何永玲

（欽州學(xué)院，廣西 欽州 535000）

工程圖樣作為工程信息的載體，是工程技術(shù)人員交流思想、表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果的重要工具。工程制圖是工科學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，不僅是一門單純傳授知識的課程，還承擔(dān)了對學(xué)生工程意識、空間思維方式和初步創(chuàng)新能力的啟蒙和培養(yǎng)作用。但是，由于工程制圖課程一般安排在大學(xué)一年級，剛從圍繞高考內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)試教育中走出來的學(xué)生，因欠缺工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和空間思維能力，普遍對工程制圖課程的一些立體空間概念難以理解[1]。且在當(dāng)今制造業(yè)信息化時(shí)代背景下，傳統(tǒng)的教師傳授知識給學(xué)生的教學(xué)模式，已不能適應(yīng)飛速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化的需要。在教學(xué)改革的實(shí)踐中，如何采用現(xiàn)代教學(xué)手段，構(gòu)建合理的工程制圖教學(xué)新模式，把教師的傳授、教師與學(xué)生的交流、學(xué)生的自學(xué)和學(xué)生之間的交流，放置到一個(gè)立體化的教學(xué)系統(tǒng)中去，以求達(dá)到教學(xué)效果的最優(yōu)化，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程制圖網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)的教學(xué)模式

工程制圖教學(xué)新模式，是以計(jì)算機(jī)繪圖為主線，以多媒體及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為工具和手段的一種立體的、互動(dòng)的和高效的創(chuàng)新教學(xué)方式，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的空間構(gòu)思和設(shè)計(jì)能力，以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖的實(shí)踐能力[2]。其創(chuàng)新性體現(xiàn)在：

一是課程體系和教學(xué)手段立體化。構(gòu)建立體化教學(xué)體系，融傳統(tǒng)教學(xué)手段和現(xiàn)代教學(xué)手段于一體，研究開發(fā)多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課程等，以廣博的知識和理論為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的訓(xùn)練，在課堂教學(xué)中采用傳統(tǒng)的面授教學(xué)，輔以多媒體視頻及音頻內(nèi)容，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成課堂以外的輔導(dǎo)。

二是教與學(xué)的互動(dòng)。在課堂教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生思維，使學(xué)生有較多的時(shí)間進(jìn)行思考，并得出結(jié)論。在課外時(shí)間，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)的在線答疑與討論，實(shí)現(xiàn)對課程內(nèi)容的繼續(xù)學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)的不足，加強(qiáng)了學(xué)生與教師的交流互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生興趣。

另外，以計(jì)算機(jī)為工具的大量的、立體化的信息資源的綜合利用，減少了傳統(tǒng)模式下繁復(fù)且索然無味的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使工程制圖課程無論是課堂上還是課外，都激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)效果得到了大幅度的改善。

1.1 課程教學(xué)體系與內(nèi)容

為使工程制圖能在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)，既強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力，又培養(yǎng)他們構(gòu)型設(shè)計(jì)能力，對工程制圖教學(xué)體系進(jìn)行了科學(xué)設(shè)置，將“畫法幾何”、“制圖基礎(chǔ)”、“計(jì)算機(jī)繪圖”三課合一，有機(jī)地整合在一起，劃分為理論教學(xué)和實(shí)踐訓(xùn)練兩大部分，如圖1所示。

圖1 工程制圖“三課合一”教學(xué)體系

其中，計(jì)算機(jī)繪圖貫穿整門課程，理論教學(xué)以投影基礎(chǔ)為基本理論，采用計(jì)算機(jī)三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)，以立體表達(dá)方式為主線，從“體”出發(fā)闡述正投影基本規(guī)律，將傳統(tǒng)的點(diǎn)、線、面融入立體的投影中，先圖示—圖解—再圖示[3]。實(shí)踐訓(xùn)練要求在有計(jì)算機(jī)支撐的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，應(yīng)用典型軟件培養(yǎng)學(xué)生的繪圖能力、設(shè)計(jì)能力，以草圖及少量儀器繪圖培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

