王斌

摘 要：翻轉(zhuǎn)課堂是目前高職教學(xué)改革的主要方向。本文結(jié)合“例會(huì)制”教學(xué)模式運(yùn)行實(shí)踐，探索了翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用及需要改進(jìn)的方面，同時(shí)分析了三維模型在輪機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)輪機(jī)數(shù)字化教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：三維建模 翻轉(zhuǎn)課堂 信息化

課 題：本文系基金項(xiàng)目：2016年度青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：GW2016B10）研究成果。

輪機(jī)設(shè)備作為船用設(shè)備，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)接觸較少，學(xué)生在入學(xué)前根本沒(méi)有接觸過(guò)這類(lèi)設(shè)備，因此在輪機(jī)機(jī)械基礎(chǔ)、船舶管理這類(lèi)理論性較強(qiáng)的課程中，學(xué)生由于缺乏對(duì)船舶設(shè)備的了解，經(jīng)常感覺(jué)教師的教學(xué)內(nèi)容生澀難懂。

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師主要依靠掛圖、照片或?qū)嵨镞M(jìn)行導(dǎo)入和講解。但是，掛圖、照片的直觀性較差，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而實(shí)物設(shè)備雖然不存在這一問(wèn)題，但由于部分設(shè)備的體積較小，在一個(gè)班中總會(huì)有部分學(xué)生反映看不清楚，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而微課等“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代課程的興起，使得碎片化學(xué)習(xí)成為一種重要的學(xué)習(xí)方式，但實(shí)驗(yàn)室的使用有其規(guī)范性和時(shí)間性，成為制約學(xué)生學(xué)習(xí)的瓶頸。在輪機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中引入三維建模與仿真技術(shù)，使傳統(tǒng)的實(shí)體設(shè)備與三維數(shù)字模型相結(jié)合，成為輪機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的一個(gè)重要方向，本文對(duì)三維建模技術(shù)在輪機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

同時(shí)，90后的學(xué)生是信息時(shí)代的“原住民”，這些學(xué)生天生對(duì)電子產(chǎn)品存在著濃厚的興趣，沉迷于電腦、手機(jī)仿佛成為這些學(xué)生的代名詞，如何把學(xué)生在這方面的愛(ài)好引導(dǎo)到對(duì)學(xué)習(xí)和今后發(fā)展有利的方向上來(lái)，也是本文研究的一個(gè)重要方面。

一、“例會(huì)制”教學(xué)的探索與三維模型的建立

1.教學(xué)的組織與實(shí)施

目前，高職教學(xué)改革都比較重視翻轉(zhuǎn)課堂和探究式教學(xué)的應(yīng)用，但這些教學(xué)方法都需要教師投入較多的精力，在課堂人數(shù)較多時(shí)，教師很難顧及到每一名學(xué)生，因此這些教學(xué)方法的效果受到一定的限制。為了制備船舶主要輪機(jī)零件的三維模型，同時(shí)探索翻轉(zhuǎn)課堂等先進(jìn)教學(xué)理念的應(yīng)用方法，筆者采取了興趣小組+“例會(huì)制”的工作方式。

筆者從學(xué)生中選取對(duì)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)興趣濃厚，有一定制圖基礎(chǔ)的12名學(xué)生，組成了三維建模興趣小組，由這一小組來(lái)完成三維模型的建立。為探索翻轉(zhuǎn)課堂，在小組的活動(dòng)中，筆者嘗試了“例會(huì)制”教學(xué)模式。這一模式模擬企業(yè)的真實(shí)工作方式，以興趣小組作為企業(yè)的一個(gè)項(xiàng)目組，教師為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，小組成員為項(xiàng)目組成員，每學(xué)期明確一個(gè)測(cè)繪項(xiàng)目，要求全體成員在期末必須完成這一項(xiàng)目;然后將目標(biāo)分解成為若干個(gè)任務(wù)，每周每個(gè)小組成員都有自己需要完成的工作。而每堂課即為一次“例會(huì)”，在會(huì)上，首先由每一名學(xué)生報(bào)告自己在上一次例會(huì)后工作的進(jìn)展情況和存在的問(wèn)題，之后由教師對(duì)每個(gè)人的工作情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并對(duì)學(xué)生遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析講解，最后布置本次的任務(wù)分工;而學(xué)生則在課后自行進(jìn)行測(cè)繪，學(xué)習(xí)三維建模技巧并進(jìn)行練習(xí)。通過(guò)這一方式，改變了以前課堂教師講、學(xué)生記的傳統(tǒng)教學(xué)模式，使學(xué)生真正感覺(jué)到自己的學(xué)習(xí)是為了完成某一工作而不是應(yīng)付教師或應(yīng)付考試，因此取得了較好的學(xué)習(xí)效果。

