陸文瓊

(寧波市北侖職業(yè)高級中學，浙江 寧波 315800)

0 引言

信息技術(shù)的飛速發(fā)展，深刻地改變了人們的生活方式和交流方式，也讓教育插上了信息化的翅膀。從早期重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，到重視設(shè)備、資源和軟件的配備，再到如今重視應用以及長期可持續(xù)發(fā)展，教育信息化正逐步朝教育現(xiàn)代化邁進。2018年4月18日，教育部(2018)頒布的《教育信息化2. 0行動計劃》強調(diào)，要以教育信息化全面推動教育現(xiàn)代化，開啟智能時代教育的新征程，每個人都要成為教育信息化的參與者、實踐者、推動者和創(chuàng)造者[1][2]。教育信息化是由政府主導設(shè)計和規(guī)劃的，教學信息化是由學校主導設(shè)計和規(guī)劃的，而信息化教學則是一線教師要去實踐和操作的[3]。我們可以從信息化教學著手，成為教育信息化的參與者和實踐者，進而向推動者和創(chuàng)造者邁進。

1 機械制圖教材二次開發(fā)的提出

1.1 機械制圖對機械類專業(yè)學生的重要性

機械制圖是機械類相關(guān)專業(yè)的學生必須掌握的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程主要教授工程圖樣的識讀和規(guī)范畫法。工程圖樣是工程與產(chǎn)品技術(shù)信息的載體，也是每一位從事機械領(lǐng)域工作的技術(shù)人員都必須掌握的國際性的“工程語言”。

機械制圖是一門直觀、理論聯(lián)系實際且集創(chuàng)造性與藝術(shù)魅力于一身課程[4]。要學好機械制圖，不僅要求學習者掌握圖樣繪制的基本理論和方法，也要求學習者有嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，繪制的圖紙能嚴格符合國家或國際標準，從而保證其信息傳遞的準確性。此外還要求學習者有良好的空間想象能力，這種能力可以在學習過程中逐漸培養(yǎng)和強化。

1.2 當前中職機械制圖教材的局限性

目前，浙江省中職機械類專業(yè)應用的教材為省編機械制圖教材，該教材采用“核心課程+教學項目”的課程模式，通過項目引領(lǐng)，任務驅(qū)動的方式激發(fā)學生的學習興趣。整體來說形式獨特，內(nèi)容新穎，可圈可點，但是也存在著以下局限性。

(1)知識引入缺乏吸引力

現(xiàn)在的高中生均已經(jīng)是00后，表面上，他們“少不經(jīng)事”，事實上，他們非常深沉。對于從小在炫酷的聲色世界中長大的他們，要打動他們顯然需要花更多的精力。傳統(tǒng)的教材在這方面顯得有些力不從心，項目式教學的教材雖然考慮到這點，但是每個知識點的引入還是停留在簡單的機械零件上，呆板的圖片描述著與學生的生活相隔甚遠的物件，并不具備太大的吸引力。

(2)視覺表達不夠形象

在視圖表達中，有些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常復雜，其表面或內(nèi)部會形成錯綜復雜和截交線或相貫線，而這部分內(nèi)容對于空間思維能力一般的學生來說，學起來非常吃力，甚至有些同學根本寸步難行。但是我們可以通過強化訓練來提高這種空間想象力，傳統(tǒng)的教材依靠靜態(tài)的軸測圖來表達，由于書本容量的限定，無法納入太多的模型，內(nèi)部表達也不如能動態(tài)顯示各個角度的視頻來得清晰。

(3)部分知識點分散不夠系統(tǒng)

省編教材由于采用項目式教學，勢必會打亂傳統(tǒng)的知識架構(gòu)，容易造成知識呈現(xiàn)上的不系統(tǒng)，以及知識點的分散問題。這對于初學者來說是個比較頭疼的問題，特別是對于快餐文化影響下的當代高中生，他們更沒有耐心去細細尋找和整理這些分散的知識點。

1.3 省編機械制圖教材二次開發(fā)的遵循原則

教材的“二次開發(fā)”是相對于“一次開發(fā)”而言的?！耙淮伍_發(fā)”指的是專家、學者編制的教材，“二次開發(fā)”指的是教師和學生在“一次開發(fā)”的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際教學需求對教材內(nèi)容做出合理調(diào)整或刪減，并使之成為適合教學和學習需求的教學材料[5]。教材的“二次開發(fā)”不僅包括教師對現(xiàn)有教材的創(chuàng)造性使用，還包括教師對自己開發(fā)的新資源及其他整合資源[6]。

