魏 勇

(江蘇航空職業(yè)技術學院 航空工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212134)

翻轉課堂模式下“機械制圖與AutoCAD”“三維建模先導”教學法初探

魏 勇

(江蘇航空職業(yè)技術學院 航空工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212134)

在《機械制圖與AutoCAD》課程教學中，顛覆傳統的教學順序，先讓學生在學習平臺觀看微課視頻，自學三維建模，再回到CAD/CAM實訓室在教師的幫助下學習三維建模的技能，之后進行機械制圖及AutoCAD二維繪圖的教學，可以激發(fā)學生自主學習的內驅力，變“教我學”為“我會學”?！叭S建模先導”教學具有合理性和可行性。

翻轉課堂；機械制圖與AutoCAD；三維建模先導；教學法

在“機械制圖與AutoCAD”教學中不僅要加強學生讀圖能力的培養(yǎng)，還要強化軸測圖和三維建模部分的教學。筆者在教學中充分利用AutoCAD軟件的建模功能，先將三維建模的學案、微課視頻和優(yōu)秀課件放到APP教學平臺，讓學生課前自主學習，再到機房指導學生練習繪制幾何體、組合體、切割體，之后進行基本繪圖知識的教學。實踐證明，“三維繪圖”可以促進三視圖、點線面的投影、組合體、截交線和相貫線、剖視圖、零件圖等知識的教學。

1 翻轉課堂模式使三維建模教學先行成為現實

翻轉課堂是將學生學習的兩個階段即“信息傳遞”和“吸收內化”倒置?！靶畔鬟f”由學生在課前完成，教師通過APP教學平臺提供視頻、學習資料和在線輔導；“吸收內化”則在課堂上通過互動完成，教師提前了解學生的學習困難，可以給予有效的輔導，同學之間的交流有助于知識的吸收內化[1]。

AutoCAD作為計算機繪圖的入門軟件，在三維建模方面雖然沒有UG，CATIA，ProE等功能強大，但繪制機械制圖課程中的大部分形體基本夠用。三維建模先行與傳統的平面繪圖先行相比，可以更好地激發(fā)學生的學習興趣[2]。在翻轉課堂模式下，根據不同班級的學習基礎，三維建模安排3到4次練習課即可。教學可分4個階段進行，學習內容如表1所示。

表1 AutoCAD三維建模教學

2 “三維建模先導”的理論依據

2.1成就動機理論

“學習動機是推動學習活動的內外動力因素?！盵3]利用學習動機理論中的成就動機理論，給學生一個適當難度的任務，讓他們“跳一跳，夠得到”。經過實踐，筆者認為三維建模對高職學生而言是天然的“合適任務”。興趣和好奇心是內部動機的核心成分，是激發(fā)學生內部學習動機的基礎。教師可以在教學中創(chuàng)設學習情境，引導學生了解當代企業(yè)CAD/CAM應用軟件的特點。學生面對自己創(chuàng)建的“模型”作品自然會產生成就感。

2.2建構主義學習觀

建構主義學習觀認為，“學習不是教師向學生傳遞知識的過程，而是學生建構知識的過程”[3]24-68?！叭S建模先導”讓高職學生在隨后的機械制圖和AutoCAD學習中能夠有效利用自建的三維模型綜合、重組、轉換頭腦中已有的知識經驗，用以解釋各種視圖、剖視圖等新信息，從而解決零件的表達等新問題，最終生成完整、系統的機械制圖與計算機繪圖的知識技能。

2.3直觀性教學原則

傳統教學中為增強直觀性多使用模型，但積木模型較笨重且形狀和數量有限。用計算機創(chuàng)建的三維模型立體感強[2]，是不可多得的直觀教具和學具，而且不受時間、空間、費用等約束。

3 三維建模在機械制圖知識教學中的應用

3.1AutoCAD“三維視圖”和“平面攝影”在視圖教學中的應用

在教學中，可先分組，約5～6名學生為一組。每位學生創(chuàng)建一個基本幾何體，用于學習和交流。利用AutoCAD軟件的“三維視圖”功能，學習圓柱、圓錐、球體、棱柱、棱錐等基本體的三視圖，例如AutoCAD軟件在“三維建模”界面使用常用面板的“棱錐體”工具制作四棱錐，如圖1a所示。執(zhí)行菜單“視圖”→“三維視圖”→“前視”和“俯視”得到其主視圖(如圖1b所示)和俯視圖(如圖1c所示)的形狀。

圖1 棱錐

在“AutoCAD經典”二維界面繪制基本體的三視圖。教師可以幫助學生理解軟件中的前視、俯視、左視與國家標準中視圖的對應關系，并用少量的塑料模型或木模作對照以增強真實性。

