吳隆江

基于“練、學(xué)、教”一體化模式的“工程制圖”課程改革

吳隆江

針對“工程制圖”課程教學(xué)中“教—學(xué)—練”的授課程式不符合學(xué)生認(rèn)知和探索知識的順序，影響了課程教學(xué)效果的現(xiàn)狀，提出了“練、學(xué)、教”一體化教學(xué)模式。著重強(qiáng)調(diào)“練、學(xué)、教”一體化的內(nèi)涵是“以練為中心，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在練中學(xué)，教師在練中教”，并詳細(xì)闡述了“練、學(xué)、教”一體化教學(xué)模式在“工程制圖”課程教學(xué)中的具體運(yùn)用和所取得的顯著成效。

工程制圖；課程改革；互動式教學(xué)；“練、學(xué)、教”一體化

一、課程改革的背景分析

溫家寶總理2007年在國家重點(diǎn)職業(yè)中專——大連市輕工業(yè)學(xué)校調(diào)研時(shí)，曾發(fā)表以“做中學(xué)、做中教”為核心內(nèi)容的關(guān)于職業(yè)教育的重要講話，科學(xué)地揭示了技能型人才培養(yǎng)的基本規(guī)律、基本方法和基本途徑，精辟概括了新時(shí)期我國職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵；浙江亞龍教學(xué)儀器集團(tuán)結(jié)合多年生產(chǎn)職教裝備的經(jīng)驗(yàn)，提出“練、學(xué)、教”一體化的教學(xué)理念，并提供一整套的教學(xué)解決方案。這一理念符合當(dāng)前職業(yè)教育的要求，并且很好地解決了學(xué)生的學(xué)、教師的教、企業(yè)的需求等多方面的問題。[1]

然而，傳統(tǒng)的“工程制圖”和“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)仍沿襲“教—學(xué)—練”的授課程式，通常采用多媒體教學(xué)法，并且要求學(xué)生掌握一種計(jì)算機(jī)二維繪圖軟件，如AutoCAD、CAXA電子圖板等。教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，雖然二維繪圖軟件能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但是對學(xué)生掌握課程的輔助作用卻并不大，究其原因在于：用二維繪圖軟件在投影上繪圖，其實(shí)質(zhì)等同于過去教師在黑板上繪圖，學(xué)生仍然無法參透“三視圖背后的玄機(jī)”。由于缺乏空間想像能力，學(xué)生普遍反映課程較難聽懂，尤其是很難弄清零件的剖切圖（剖面圖），以及晦澀難懂的機(jī)構(gòu)運(yùn)動狀態(tài)分析。如果學(xué)生不能想像出零件的三維形狀，教師的授課效果必然會事倍功半。鑒于此，可利用先進(jìn)的三維CAD軟件制作三維零件圖和裝配圖，并將過程制作成動畫，授課時(shí)播放給學(xué)生觀看，要求學(xué)生親手模仿繪制這些零件圖和動畫，從而提高學(xué)生對課程的掌握程度。[2-3]

筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行教學(xué)反思，并嘗試對所在學(xué)校2010級機(jī)電專業(yè)進(jìn)行了課程改革。一方面，對“工程制圖”、“機(jī)械設(shè)計(jì)”、“三維CAD繪圖”和“CAXA電子圖板繪圖”4門課程內(nèi)容進(jìn)行整合；另一方面，反其道而行之，打破原有的教學(xué)程式，采用“練、學(xué)、教”一體化模式教學(xué)，改變單一的授課方式，使教學(xué)效果得到了顯著提高。

二、“練、學(xué)、教”一體化的內(nèi)涵和優(yōu)勢

（一）“練、學(xué)、教”為一體

傳統(tǒng)理解“教”即是用嘴講；“學(xué)”即是用耳聽；“練”即是用手干?！肮こ讨茍D”課程一直以來就遵循“教師講——學(xué)生聽——?jiǎng)邮肿觥钡慕虒W(xué)程式。這種單一的教學(xué)模式不但分裂了“練、學(xué)、教”三位一體的過程，而且顛倒了學(xué)生認(rèn)知和探索知識的順序?！熬?、學(xué)、教”一體化的教學(xué)理念是：以練為中心，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在練中學(xué)、教師在練中教，練是學(xué)的中心、練是教的中心，練是學(xué)和教的基礎(chǔ)。可見，“練、學(xué)、教”一體化應(yīng)該是一件事，不僅要用手、耳、嘴，而且還要使用工具?！熬?、學(xué)、教”一體化主張做什么事，就用什么工具。[4-5]