為了避免教材二次開發(fā)過程中出現(xiàn)隨意性，盡量減少不嚴謹?shù)那闆r發(fā)生，在本教材的二次開發(fā)過程中，遵循了以下原則。

(1)遵循課程標準

課程標準是國家對基礎(chǔ)教育課程的基本規(guī)范和質(zhì)量要求，是教材編寫的依據(jù)，也是評價管理和評價課程的基礎(chǔ)。教材的“二次開發(fā)”必須以課程標準為導向，教學的目標和內(nèi)容不能偏離課程標準。因此，這里以課程標準為基礎(chǔ)對教材進行分析，并且從學生的角度去把握教材的“二次開發(fā)”，使抽象的課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具體、生動的教學內(nèi)容[7]，從而體現(xiàn)教師對課程和教材的理解，并展示自己的教學風格。

(2)充分尊重教材

教材是課堂教學的依據(jù)，也是學生最基礎(chǔ)的教學資源，因此教材的二次開發(fā)必須立足教材。在深入鉆研教材的基礎(chǔ)上，盡量尊重教材的已有設(shè)置，在教材原有的知識脈絡上做整合和擴充。

(3)關(guān)注學生的視角

教學的主體是學生，教材的二次開發(fā)是為了學生能更好地理解教學內(nèi)容，學生的視角自然是老師最該關(guān)心的問題。因此在開發(fā)過程中應盡可能關(guān)注學生的需求，設(shè)置情境激發(fā)學生的興趣，提高他們的參與度。

2 基于信息化教學的《機械制圖》教材二次開發(fā)的策略

如何利用信息化技術(shù)彌補傳統(tǒng)教材的局限性，充分激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)動其學習積極性，下面從課內(nèi)和課外兩個層面展開開發(fā)思路。課內(nèi)主要考慮對教材中教學內(nèi)容的整合和擴充，滿足課堂教學。課外主要是對配套習題冊的開發(fā)，并應用網(wǎng)絡教學平臺，讓學生利用好周末時間，強化練習，滿足課后自主學習。圖1是整個開發(fā)流程圖。

圖1 《機械制圖》教材二次開發(fā)流程

2.1 基于信息化技術(shù)的課程內(nèi)容開發(fā)與組織

2.1.1 教學內(nèi)容表達和呈現(xiàn)方式構(gòu)思

教學內(nèi)容的表達和呈現(xiàn)既要以課程標準為指導，又要基于教材內(nèi)容，同時需要充分考慮學生的認知規(guī)律，融入自己的教學風格。根據(jù)不同的教學單元，構(gòu)思不同的教學方式。

對于簡單圖形的抄畫，可以采用錄屏方式。例如抄畫平面圖形這部分內(nèi)容，看起來很簡單，卻有許多細節(jié)是必須掌握的，初學者容易輕視導致抄圖的隨意性，自然就無法保證圖樣的規(guī)范和準確。這時老師往往需要手把手地教，這種方式耗費大量的時間，而且學生的領(lǐng)悟力和動手能力有快慢，導致旱澇不均，教學節(jié)奏很難把握。因此，教師事先將圖樣畫好，并將繪制過程全程錄下來，再用視頻編輯軟件對內(nèi)容進行編輯，將重復的內(nèi)容快進，將細節(jié)部分重點標注。這樣既能節(jié)約時間，也能重點突出，而且學生可以重復觀看，加深理解；對于制圖標準部分的內(nèi)容，理論性強，先采用講授法，再用諸如找茬游戲等方式提高學生的學習興趣；對于復雜零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)表達，則采用3D軟件造型，詳細展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加深學生的圖形記憶。

2.1.2 信息化資源的收集與制作

設(shè)計好每單元的教學內(nèi)容該如何表達和呈現(xiàn)，該知識單元需要制作什么樣的教學素材自然也就出來了。將這些資源按單元羅列，之后就可以收集和制作資源了。

一些通用的資源可以網(wǎng)上下載，與書本配套的資源需要自己制作。例如兩圓柱相貫線的知識，教材中采用立體圖、正面觀察圖、三視圖來表達兩圓柱直徑的變化而形成的相貫線的變化。這里采用3D建模軟件Inventor中參數(shù)化設(shè)計的功能，得到不同直徑的圓柱相貫的情形，然后利用視頻處理軟件Camtasia合成做出動態(tài)演變的效果，比書本上原來的三種情形更有說服力。

此外，還可以制作PPT、word、圖片或者其他形式的富文本，作為單元知識的補充、總結(jié)和拓展等。這些都可以豐富學生的自主學習內(nèi)容，提高學習興趣。

