劉詠濤

（天津交通職業(yè)學(xué)院 天津 300110；和田職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆·和田 848000）

1 三維軟件技術(shù)在高職教學(xué)中的作用

在高職教育中，制造類專業(yè)分工詳細(xì)，教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和動(dòng)手能力，能夠勝任智能化高精度設(shè)備應(yīng)用，因此機(jī)械圖樣設(shè)計(jì)是必備的理論基礎(chǔ)。如今機(jī)械圖紙?jiān)O(shè)計(jì)已完全實(shí)現(xiàn)電子化，例如AutoCAD 和SolidWorks 是目前應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件。SolidWorks 是目前應(yīng)用最廣泛的三維建模軟件，指令操作簡(jiǎn)單易懂，功能強(qiáng)大，在科研、教育及工業(yè)生產(chǎn)中均獲得大量應(yīng)用。SolidWorks 軟件課程有助于學(xué)生了解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 三維軟件應(yīng)用教學(xué)現(xiàn)狀概述

三維軟件應(yīng)用課程在大學(xué)二年級(jí)開設(shè)，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖與CAD等相關(guān)課程，了解了機(jī)械制圖的基本術(shù)語、基本概念和基本原理，具有基本的繪圖能力和讀圖能力。但是空間想象能力較差，由于缺乏實(shí)際工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)和特殊造型的識(shí)讀與設(shè)計(jì)尚有較大差距。

空間想象能力是在日積月累的工程實(shí)踐中培養(yǎng)出來的，對(duì)于大多數(shù)學(xué)生而言，不可能在一兩個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)中形成這種抽象思維能力。在傳統(tǒng)授課模式中，以教師講解軟件操作為主，實(shí)例非常簡(jiǎn)單，主要目的是實(shí)現(xiàn)操作指令，學(xué)生不能同步練習(xí)，只能在老師講解后通過復(fù)現(xiàn)簡(jiǎn)單實(shí)例和記憶掌握軟件指令，效果很差。[1]具體表現(xiàn)為，能夠識(shí)記基本指令，但在給定項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)時(shí)，往往不能靈活運(yùn)用，不能達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。

課后作業(yè)注重軟件操作指令功能識(shí)記及功能論述，很少涉及項(xiàng)目案例，學(xué)生機(jī)械式記憶教材內(nèi)容，而忽略了實(shí)際技能訓(xùn)練，未能形成有效的授課效果反饋。[2]導(dǎo)致高分低能現(xiàn)象出現(xiàn)。

3 理實(shí)一體化教學(xué)模式設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)目標(biāo)

三維軟件應(yīng)用課程的教學(xué)目標(biāo)是熟練使用三維建模軟件，能夠獨(dú)立完成復(fù)雜零件建模并生成二維工程圖，掌握零件結(jié)構(gòu)及裝配方法。三維建模課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和抽象思維能力，從而順利掌握二維圖紙的識(shí)讀方法。

3.2 項(xiàng)目實(shí)例教學(xué)

項(xiàng)目實(shí)例教學(xué)方法是一個(gè)完整的教學(xué)體系，把課程知識(shí)點(diǎn)融入教學(xué)項(xiàng)目實(shí)例中，通過項(xiàng)目實(shí)例把知識(shí)點(diǎn)串起來，在實(shí)踐操作中觸此及彼，培養(yǎng)學(xué)生的三維軟件建模能力，[3]達(dá)到良好的教學(xué)效果。在一個(gè)學(xué)期的授課過程中，可設(shè)計(jì)一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目實(shí)例，每個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)完整的教學(xué)單元，由若干個(gè)任務(wù)構(gòu)成，可根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容差異分配不同的課時(shí)。項(xiàng)目實(shí)施的每一項(xiàng)任務(wù)對(duì)應(yīng)一定的分值，采用百分制計(jì)分。項(xiàng)目之間遵循由簡(jiǎn)入繁，由易漸難的原則。項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：需求分析，功能設(shè)計(jì)，材料選型，虛擬采購，圖形繪制，小組評(píng)審，修改完善，產(chǎn)品試制，最終經(jīng)過過程考核，完成一個(gè)項(xiàng)目案例教學(xué)過程。學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中不是只關(guān)注軟件操作，繪圖是否規(guī)范，而是從始至終經(jīng)歷一個(gè)模擬產(chǎn)品的完整開發(fā)過程。這樣能夠最大程度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，很多任務(wù)需要在課下自主進(jìn)行，每完成一項(xiàng)任務(wù)就會(huì)獲得相應(yīng)的分值，完成一定量的任務(wù)即可達(dá)到及格水平，完成任務(wù)越多獲得分值越高。