（二）“練、學(xué)、教”一體化模式有利于采用互聯(lián)互動式教學(xué)

如圖1所示，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，“練、學(xué)、教”一體化反映了教學(xué)過程中教與學(xué)的交互、反饋和融合，使得教學(xué)過程成為一個(gè)協(xié)調(diào)的整體，更有利于發(fā)揮學(xué)生的優(yōu)勢，激發(fā)其主觀能動性，實(shí)現(xiàn)因人施教、因材施教，從而最大限度地提高他們的自主學(xué)習(xí)能力。

圖1 兩種教學(xué)方法的比較

三、課程改革的具體實(shí)施

課程教學(xué)根據(jù)由易到難、循序漸進(jìn)的原則，首先，由教師結(jié)合“工程制圖”、“機(jī)械設(shè)計(jì)”、“三維CAD繪圖”和“CAXA電子圖板繪圖”4門課程內(nèi)容，從工科專業(yè)常用的《工程制圖》（《機(jī)械制圖》）、《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材中篩選出常用零件圖形，并制作這些圖形的三維視圖和動畫；其次，要求學(xué)生利用簡單易學(xué)的CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)、三維CAD軟件和CAXA電子圖板，根據(jù)教師制作的動畫自主繪制上述零件的三維視圖和相關(guān)裝配及分解爆炸動畫；然后，再由教師講解這些零件的三視圖、剖視圖、剖面圖、裝配圖等的繪制方法。學(xué)生通過制作三維視圖和三視圖，不僅學(xué)習(xí)了三維CAD軟件和二維CAD軟件的使用，而且更加直觀地學(xué)習(xí)了常用零件的繪制方法。

（一）以學(xué)生練習(xí)為重點(diǎn)

“練、學(xué)、教”一體化教學(xué)模式融實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、理論教學(xué)和知識討論于一體，以工作過程為導(dǎo)向，按職業(yè)活動規(guī)劃教學(xué)活動，使學(xué)生在主動完成工作任務(wù)的過程中形成職業(yè)能力。根據(jù)高職院校以職業(yè)技能培養(yǎng)為主線的教學(xué)特點(diǎn)，“練”應(yīng)該成為課程教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié)，學(xué)生的職業(yè)能力必須通過大量的、由淺入深、由單一到綜合的實(shí)踐練習(xí)才能逐步培養(yǎng)。

課程教學(xué)應(yīng)在配備電腦的理實(shí)一體化教室進(jìn)行，教師首先通過投影儀播放本次課程零件的三維視圖及制作過程；再適當(dāng)講解該零件的特點(diǎn)及三維軟件使用方法、三維零件圖繪制方法；然后，要求學(xué)生在電腦上繪制該零件的三維視圖。

1.制作零件三維圖。圖2、圖3所示分別為機(jī)械制圖中常見的活塞機(jī)構(gòu)和帶鍵槽的齒輪軸機(jī)構(gòu)，圖4、圖5所示分別為螺栓連接和螺釘連接。

2.制作相關(guān)零件的剖視圖。圖6所示為零件剖切（階梯剖）的三維效果圖，圖 7（a）（b）分別為機(jī)械類課程中典型零件減速器的箱體剖切圖和三維裝配視圖。

3.制作零件的三維動畫，并轉(zhuǎn)換為Windows通用的AVI視頻格式文件。如圖8、圖9所示為“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中常見的雙曲柄機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動畫分解圖。

（二）以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體

采用“練、學(xué)、教”一體化的教學(xué)模式，以工作過程為導(dǎo)向，以項(xiàng)目任務(wù)為引領(lǐng)，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的過程中，會遇到種種問題，有目標(biāo)（去練），就會有動力（主動去學(xué)）。課程教學(xué)以學(xué)生自主繪圖為主，極大地調(diào)動了學(xué)生的主觀能力性，同時(shí)，學(xué)生自己動手繪制三維視圖，也加深了對零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解和掌握，為后續(xù)三視圖、剖切圖、裝配圖的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）以教師教學(xué)為輔助