3.2AutoCAD“布爾運算”在組合體、立體交線教學中的應用

截交線和相貫線是機械制圖教學中的難點。師生利用AutoCAD軟件的布爾運算及剖切功能可克服傳統教學中使用的掛圖和模型的不足，直觀地觀察兩形體形成的交線及其交點[4]。圖2為AutoCAD軟件在三維空間創(chuàng)建的不同直徑相交圓柱體，用以研究兩圓柱體相交當直徑相對大小變化時對相貫線形狀和位置的影響。通過動手操作，學生加深了對相貫線變化的理解。

圖2 相貫線

3.3“仿真畫法”在軸測圖教學中的應用

軸測圖是在一個投影面上同時反映物體3個坐標面的形狀，富有立體感。三維模型可通過仿真畫法得到任意視角的軸測圖。經過仿真操作，學生能夠深刻理解正等軸測圖和斜二等軸測圖的意義。

3.4AutoCAD“截面平面”和“剖切”的應用

利用AutoCAD軟件的“剖切”命令可將三維模型繪制成剖切開的立體模型，以便研究模型的內部結構。AutoCAD軟件的“截面平面”命令可以方便地得到剖切平面[4]。圖3是將創(chuàng)建的零件三維模型從中心平面剖切后移開前半部分的圖形，學生可自主研究該零件的內部結構和剖視圖。

圖3 三維剖切

3.5三維建模在求解難題中的應用

在機械制圖學習過程中，經常會遇到一些較復雜的狀況。例如相貫線的形狀隨相交立體尺寸的變化規(guī)律詳見圖2，學生可通過三維實體生成三視圖開展研究性學習。又如剖視圖中易漏畫內部表面之間的交線，如圖4a所示。有了相應的三維實體，學生可通過剖切來觀察是否應畫出交線，如圖4b所示，不難得出正確的結論，如圖4c所示。

圖2 剖視難題探究

4 “三維建模先導”教學實踐中應注意的問題

1) “三維建模先導”教學法的目的是增強學生的學習內驅力，提高教學效率。因此在教學中應注意引導學生的學習方向，將三維建模用作學習機械制圖知識的輔助手段。

2) 翻轉課堂需要先進的錄播設備。江蘇航空職業(yè)技術學院擁有多媒體錄播室和屏幕錄像、錄音信息化設備，為微課制作創(chuàng)造了條件。教師既要掌握信息技術、多媒體技術，又要吃透教材，充分了解學生，以便制作“策略式”教學視頻。視頻可通過手機APP平臺、QQ平臺、微信平臺等發(fā)布。

3) “三維建模先導”教學法基于翻轉課堂模式，同時不排斥其他教學方式，如工學一體化模式[5]。有條件時可以建立測繪室，讓學生用測量儀器和量具動手測繪，徒手繪制零件草圖，并在計算機上完成建模和零件圖的繪制。這樣才能體現“做中學、學中做”，培養(yǎng)企業(yè)歡迎的人才[6]。

4) 教學中注意傳承，積累教學經驗和成果。通過師生共建模型庫、開發(fā)校本教材、建設精品課程等提高教學水平。

[1] 曾玲芳.“翻轉課堂”模式下高職會計專業(yè)工學結合實訓基地建設研究[J].科技文匯(上旬刊),2014(11):179-181.

[2] 尤慧媛,王定保.機械制圖與AutoCAD融合教學模式優(yōu)化研究[J].無錫職業(yè)技術學院學報,2008,7(2):71-72.

[3] 姚本先.高等教育心理學[M].合肥:合肥工業(yè)大學出版社,2009.

[4] 張鳳敏.翻轉課堂模式下三維CAD軟件在機械制圖中的教學研究[J].教育教學論壇,2017(7):195-196.

[5] 廖永祥.工學一體化模式下機械制圖課程的教學探析[J].科技風,2016(2):204.

[6] 魏勇.技校機械制圖與AutoCAD工學一體化教學改革中存在的問題及對策[J].職業(yè),2015(5):39.

〔責任編輯： 盧 蕊〕

Researchontheteachingmethodofthree-dimensionalmodelingleadinmechanicaldrawingandAutoCADundertheflippedclassroommodel

WEI Yong

(Aeronautical Engineering Institute, Jiangsu Aviation Technical College, Zhenjiang 212000, China)

In the course of teaching Mechanical Drawing and AutoCAD, the traditional teaching order can be subverted to let the students in the class watch the micro video and learn self-modeling. And then, students are made to return to the practice and training room to learn 3D modeling skills with the help of teachers, followed by the teaching of mechanical drawing and AutoCAD two-dimensional drawing. The purpose of this method is to stimulate the students’ inner driving force and change “teaching me to learn” to “l(fā)earning how to learn”. Three-dimensional modeling lead has the rationality and feasibility.

flipped classroom； mechanical drawing and AutoCAD； 3D modeling lead； teaching method

G642.41

A

1008-8148(2017)04-0094-03

2017-05-27

魏 勇(1960—)，男，江蘇睢寧人，高級講師，主要從事機械制圖與AutoCAD教學研究。