2.1.3 信息化資源與教材的有機整合

有了教學思路和教學資源，如何在課堂上有效實施呢？這個問題在信息技術(shù)被引入教學之初就受到人們的關(guān)注。不管是視頻、Falsh動畫、微課等可視化資源，還是將各種資源整合后的信息化教學模式，如慕課(MOOC)、SPOC、翻轉(zhuǎn)課堂、云班課等，都被應用于教學。但是如何將豐富的教學資源高效地組織起來，同時又不限制教師的個體發(fā)揮，是個值得探討的問題。

在此，我們基于教材，將各種教學資源與教材有機整合，搭建信息化的教學環(huán)境，用移動設(shè)備實現(xiàn)資源在課堂上的實時呈現(xiàn)。要實現(xiàn)這一目標，需要完成以下步驟：

(1)將資源上傳至網(wǎng)絡平臺

當制作和收集好資源后，要把編排好的資源上傳至網(wǎng)絡平臺。智能移動設(shè)備的普及和wifi的全覆蓋，讓上網(wǎng)變得無比便利。存儲在網(wǎng)絡平臺的資源能隨時被打開，反復瀏覽，打破時間和空間的限制。

(2)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)生成二維碼

如何以最快的方式檢索和播放相關(guān)的教學資源？物聯(lián)網(wǎng)的二維碼技術(shù)給了我們最好的答案。掃碼收付款、掃碼乘車、掃碼溯源等等，相信每個人的生活都已經(jīng)與二維碼密不可分。這里我們也來個掃碼學習。

利用互聯(lián)網(wǎng)可以便捷地制作二維碼。根據(jù)每個教學資源的儲存網(wǎng)址，在二維碼生成網(wǎng)站生成二維碼，將此二維碼保存，并讓二維碼的名稱跟該教學資源名稱相同。這里制作二維碼時可采用活碼形式，優(yōu)點是將來若想更換資源，不必同時更換二維碼，為后續(xù)的修訂帶來便利。

制作完二維碼，將其黏貼在教材的相應知識點的位置。這樣不僅實現(xiàn)了教材與資源庫的完美匹配，也解決了資源的快速檢索和瀏覽問題。

(3)搭建課堂教學環(huán)境平臺

二維碼與教材整合后，只要掃一掃書中的二維碼，就可以在手機上播放存在網(wǎng)絡平臺里的教學資源，并可以反復觀看，便于學生在家里預習和復習。在日常的課堂教學中，中職生自控能力弱，不予使用手機。因此教師還需要利用同屏技術(shù)將手機的內(nèi)容展現(xiàn)給學生，同時掌控教學進程。

同屏必須使兩同屏的設(shè)備處于同一網(wǎng)絡環(huán)境，如果教室的電子白板沒有無線網(wǎng)卡，需要添置一個無線USB網(wǎng)卡。并且在手機和電子白板上同時安裝一個可同屏的軟件，然后讓手機和白板連接同一個wifi，以便實現(xiàn)同屏播放。此外教師授課時，也可以實時拍攝學生的解題情況來進行針對性的講解，生動的教態(tài)讓課堂教學情境交融、栩栩生輝。

2.2 基于云班課平臺的課后習題開發(fā)與練習

課內(nèi)的學習進度和效率是教師比較容易把握的，而對于課外的時間，特別是周末的學習，是家長和教師都頭疼的問題。學習主動性弱，手機依賴性強是中職生普遍存在的問題，平時住校沒法玩手機，回到家都是變本加厲玩游戲。家長束手無策，寄希望于老師多布置些作業(yè)，讓他們能多學習些時間。而事實上在缺乏有效監(jiān)管的情況下，作業(yè)的多少并沒有多大區(qū)別。所以設(shè)想通過云班課平臺，在周末遠程發(fā)布作業(yè)和測試，來監(jiān)管學生周末對該課程的學習。同時平臺會統(tǒng)計作業(yè)的完成情況，并根據(jù)設(shè)定的分值和答案給出測試成績，非常高效。只要作業(yè)量不是很大，學生也愿意自主完成，日積月累下來對于理論性強的知識的掌握非常有幫助?；谠瓢嗾n平臺的課后習題的開發(fā)過程主要包括以下幾個方面：

(1)習題和配套資源的制作

習題開發(fā)主要取材于與教材配套的習題冊。對于一些理論性強的題目，直接將題目和答案打印成電子稿即可。對于補畫缺線、補畫三視圖等繪圖題的答案，必須利用3D造型軟件繪制相應的實體并生成三視圖，這樣不僅能對題目進行重新設(shè)計和編排，而且軟件自動生成的三視圖既規(guī)范又準確。對于較難的題目，可以利用軟件做出旋轉(zhuǎn)，局部放大和剖切的效果，來降低理解難度。