在學(xué)生掌握了基本的三維視圖繪制方法后，教師結(jié)合工程制圖基礎(chǔ)理論，向?qū)W生講解諸如投影理論、三視圖的作圖方法等。首先，可用三維CAD軟件生成被測零件的三維實(shí)體輪廓特征，在課堂上直接演示用過渡、倒角、肋板、抽殼、拔模、打孔等特征處理手段，對生成的實(shí)體作局部修改，使學(xué)生對零件上特定結(jié)構(gòu)的形成及其作用有更深一步的認(rèn)識。然后，再利用三維CAD軟件與二維CAD軟件的無縫集成技術(shù)，通過輸出視圖和接收視圖，自動生成測繪零件所需的視圖，并對視圖進(jìn)行修改、尺寸標(biāo)注和工程標(biāo)注等操作，從而生成一張完整的零件圖。最后，結(jié)合該零件的三視圖，向?qū)W生講解三視圖的繪制方法和注意事項(xiàng)。這一過程可以讓學(xué)生先看到零件的實(shí)體模型，分析零件的各個(gè)組成部分及其相對位置，再將零件投影到基本投影面上，輸出基本視圖，從而幫助學(xué)生完成從空間形體到平面圖形，再從平面圖形到空間形體認(rèn)識的二次飛躍[6]。

圖2 活塞機(jī)構(gòu)

圖3 帶鍵槽的齒輪軸機(jī)構(gòu)

圖4 螺栓連接

圖5 螺釘連接

圖6 零件剖切圖（階梯剖）

圖7 減速器箱體

對于零件圖的講解，通常還會要求學(xué)生自己動手測繪幾個(gè)零件，然后手工繪制零件圖，并用電腦繪制三維視圖和二維三視圖。在裝配圖授課過程中，通常需要學(xué)生自己動手拆卸變速箱，然后根據(jù)測繪的零件圖來繪制裝配圖。這時(shí)，可先利用三維CAD軟件生成變速箱的三維實(shí)體裝配圖，在課堂上直接演示利用三維零件圖怎樣進(jìn)行裝配并制作相關(guān)的“裝配/爆炸動畫”，使學(xué)生對變速箱的裝配過程有了更深一步的認(rèn)識；再通過輸出視圖和接收視圖，自動生成裝配圖所需的視圖；對視圖進(jìn)行修改、尺寸標(biāo)注和工程標(biāo)注等操作，最后生成一張完整的裝配圖。這一教學(xué)過程既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又取得較好的教學(xué)效果。

圖8 雙曲柄機(jī)構(gòu)

圖9 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

四、課程改革取得的成效

2011級傳統(tǒng)教學(xué)班與教改試點(diǎn)班課程考核成績統(tǒng)計(jì)如表1所示。由表1可見，教改試點(diǎn)班課程學(xué)習(xí)情況明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)班，改革取得了明顯成效。通過“練、學(xué)、教”一體化的改革嘗試，在寓教于練的環(huán)境中，學(xué)生不僅主動學(xué)習(xí)制圖課程知識，而且掌握了三維CAD和二維CAD軟件的使用，職業(yè)能力也得到了明顯的提高。

表1 課程考核成績統(tǒng)計(jì)表

[1]王志洲，梁衛(wèi).大連市職業(yè)教育堅(jiān)持“做中學(xué)、做中教”培養(yǎng)人才調(diào)查[J].職教論壇，2009（6）：58-61.

[2]侯洪生,張?jiān)戚x，朱玉祥，等.工程制圖教材中傳統(tǒng)內(nèi)容與三維CAD融合的研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2008（2）:173-177.

[3]李冰，莫春柳，唐西隆，等.工程制圖教改與網(wǎng)絡(luò)資源利用研究 [J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008（3）:351-354.

[4]吳文林.運(yùn)用“做中教、做中學(xué)”教學(xué)理念推動中等職業(yè)學(xué)校教育教學(xué)改革[J].衛(wèi)生職業(yè)教育,2009,27（7）：39-40.

[5]段世民，鐘燕謹(jǐn)，葉妍.基于“做、學(xué)、教”一體化的高職課堂管理模式探析[J].致富時(shí)代，2010（1）：125.

[6]劉斌，吳雪，徐昌貴，等.基于CAD技術(shù)的工程圖學(xué)融入式教學(xué)模式研究[J].教學(xué)研究,2009（3）：55-58.

吳隆江，男，浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工程師，高級技師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化、數(shù)控技術(shù)。

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1674-7747（2012）15-0020-04

[責(zé)任編輯 盛 艷]