理論教學(xué)內(nèi)容為與計(jì)算機(jī)繪圖融為一體的四大部分：

第一部分為投影制圖。重點(diǎn)介紹投影法表達(dá)空間幾何元素和形體的原理和方法。要采用多媒體軟件，用大量二維動(dòng)畫與三維動(dòng)畫，幫助學(xué)生理解空間立體的多面投影表達(dá)，及讀組合體的視圖等難點(diǎn)問題；

第二部分為制圖基礎(chǔ)知識。強(qiáng)調(diào)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及繪圖的一般步驟和方法；

第三部分為專業(yè)制圖。著重介紹機(jī)件的表達(dá)方法，專業(yè)圖及國家標(biāo)準(zhǔn)，用虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)上互動(dòng)輔助教學(xué)系統(tǒng)，幫助理解與掌握有關(guān)知識，加強(qiáng)繪圖訓(xùn)練；

第四部分為計(jì)算機(jī)繪圖。側(cè)重介紹3D造型設(shè)計(jì)，從三維自動(dòng)生成二維圖形。

實(shí)踐訓(xùn)練的課程目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生對空間形體形象思維的能力、閱讀工程圖樣的能力、利用尺規(guī)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行二維和三維建模能力，以及用圖學(xué)理論及現(xiàn)代圖學(xué)手段與方法，結(jié)合工程需要，構(gòu)建復(fù)雜形體的創(chuàng)新能力。因此，實(shí)踐訓(xùn)練設(shè)計(jì)了作業(yè)習(xí)題模塊、構(gòu)型設(shè)計(jì)模塊、零部件測繪模塊、計(jì)算機(jī)繪圖模塊、創(chuàng)新設(shè)計(jì)與虛擬設(shè)計(jì)模塊等5個(gè)模塊10個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目。

1.2 網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)的教學(xué)手段

教學(xué)內(nèi)容和體系的改革，要求更新教學(xué)手段。工程制圖的現(xiàn)代教學(xué)手段，是在傳統(tǒng)的面授教學(xué)中輔以計(jì)算機(jī)，采用以多媒體為主的立體化互動(dòng)式教學(xué)。

（1）立體化的教學(xué)手段。多媒體教學(xué)，是工程制圖課程的主要教學(xué)手段。利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，可以增大課程容量，利用計(jì)算機(jī)播放清晰的圖片、視頻錄像等資料，可幫助學(xué)生理解課堂內(nèi)容；使用現(xiàn)代化多媒體技術(shù)、動(dòng)畫演示、實(shí)體模型展示、板書、板圖、有意設(shè)置錯(cuò)誤信息、改錯(cuò)等多種教學(xué)手段，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高思維感官處理和再生信息的能力。

（2）互動(dòng)式的教學(xué)手段。以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，采用交互式的教與學(xué)，即課堂互動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)、課外輔導(dǎo)互動(dòng)，學(xué)生與教師通過網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)交換與交流學(xué)習(xí)心得與情況，以便全面、動(dòng)態(tài)地了解教學(xué)中各環(huán)節(jié)情況，根據(jù)反饋效果，及時(shí)加以調(diào)整。如對于作業(yè)中出現(xiàn)的問題，除了教師直接輔導(dǎo)外，還可以通過網(wǎng)絡(luò)或?qū)W生版多媒體光盤輔助答疑。