3.3 講練融合授課模式

理實(shí)一體專業(yè)課要求理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)操作并重，其目的是培養(yǎng)掌握一定理論基礎(chǔ)的高素質(zhì)技能人才。[4]因此理論教學(xué)非常重要，但是在傳統(tǒng)的理論教學(xué)模式下，學(xué)生很難被動(dòng)地接受老師單向概念灌輸，學(xué)習(xí)效果不佳。[5]

講練融合授課模式是從傳統(tǒng)教學(xué)模式改進(jìn)的“講-練-講”教學(xué)流程，教師列出知識(shí)點(diǎn)和內(nèi)容提綱，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，由學(xué)生在做中學(xué)，[6]可研讀教材，查閱工具書，也可通過網(wǎng)絡(luò)微課、慕課等學(xué)習(xí)平臺(tái)獲取所需的知識(shí)。同時(shí)，把理論應(yīng)用到實(shí)際操作中，邊學(xué)邊用，使理論與實(shí)踐融為一體。在這個(gè)過程中，教師負(fù)責(zé)輔導(dǎo)與答疑，總結(jié)學(xué)生遇到的問題，統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)狀況，為后期教學(xué)改進(jìn)積累材料。在學(xué)生完成練習(xí)后，教師把難點(diǎn)和出錯(cuò)概率較高的地方集中進(jìn)行講解，這樣有的放矢，針對(duì)性強(qiáng)，學(xué)生帶著問題聽講，往往能起到事半功倍的效果。

講練融合授課模式適用于理實(shí)一體課教學(xué)場(chǎng)景，與“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式有明顯的區(qū)別?！胺D(zhuǎn)課堂”基本上是老師和學(xué)生角色互換，老師作為課堂的組織者或者主持人，學(xué)生是課堂的主角，學(xué)生有非常大的發(fā)揮空間。講練融合授課模式中教師依然是課堂的主體，控制課堂的節(jié)奏。相對(duì)于傳統(tǒng)課堂，學(xué)生改變的是學(xué)習(xí)模式，由被動(dòng)聽講變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

3.4 過程考核機(jī)制

大學(xué)課程的傳統(tǒng)考核方案包括平時(shí)成績(jī)和期末考核，平時(shí)成績(jī)一般占30%左右比重，包括考勤、作業(yè)和平時(shí)表現(xiàn)等內(nèi)容，期中考核多為任課教師自行組織，所占比重較小，因此期末成績(jī)一般決定了整個(gè)學(xué)期總評(píng)成績(jī)是否合格。對(duì)于基礎(chǔ)課程而言，由于是純理論內(nèi)容，傳統(tǒng)考核方式是比較適合的，但是對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程而言，則削弱了實(shí)踐考核的比重，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)踐考核不夠重視，降低了學(xué)習(xí)主動(dòng)性，從而影響了實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的教學(xué)效果。

本例設(shè)計(jì)的考核方案加大了平時(shí)成績(jī)的比重，即過程性評(píng)價(jià)內(nèi)容，[7]占學(xué)期總評(píng)成績(jī)的60%，稱之為過程考核機(jī)制。過程考核包含三部分內(nèi)容：課堂出勤、項(xiàng)目過程文件、作品實(shí)物。詳情如表1 所示。