2.教學(xué)實(shí)例

齒輪泵由于其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，便于測(cè)繪，成為第一個(gè)要完成的任務(wù)。在這一任務(wù)的完成過(guò)程中，將該設(shè)備拆解為若干個(gè)零件，每個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)一個(gè)零件的繪制。下面以負(fù)責(zé)繪制泵體的學(xué)生的任務(wù)完成過(guò)程為例，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，該任務(wù)用6課時(shí)。

（1）基本操作技巧的掌握。對(duì)學(xué)生而言，Pro＼＼E這款軟件在之前的學(xué)習(xí)中并沒(méi)有接觸過(guò)，所以第一堂課首先給學(xué)生介紹軟件的安裝和基本繪圖理念，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行了任務(wù)分工，使學(xué)生明白自己的努力方向;在第二堂課上，負(fù)責(zé)繪制泵體的學(xué)生匯報(bào)自己已經(jīng)學(xué)會(huì)使用Pro＼＼E繪制基本圖形，并展示了自己安裝的軟件、測(cè)量實(shí)物所得的基本尺寸及手繪草圖，并給全體學(xué)生展示了其繪制的基本幾何體，此時(shí)教師查閱學(xué)生繪制的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該生應(yīng)用的是軟件默認(rèn)單位——英寸，并當(dāng)場(chǎng)予以指出。同時(shí)，鑒于該生在課后任務(wù)的完成過(guò)程中無(wú)明顯錯(cuò)誤，尺寸錯(cuò)誤不屬于學(xué)生在上次課中的應(yīng)知應(yīng)會(huì)內(nèi)容，因此教師對(duì)該生此次作業(yè)的評(píng)價(jià)為優(yōu)秀，并以此為契機(jī)，完成了模板選用、公制單位與英制單位轉(zhuǎn)換的講解。此次任務(wù)為學(xué)生需要完成基本結(jié)構(gòu)的繪制。

（2）基本結(jié)構(gòu)的繪制。第二堂課學(xué)生展示了自己繪制的齒輪泵泵體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，但只完成了泵體主要部分的繪制，未繪制中間部分的凹陷和側(cè)面孔，教師評(píng)價(jià)為良好，并講解了基準(zhǔn)面的選擇及轉(zhuǎn)換、布爾運(yùn)算等繪圖技巧，此次任務(wù)為繼續(xù)完成結(jié)構(gòu)

繪制。

第三堂課學(xué)生已經(jīng)基本完成結(jié)構(gòu)的繪制，展示后發(fā)現(xiàn)在肋板等細(xì)節(jié)上存在較多問(wèn)題，因此此堂課就以此為主，兼顧其他學(xué)生存在的問(wèn)題進(jìn)行了講解，課后學(xué)生完成繪制的零件。

在這一系列過(guò)程中，學(xué)生始終明白自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)就是完成零件的繪制，因此對(duì)教師的講解有較高的學(xué)習(xí)熱情。這樣不是教師逼迫學(xué)生學(xué)習(xí)，而是學(xué)生需要教師的幫助。教師由課堂的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生完成任務(wù)的幫助者，不再是教師要求學(xué)生學(xué)習(xí)什么，而是學(xué)生為了完成任務(wù)需要教師提供怎樣的服務(wù)。有了這一角色的轉(zhuǎn)換，就使得學(xué)生在課堂上由被迫學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，課堂效率有了極大的提升。

（3）成果及收獲。目前，這一模式已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)了三個(gè)學(xué)期，學(xué)生先后完成了齒輪泵、離心泵、分油機(jī)等輪機(jī)設(shè)備主要零部件的測(cè)繪。這樣不但成功地使學(xué)生對(duì)電子產(chǎn)品的興趣由手機(jī)、游戲轉(zhuǎn)到三維建模上來(lái)，培養(yǎng)了學(xué)生的一技之長(zhǎng)，而且在設(shè)備的拆裝與測(cè)繪過(guò)程中，使學(xué)生認(rèn)識(shí)了輪機(jī)的各種設(shè)備，走入了專(zhuān)業(yè)，為今后的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)打下了一個(gè)較好的基礎(chǔ)。最后，這一模式還積累了數(shù)字化模型，為數(shù)字化教學(xué)改革打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

但是，在這一嘗試中也存在著一定的問(wèn)題，其中最重要的就是每次例會(huì)效率相對(duì)于傳統(tǒng)的課堂是較低的。因?yàn)槊鎸?duì)12名學(xué)生，基本每次例會(huì)的時(shí)間就要1.5小時(shí)左右，才能完成對(duì)每名學(xué)生工作的點(diǎn)評(píng)和存在問(wèn)題的講解，如果將這種方式推廣到課堂上，則面對(duì)三四十名學(xué)生，而且學(xué)生的水平參差不齊，教師難以在課堂有限的時(shí)間內(nèi)完成評(píng)價(jià)與分析，所以如何在有限的時(shí)間內(nèi)提高效率，成為今后研究的一個(gè)重要方向。

