【摘要】文章分析了教學資源的演變歷史和發(fā)展趨勢。針對模具專業(yè)教學資源建設(shè)的特點，基于計算機三維交互技術(shù)，設(shè)計開發(fā)出模具結(jié)構(gòu)認知與拆裝虛擬實驗室，并應(yīng)用于模具通識、拆裝實訓等不同類型的課程教學中。實踐表明，采用第三代教學資源可有效提高模具專業(yè)課程的教學效果。

【關(guān)鍵詞】教學資源;虛擬實驗室;模具拆裝

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097(2010)05—0110—02

一 引言

教學資源作為專業(yè)構(gòu)成要素，對教學質(zhì)量、教學效率、教學強度、教學成本都有著直接的、重要的影響，是專業(yè)建設(shè)水平的重要體現(xiàn)，同時也是專業(yè)建設(shè)中工作量最大的部分。教學資源建設(shè)通常分兩類，一是課程建設(shè)，尤其是精品課程建設(shè)[1]，二是教學資源體系和平臺建設(shè)[2，3]。

近二十年來，我國模具工業(yè)經(jīng)歷了一個高速發(fā)展的階段。與之相對應(yīng)的是，模具行業(yè)人才培養(yǎng)也經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的階段，許多中職、高職、本科院校紛紛開設(shè)了模具專業(yè)。模具專業(yè)的教學活動具有實踐性強、綜合度高、更新快等特點，因此對教學資源的建設(shè)和升級提出了很高的要求。然而，目前所開發(fā)的模具專業(yè)教學資源，大多數(shù)停留在以教材或動畫為主體的第一、二代技術(shù)水平上，與模具專業(yè)教學的需求仍有較大差距，特別是對于一些操作要求較高的實訓課程，其優(yōu)質(zhì)教學資源更是稀缺。

可以說，教學資源的落后已經(jīng)成為阻礙模具專業(yè)教學質(zhì)量進一步提高的重要因素。針對這一現(xiàn)狀，我們提出并開發(fā)了一個三維的、通用的機械設(shè)備虛擬拆裝平臺[4]，為開發(fā)包括模具在內(nèi)的各種機械產(chǎn)品的第三代教學工具打下了良好的基礎(chǔ)。

本文分析了教學資源發(fā)展趨勢以及模具專業(yè)教學資源的特點，利用機械設(shè)備虛擬拆裝平臺實現(xiàn)了模具結(jié)構(gòu)的虛擬認知與拆裝。初步的應(yīng)用表明，第三代教學工具在教學效率、效果、通用性、成本等各方面均有突出的優(yōu)勢。

二 教學資源的演變和發(fā)展趨勢

教學資源有廣義和狹義兩種含義。廣義地，所有投入到教學的人、財、物都屬于教學資源。而本文所討論的則是狹義的，即與課程直接相關(guān)的教學資源，如教材、課件、專用教學軟件和專用教學設(shè)備等。

教學資源的演變大致經(jīng)歷了三個階段。第一代以傳統(tǒng)的教材、圖片、PPT課件為代表，稱為靜態(tài)教學資源。第二代以多媒體動畫、視頻為代表，稱為動態(tài)教學資源。第三代則以專用教學軟件為代表，稱為交互式教學資源。

第二代教學資源實現(xiàn)了由靜向動的轉(zhuǎn)變，能直觀、清楚地表達模具工作原理和工作過程，是目前最常用的教學資源。

第三代則改變了傳統(tǒng)的“老師上課、學生聽講”的單向教學方式，實現(xiàn)了互動教學新模式，從而極大地提升教學效果。尤其針對中、高職院校學生“愛動手”的學習特點，第三代教學資源的優(yōu)勢更為突出。三代教學軟件的對比見表1。

需要說明的是，與第一、二代教學資源以編寫、制作為主體的開發(fā)方式不同，第三代教學資源是集編寫、制作、軟件編程為一體的綜合性開發(fā)，工作量大、難度高，非一般院校所能承擔。

教學資源的發(fā)展將呈現(xiàn)以下四個特點:

一是立體化的教學資源庫。所謂立體化是指資源媒介、形式的多樣性，如教材、網(wǎng)站、軟件、視頻動畫等。而教學資源資源庫則體現(xiàn)了海量的特征，其中又包括試題庫、練習素材庫、課件庫等多種資源庫。

二是多用途的綜合教學工具，即一套教學資源庫可用于多門課程的教學，并能使這些課程之間產(chǎn)生一定的關(guān)聯(lián)，從而使教學活動有一定的延續(xù)性和繼承性，提高教學效果。

三是軟硬結(jié)合、虛實結(jié)合。軟件系統(tǒng)與硬件設(shè)備、虛擬仿真與實物教學并用，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，充分得發(fā)揮資源功效，提高教學效率、減少教學成本和勞動強度。