（3）應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，主要是基于Web的軟件實(shí)現(xiàn)方式，連接Internet后，學(xué)生或教師在計(jì)算機(jī)輔助下，就可以通過軟件進(jìn)行遠(yuǎn)距離教學(xué)，不需要特殊的硬件。在這樣的立體化系統(tǒng)中，學(xué)生可以進(jìn)行學(xué)習(xí)、考試、討論等。學(xué)生和教師之間，可以傳輸文字、圖形甚至聲音、圖像等各種信息。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)縮短了學(xué)生與教師的距離，使教與學(xué)的過程，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)課程的幫助下，可以利用課余時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)了因?qū)W時(shí)不足造成的課堂教學(xué)不充分、學(xué)生掌握情況不好的問題。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境所帶來的新變化，即信息資源傳遞與共享機(jī)制的集成性和跨時(shí)空性、信息表征與加工方式的超媒體化和靈活性、人際溝通互動(dòng)方式的虛擬化和無限延伸，使得網(wǎng)絡(luò)在探究協(xié)作學(xué)習(xí)上，具備了更多的潛在優(yōu)勢，為探究協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)提供了更有力的支持[4]。

1.3 網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工程制圖作為理工科一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，決定了課程必須依托并挖掘現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢和潛能，對教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)組織架構(gòu)等進(jìn)行全面改革，促進(jìn)研究性學(xué)習(xí)的理論與實(shí)踐，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供的形象，直觀地交互式學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)興趣，和進(jìn)行個(gè)性化協(xié)作學(xué)習(xí)，從而提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的全面素質(zhì)。以組合體一章為例，網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 組合體的教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

2 工程制圖網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)踐

2.1 加強(qiáng)教材建設(shè)以適應(yīng)教學(xué)體系和內(nèi)容的改革

教材是開展教學(xué)的主要媒體，是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求的重要反映依據(jù)，要很好地開展工程制圖網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)踐，必須有計(jì)劃地建設(shè)配套教材與教學(xué)改革同步。為了更好地結(jié)合學(xué)校教學(xué)特點(diǎn)，及要求開展教學(xué)工作，欽州學(xué)院工程制圖課題組研究編寫了工程制圖立體化教材，這套教材含紙質(zhì)教材及習(xí)題集、電子版電子教案和網(wǎng)絡(luò)課程（學(xué)習(xí)輔導(dǎo)系統(tǒng)、習(xí)題解答系統(tǒng)、模具庫等內(nèi)容），將教學(xué)體系的研究融合在教材中。

2.2 完善現(xiàn)代化教學(xué)手段

（1）在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教方法的有機(jī)結(jié)合。據(jù)調(diào)查，目前應(yīng)用多媒體CAI進(jìn)行工程制圖教學(xué)的高校，已達(dá)81.4%[5]。關(guān)于多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)的有效結(jié)合，一直是工程圖學(xué)教師與專家討論的焦點(diǎn)。在欽州學(xué)院工程圖學(xué)的教學(xué)改革過程中，也不斷進(jìn)行此方面的討論和實(shí)踐。如何在有多媒體技術(shù)輔助教學(xué)的過程中，揚(yáng)長避短，避免出現(xiàn)片面依靠大屏幕和課件完成教學(xué)過程的現(xiàn)象，使工程制圖課程在多媒體技術(shù)輔助下，教學(xué)過程得到優(yōu)化和升華，是今后欽州學(xué)院工程制圖課程教學(xué)改革實(shí)踐的重點(diǎn)和關(guān)鍵。

（2）開發(fā)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái),充分利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輔助教學(xué)。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)完成課堂以外的輔導(dǎo)和交流，對學(xué)生和教師都有十分重要的意義。暢通有效的網(wǎng)上練習(xí)、測試與在線答疑等系統(tǒng)，不僅可以減少學(xué)生做作業(yè)的時(shí)間，也有利于教師從繁重的重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來。在現(xiàn)代教學(xué)模式的實(shí)施過程中，應(yīng)加大力量進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的研究和開發(fā)。目前欽州學(xué)院工程制圖課程組已完成的CAI課件及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)共6部，已經(jīng)有6個(gè)教學(xué)資源上網(wǎng)，基本可以滿足學(xué)生個(gè)性化的自主性和探究性的學(xué)習(xí)，對教學(xué)起到了有益的輔助和補(bǔ)充作用。