(2)云班課的搭建和習題上傳

有了電子資源，就可以建立云班課，并通知所有學生加入該云班課。將制作好的題目和答案上傳。當然也可以上傳其他必要的可視化資源供學生預習和復習。

(3)發(fā)布習題

教師可以事先約定大概會在周末的什么時間發(fā)布作業(yè)，或者利用其他通訊平臺再次通知作業(yè)或測試已經(jīng)發(fā)布，讓學生在規(guī)定時間內(nèi)完成。對于故意忽略不做的學生，應該采用相應的懲罰措施，當然對于完成及時優(yōu)秀率高的學生也會給予一定的獎勵。

(4)評價和診斷

云班課平臺會給出學生在平臺的學習時間，作業(yè)完成情況，以及測試成績的統(tǒng)計。教師可以從多角度診斷學生的學習情況，例如從知識點層面去發(fā)現(xiàn)學生普遍存在的盲區(qū)，并找出原因和調(diào)整教學策略。或者從個體層面發(fā)現(xiàn)某個學生的學習情況，進步特別明顯或者退步特別明顯等，適當?shù)慕o予鼓勵和幫助。

3 基于信息化教學的《機械制圖》教材二次開發(fā)的具體實施

下面我們將以截交線為例，闡述利用信息化技術(shù)對教材進行二次開發(fā)以及課堂應用的具體過程。

3.1 構(gòu)思課程內(nèi)容的組織與呈現(xiàn)方式

截交線的形式變化多樣，特別是有些幾何體，例如圖？所示的圓錐的截交線的三視圖繪制，對學生來說是一大難點。但是基本幾何體的截交線形式就固定的幾種，所謂的復雜的圖形，只是幾種不同截交類型的疊加罷了。因此在講授形體分析法時，從簡單的截交類型開始，不斷強化記憶，接著展開變式訓練，由簡入難，練習兩種和多種形式疊加的情況。

例如圓柱的截交線可以分成三種情況：截平面與圓柱垂直(垂切)、截平面與圓柱平行(平切)、以及截平面與圓柱傾斜(斜切)。所有的圓柱截交情形都從這三種演變而成，都是這三種情況的組合疊加。因此在學習這部分內(nèi)容時，采用程式化的講授方法。首先讓學生掌握三種基本截交線的形狀，熟記于心。接著變式訓練，兩兩結(jié)合，例如垂切與平切、垂切與斜切等。最后針對三種截切方式結(jié)合的題展開訓練。

圖2 圓錐體截交例子

3.2 制作資源

根據(jù)課程內(nèi)容制作各種形式的教學資源，包括圖片、動畫、視頻等。例如在實踐上述截交線的教學過程中，需要建立很多模型來完成一系列的演化和變式訓練，這些模型可以通過Inventor軟件制作完成。圖？是圓筒切割的演變圖之一。對于圓錐截交線，采用動態(tài)的演變方式更加直觀，可以利用剖切視圖錄制動畫效果。對于補畫三視圖的部分，可以采用動畫強調(diào)重點，逐線演示。最后將這些資源命名后歸類存放。

圖3 圓筒截交線實例

3.3 搭建平臺，實施教學

將制作或收集好的教學資源上傳至網(wǎng)絡平臺，并生成名稱與資源名同的二維碼，將其黏貼在教材的對應位置。同時設(shè)置教室電子白板與手機的同屏環(huán)境，以便教師在授課時根據(jù)教學流程隨時打開所需要的資源，并展示給學生。當然教師也可以通過該環(huán)境與學生有更多的互動，使課堂教學更豐富生動。

3.4 課后作業(yè)

將習題和答案上傳至云班課，讓學生在周末完成習題和測試。不僅能對學生周末的學習進行一定的監(jiān)管，也是對課堂知識的鞏固和延伸。

4 結(jié)語

應用信息化手段對機械制圖教材進行二次開發(fā)，將各種教學資源有機整合，應用于課堂教學。首先可以使課堂變得緊湊，提高上課效率。其次，多種形式的教學資源展示，在吸引學生興趣的同時，也讓抽象的圖形變得更直觀易懂。此外，云班課平臺的引入提高了學生對周末時間的利用率，促進知識的理解和吸收。通過以上的探索和實踐，學生對于機械制圖的學習興趣、學習能力和創(chuàng)新能力，均有很大程度的提高。