软件进行修饰,增强了插图的立体质感;与此同时,对教材中一些重点、难点或需提示的内容给与一些必要的文字说明。除此外,教材还采用了双色模式进行印刷,确保教材中插图的重点突出,色彩鲜明,便于读者阅读和使用。
除了编写与出版《机械制图》立体化教材外,为了便于学生自己对课程进行学习,还同步配套了《机械制图习题集》,该习题集的内容与教材紧密配合,二者相辅相成。习题集的题目设计遵循着由浅入深、逐步加深习题难度的原则,题目的设计难易程度适中。为了方便学生自己完成习题任务,习题集里面的许多题目都增加了作图辅助线或基准线,可提示学生自己完成练习,有不懂的地方可以方便同学间讨论,也便于任课教师批改作业。对部分题目附加轴测图,便于学生理解,对一些少部分较难的题目,习题集在附录中给出了参考答案,鼓励学生积极思考;为加大培养学生的读图能力,在习题集的题库中我们还添加了一部分的读图练习题目;对阅读零件图、装配图拆画零件图等具有一定难度的题目来说,学生还可参考“机械制图解题指导”中的提示独自完成作业,这可以有利于增强学生的自信心。
    2 多媒体课件的开发
    随着信息化建设的加快推进,各高校的多媒体教室、公用机房、校园网等基础设施不断得到完善,这也为开展立体  化教学模式提供了硬件上的支持,使立体化教学模式的推广逐渐成为现实,其中非常重要的一个实现环节就是多媒体课件的制作。多媒体教学课件是根据任课教师讲课思路的不同而专门为相应的教师设计制作而成的。一般来说,课件中安排的内容、顺序大体上与纸质教材的内容是一一对应的关系,可以说是无缝对接的。多媒体课件最大的优点是可以实现人机互动,方便任课教师在教学过程中的灵活使用,不拘于特定的讲课方式,实现了“做中学和做中教”的功能。大量实践证明,多媒体教学课件完全可以替代传统的教学模型和挂图,可以实现与黑板和粉笔等教学模式的剥离,大大提高了讲课效率,提高了课堂的教学效果。
    3 “机械制图解题指导”光盘的开发
为了实现学生自己自学的目的,配合前面机械制图课程和机械制图习题集的完成,还开发了一套“机械制图解题指导”光盘,目的就是为便任课教师进行辅导工作和方便学生自己完成作业设计而用的,将制作的光盘附在《机械制图习题集》的最后一页。在实际的教学过程中,除了任课教师可随时打开“机械制图解题指导”,为学生讲解课上练习或作业当中存在的问题外,学生自己也可利用“机械制图解题指导”中的教学方法,自行解决作业中存在的困难,加强了自己的自学能力。
    4 习题答案的配置
    由于机械制图习题集中的一些题目的答案并不是唯一的,如何作答也具有一定的难度。因此,根据一些大专院校任课教师提出的要求和出版社的建议,编写了教学参考资料《机械制图习题答案》。这份“习题答案”是免费提供给任课教师单独打印的。同时,将“习题答案”链接在多媒体软件的相应章节中,以便于教师备课和在课堂上讲解习题,这样也就减轻了任课教师的教学负担,可以从沉重的课业负担中解脱出来。
经过几年的试运行,发现了问题及时给与改正,再不断听取一线任课教师的诚恳意见, 经过不懈的努力,“机械制图”立体化教材的编写终于得到了回报。从前面图 1 中我们可以看出,《机械制图多媒体课件》和《机械制图解题指导》光盘,是“机械制图”立体化教材的核心。
    (二)教学软件的应用
    1 平面图向立体图的转化
    利用 Solid Edge软件,在教材中的视图或轴测图的基础上,按1:1的比例建立精确的三维实体模型。通过eDrawings 公共平台,可以实现查看不同角度三维实体模型的功能、六个基本视图和轴测图之间的切换、三维实体模型的剖切(剖视图和断面图)、三维实体模型和线条图之间的切换等功能,将书中提供的现有图形变成可由人工自主控制的三维活图。这样转变的好处就是克服了以往三维虚拟模型只能观看且不能操作控制的弊端,为学生自主学习和教师辅导提供了极大的帮助,极大的减轻了学生的学习负担。教师也可利用多媒体软件在进行教学时实现边讲边练,可充分调动学生的学习积极性和主动性,有效的将教与学寓于一体,有利于提高学生对课程技能点和知识点的理解和掌握。平面图向立体图的转化效果如图 2 所示。
    2 借助绘图软件,实现师生互动
    对于那些教材中需要教师讲解的例题和练习题比较难的题目等,在制作软件的过程中,这些题目已经被预先链接在软件之中了,任课教师可直接调用绘图软件,可以实现一边讲课一边画图的综合作业教学,从而可以实现彻底摆脱传统的木制三角板和圆规等教学器具,也可避免了这些工具存在的人为制造误差的原因。借助绘图软件也可以进行题目正确与错误的对比分析,在课堂上实现师生互动,激发了学生的学习热情。绘图软件的使用过程和效果见图 3。
    3 三维实体模型真实感强
    教学软件中内置的三维实体模型,是由高校软件专业的教师耗费了大量时间和精力,按真实尺寸制作生成的。这些内置的三维实体模型的尺寸具有精度高、金属质感强等特点,制作的效果非常逼真,这些特点保证了任课老师在教学过程中演示三维实体模型的效果要远高于用Flash 制作的三维模型的演示效果。三维实体模型的演示效果如图4所示。
    4 装配体模型的多种功能性
    在人工操作下,装配体模型可以实现多种功能,如运动仿真、爆炸视图、拆卸单个零件、透明显示、自动装配及拆卸等功能。这些功能的效果如图5-图8所示。
    (三)课外网络教学形式的开展
    随着信息化建设的加快推进,高校的多媒体教室、公用机房、校园网等基础设施不断得到完善。基于此,任课教师应积极利用高校的这些优势,以高校的校园网为依托点,利用学生课下的业余时间,开展网络教学形式,将其作为“课堂授课”和“课内互动”教学形式的一个重要补充。
    1 通过校园网链接“机械制图学习网站”,学生自己可以进行重点、难点知识的学习、典型例题分析、在线讨论、答疑交流、习题训练和网上自己测验等活动。“重难点知识的学习”、“典型例题分析”、“习题训练”和“网上自测”部分的内容由可由任课教师从相关资料中选取,链接到网上,根据具体情况,考虑随时增删修改网上题目。
    2 “在线讨论”和“答疑辅导”等活动,可以考虑通过BBS、聊天室等网络形式得以实现,并可通过电子邮件等方式,进行师生沟通,比如交流学习方法等。
    3 在网页上还可链接一些优秀的机械制图与CAD的专业网站,拓展学生的课外视野,使学生方便的学到自己想学的知识,获得更丰富的专业知识和更及时的行业信息。
    三、总结
    总之,立体化教学模式的探讨非常重要。立体化教学资源可可实现与其他职业院校的信息共享。经过高校和一些职业院校的教学实践活动,经过不断修改,可使《机械制图》立体化教材更加贴近各高校和职业院校“机械制图”教学的实际状况,这既反映了机械制图教材今后的发展趋势,又考虑了不同教学层次的需求,突出了自身的鲜明特色,具有非常积极的意义。
    《机械制图》立体化教材的开发,实现了现代条件下多媒体教学与网络教学的有机结合,实现了立体化的教学模式,体现了以教师为主导,以学生为主体的现代教育理念,在国内具有创新性。
    参考文献:
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网址:http://www.dgdxs.com/lunwen/shuxue/1950.html
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