3.三維模型在輪機(jī)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

（1）在教學(xué)中利用三維模型進(jìn)行演示分析。在課堂教學(xué)過(guò)程中，充分利用三維模型的直觀性進(jìn)行演示，使學(xué)生能夠看到立體化的實(shí)物模型，并通過(guò)模擬拆裝使學(xué)生了解實(shí)際設(shè)備的機(jī)構(gòu)、組成及各部件的相互關(guān)系。這一方式相對(duì)于傳統(tǒng)的対實(shí)物的拆裝、講解的最大優(yōu)點(diǎn)就是能夠在多媒體設(shè)備下對(duì)設(shè)備的重要部位進(jìn)行放大，使教室里的每一名學(xué)生都可以看清具體的結(jié)構(gòu)。例如在講齒輪泵的結(jié)構(gòu)時(shí)，就利用了由興趣小組所繪制的數(shù)字三維模型，通過(guò)數(shù)字三維模型，不但可以給學(xué)生展示設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)，還能對(duì)設(shè)備進(jìn)行分解，使學(xué)生直觀地看到設(shè)備中各零部件的安裝位置及相互關(guān)系。但是在以前使用齒輪泵實(shí)物時(shí)，據(jù)調(diào)查，大約只有在教師身邊的十余名學(xué)生可以清楚地看見(jiàn)拆裝過(guò)程，而后面的學(xué)生就只能聽(tīng)講，這就使得部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性下降，玩手機(jī)現(xiàn)象增加，而三維模型則能確保每一名學(xué)生都能看清、聽(tīng)清。

（2）數(shù)字三維模型在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程中的應(yīng)用。在課堂中，三維模型所起的作用主要是替代實(shí)物模型，這方便了教師的講解和學(xué)生的觀察，但數(shù)字三維模型最大的作用卻是在網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)中。目前，隨著各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的普及，以及翻轉(zhuǎn)課堂等先進(jìn)教學(xué)理念的應(yīng)用，學(xué)生越來(lái)越傾向于進(jìn)行碎片化的學(xué)習(xí)。但輪機(jī)專(zhuān)業(yè)的大部分課程強(qiáng)調(diào)的是實(shí)際而具體的工作，學(xué)生很難憑空想象設(shè)備的結(jié)構(gòu)，這曾經(jīng)成為學(xué)生在課后學(xué)習(xí)的短板，也使得教師在課堂上不得不花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的講解。這就背離了翻轉(zhuǎn)課堂的“課下掌握知識(shí)、課上內(nèi)化知識(shí)的要求”，成為教學(xué)改革的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。

為解決這一問(wèn)題，筆者在數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)上上傳了相應(yīng)設(shè)備的三維模型，學(xué)生可以下載并使用Pro/E等軟件自行打開(kāi)設(shè)備的三維模型，不但可以對(duì)設(shè)備、零件等進(jìn)行360度的觀察，而且可以利用三維模型進(jìn)行虛擬拆裝。這樣可以使學(xué)生能夠直觀地看到設(shè)備的結(jié)構(gòu)與配合，并且通過(guò)拆裝了解設(shè)備不同零件的相互關(guān)系，同時(shí)配合教師的微課講解與相應(yīng)的教學(xué)資料，學(xué)生基本都能提前完成對(duì)內(nèi)容的掌握。這樣在課堂上可用于分析、發(fā)言的時(shí)間大幅度增加。以齒輪泵的結(jié)構(gòu)講解為例，在未上傳相關(guān)資料的時(shí)候，一個(gè)教學(xué)單元（90分鐘），教師講解的時(shí)間大約可占60%～70%，而采用數(shù)字化學(xué)習(xí)中心并上傳相關(guān)資料后，講解時(shí)間降為30%～40%。這使得教師可以將更多的精力用于組織課堂活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、討論上，也大大提高了學(xué)生對(duì)課堂的參與情況，提高了課堂教學(xué)的效果。

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，目前企業(yè)中三維建模技術(shù)的應(yīng)用與普及日趨成熟，把三維建模技術(shù)從企業(yè)重新引回到學(xué)校，作為教學(xué)的輔助手段，成為一個(gè)重要的研究方向。同時(shí)，在三維模型的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)全新的VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)，模擬實(shí)際工作場(chǎng)景，也必將成為教學(xué)技術(shù)改革的一個(gè)重要手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝貴蘭.慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、微課及微視頻的五大關(guān)系辨析[J].教育科學(xué)，2015（5）.

[2]趙敬云，任娟.三維建模與仿真技術(shù)在機(jī)械類(lèi)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用實(shí)踐[J].河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2012（1）.

（作者單位：青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院）