如圖3所示為課程組開發(fā)的基于VRML的開放性交互式自主學(xué)習(xí)網(wǎng)站，該網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)學(xué)習(xí)網(wǎng)站參加2009年廣西第七屆高校教育教學(xué)軟件大賽獲一等獎(jiǎng)。

圖3 工程制圖網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)

2.3 建設(shè)豐富的教學(xué)資源素材庫

素材類教學(xué)資源的建設(shè)，主要分成四大類：題庫、素材庫、課件庫和案例庫。

教學(xué)資源的建設(shè)，是現(xiàn)代教學(xué)手段實(shí)施的基礎(chǔ)和前提，無論是課堂以內(nèi)的多媒體教學(xué)，還是課外的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，都需要大量的教學(xué)素材資源支持。課程組通過搜集、拆分、制作等方法，開發(fā)了大量微教學(xué)單元和素材庫，豐富教學(xué)策略；自制試卷庫，建立圖形資料庫和圖學(xué)試題庫，構(gòu)建了積件（Integral Ware）的雛形；建立《工程制圖》教學(xué)網(wǎng)站，連接大量的國內(nèi)網(wǎng)站，使得信息資源無限擴(kuò)大。

在教學(xué)中初步應(yīng)用了前述的內(nèi)容，促使教學(xué)手段更新，把原來的封閉式教學(xué)系統(tǒng)變成開放式教學(xué)系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)所需硬件設(shè)施的基本具備，將傳統(tǒng)的教學(xué)優(yōu)勢與新的技術(shù)環(huán)境有效地結(jié)合，產(chǎn)生更好的教學(xué)效果是現(xiàn)代CAI研究中迫切需要解決的問題。長期的多媒體教學(xué)實(shí)踐證明，沒有反映現(xiàn)代教育技術(shù)指導(dǎo)下的素材資源的支撐，多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)效果難以得到實(shí)質(zhì)性提高。

2.4 實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境的建設(shè)

在欽州學(xué)院創(chuàng)建北部灣大學(xué)的建設(shè)過程中，制圖課程的理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)境實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。目前，制圖課程擁有多媒體教室3間，專用繪圖教室1個(gè)，模型室1個(gè)，測繪實(shí)驗(yàn)室1個(gè)和2個(gè)班規(guī)模的CAD實(shí)驗(yàn)室1個(gè)，國家工業(yè)化與信息產(chǎn)業(yè)部授權(quán)的CAD認(rèn)證考試站1個(gè)。

通過上述實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的建設(shè)，制圖課程的教學(xué)內(nèi)涵得到了充實(shí)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)從課堂教學(xué)+手工作業(yè)，到多媒體教學(xué)+交互式學(xué)習(xí)+計(jì)算機(jī)作業(yè)的轉(zhuǎn)變，多媒體教學(xué)從二維動(dòng)畫演示到三維動(dòng)畫演示的轉(zhuǎn)變，增設(shè)了適應(yīng)不同專業(yè)的8到32學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生實(shí)踐從手工測繪到計(jì)算機(jī)繪圖+三維建模+創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作/虛擬裝配，并開出了復(fù)雜實(shí)體建模等研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為學(xué)生掌握先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)知識，打下了良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

高水平的系統(tǒng)化、全方位的教學(xué)型和助學(xué)型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，能幫助學(xué)生理解其他手段難以描述的內(nèi)容，將抽象轉(zhuǎn)為形象，間接轉(zhuǎn)為直接，不可見轉(zhuǎn)為可見，符合教育規(guī)律與人的認(rèn)知規(guī)律，加速了學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程。教學(xué)實(shí)踐表明，這種以計(jì)算機(jī)繪圖為主線，以多媒體及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段的現(xiàn)代教育模式，為培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)人才的和工程圖學(xué)的教學(xué)改革，提供了一條有效的途徑。

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