四是專業(yè)化的開發(fā)和服務(wù)。由多學科領(lǐng)域的技術(shù)人才所組成的開發(fā)團隊，不僅提供模具資源的專業(yè)化開發(fā)、維護和升級，還能為教學提供長期的配套服務(wù)，如師資培訓、課程建設(shè)等。

三 模具教學資源的特點

模具專業(yè)教學資源有以下幾個特點:

(1)內(nèi)容綜合度高。模具技術(shù)是橫跨材料、機械、計算機應(yīng)用等多種學科領(lǐng)域的綜合技術(shù)，其課程必然涉及這些學科的基礎(chǔ)知識。同時，模具技術(shù)又有很強的實踐性，對專業(yè)技能要求很高。因此其教學資源是多種基礎(chǔ)知識和多種專業(yè)技能的綜合體。

(2)制作要求高。國內(nèi)模具專業(yè)大都是由中、高職院校開辦，其教授對象以專科學生為主，因此在通俗、直觀、互動等方面對教學資源有更高的要求，以保障教學效果。同時，模具專業(yè)教師的授課任務(wù)十分繁重、工作強度很大，因此對教學資源的易用性和靈活性有更高的期望。

(3)實踐性強。即教學內(nèi)容符合模具企業(yè)實際生產(chǎn)的需求。教學資源既要來源于生產(chǎn)實際，又要適應(yīng)教學規(guī)律，內(nèi)容選材和組織難度較大。

(4)更新速度快。這主要是因為模具技術(shù)涉及的學科領(lǐng)域較多，而這些領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展(如新材料、新工藝、軟件更新等)都會導致教學內(nèi)容的變化。

優(yōu)質(zhì)的模具教學資源既要符合模具行業(yè)崗位需求，又要符合教學規(guī)律和教師需求，才能達到理想的教學效果。

四 模具拆裝虛擬實驗室:新一代的模具教學資源

模具拆裝實驗是模具專業(yè)學習過程中重要的教學環(huán)節(jié)，對模具專業(yè)課程的教學效果有關(guān)鍵的影響，是模具專業(yè)建設(shè)的重點課程。該課程傳統(tǒng)的教學資源是模具實物或模型，有著實施成本高、管理難度大、人均資源有限等問題，不能充分開展實驗，甚至只能象征性地走個過場，根本無法達到模具拆裝實驗應(yīng)有的教學效果。

由我們開發(fā)的新一代模具教學軟件《模具結(jié)構(gòu)認知與拆裝虛擬實驗室》(簡稱虛擬實驗室)，較好地解決了上述問題。利用虛擬實驗室，學生可在計算機上輕松地、反復地完成各類高仿真模具的交互拆裝實驗，有效地彌補了實物拆裝實驗的不足，開創(chuàng)了“虛實結(jié)合”的模具拆裝教學新模式。

虛擬實驗室及其配套資源的整體結(jié)構(gòu)如表2所示，其主體功能包括:

(1) 查看結(jié)構(gòu)、拆裝實訓:學習模具結(jié)構(gòu)和拆裝次序

學生首先觀看模具拆卸、裝配全過程的立體動畫演示，每一步都同步伴有文字說明。之后，自主完成交互拆缷和裝配操作全過程，系統(tǒng)可在實驗過程中自動判斷每一步操作的正確性，并可根據(jù)需要提示下一步可選的正確操作。

(2)運動仿真功能:學習模具工作原理

能夠以透視、局部、剖面、旋轉(zhuǎn)等豐富的手段和視角觀察模具機構(gòu)運動全過程，從而學習模具結(jié)構(gòu)的工作原理。而傳統(tǒng)的動畫方式只能以一個固定不變的方式觀察模具工作過程。

(3)知識索引功能:學習模具設(shè)計知識

對任何零部件可立即搜索、查看到與該零件相關(guān)的模具知識，并可立即調(diào)出相關(guān)的典型零件立體模型。同時，系統(tǒng)提供了豐富、真實的模具設(shè)計項目實例，包括三維設(shè)計數(shù)據(jù)、裝配圖和零件圖、BOM表、采購清單等。

小結(jié)

本系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于浙江大學、浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院等院校的多門模具課程教學，如模具通識、模具拆裝實訓等，有效地提升了教學效率和效果。尤其是在浙江大學的模具通識課程中，即使是外語、管理這類非理工專業(yè)的學生，也能以較少的學時數(shù)達到初步認知模具結(jié)構(gòu)及工作原理的教學目標，充分體現(xiàn)了第三代教學資源的優(yōu)勢。

虛擬實驗室不僅可用于模具拆裝實訓，還可用于各類模具基礎(chǔ)或?qū)I(yè)課程的輔助教學。同時，該系統(tǒng)還可方便地加載數(shù)控機床、電機、發(fā)動機等各類機械裝備的虛擬拆裝，因此，該系統(tǒng)是一個通用的、多功能教學平臺，有非常廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻

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