表1 過程考核分值表

課堂出勤是過程考核的前提，缺勤課時(shí)超過學(xué)期課時(shí)30%，過程考核結(jié)果為0，期末總評(píng)成績(jī)?yōu)?。項(xiàng)目過程文件分階段收取，需求分析主要涉及產(chǎn)品功能描述和設(shè)計(jì)產(chǎn)品所需要的資源。圖紙文件是應(yīng)用SolidWorks 設(shè)計(jì)的三維模型和導(dǎo)出工程圖文件。設(shè)計(jì)報(bào)告是指圖紙文件的說明和技術(shù)細(xì)節(jié)描述。成本文件是原材料采購和加工成本清單。設(shè)計(jì)完成之后，學(xué)生依據(jù)圖紙文件制作樣品，可通過鉗工、機(jī)床加工手段完成，也可采用3D 打印生成。3D 打印原料可采用 ABS 或PLA。鉗工或機(jī)加工制件材料必須為金屬材質(zhì)。過程考核的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分為客觀項(xiàng)和主觀項(xiàng)。以“需求分析報(bào)告”為例，客觀項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：字體、字號(hào)是否符合模板規(guī)范要求；報(bào)告字?jǐn)?shù)是否滿足要求范圍；單位、數(shù)字是否錯(cuò)誤等。主觀項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)容是否全面；是否重點(diǎn)突出；詞句表達(dá)是否規(guī)范等。

過程考核跟蹤了課堂全部過程，任何問題或薄弱環(huán)節(jié)都可在過程文件中反映出來，教師通過統(tǒng)計(jì)分析，可總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整授課內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法。

3.5 期末考核

期末考核依然是教學(xué)效果檢測(cè)的重要方式。溫故而知新，經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)生是否對(duì)課程內(nèi)容有了深刻的認(rèn)知，是否掌握了新的知識(shí)，提升了技能，需要進(jìn)行復(fù)習(xí)和回顧，期末考試恰好可以檢驗(yàn)過程考核結(jié)果的有效性。期末考核采取筆試和實(shí)訓(xùn)考核兩個(gè)部分。與過程考核不同，期末考試更偏重于概念的理解和實(shí)訓(xùn)的流程，而不是項(xiàng)目開發(fā)的細(xì)節(jié)，主要用于檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)方法的理解與掌握。期末考試中理論考核與實(shí)訓(xùn)考核的分值比例為1:1。根據(jù)折算比例：學(xué)期總評(píng)成績(jī)=過程考核成績(jī)60%+期末考核理論成績(jī)20%+期末考核實(shí)訓(xùn)成績(jī)20%。

4 教學(xué)效果分析

4.1 項(xiàng)目實(shí)例

通過實(shí)際教學(xué)授課，對(duì)過程考核進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以某賽車叉臂連接件耳片為例，給定尺寸如圖1 所示。

圖1 耳片

課堂教學(xué)任務(wù)4 學(xué)時(shí)，課下作業(yè)時(shí)間限定為1 周。要求根據(jù)圖1 用SolidWorks 建模，模型文件轉(zhuǎn)化成二維工程圖，驗(yàn)證與題目要求是否一致。編制項(xiàng)目過程文件，如表1 所示。建模效果參考圖2。

圖2 耳片三維模型圖

教學(xué)項(xiàng)目任務(wù)包括需求分析、圖紙文件、設(shè)計(jì)報(bào)告、成本報(bào)告和作品實(shí)物，根據(jù)表1所示分值比例計(jì)算過程考核最終得分。

4.2 過程考核數(shù)據(jù)分析

過程考核分值分布情況如圖3 所示。

圖3 過程考核成績(jī)分布圖

由圖3 可知，過程考核結(jié)果服從正態(tài)分布，項(xiàng)目任務(wù)的難易程度比較合理，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，[8]起到了較好的教學(xué)效果。

5 結(jié)語

項(xiàng)目實(shí)例教學(xué)方法在三維軟件應(yīng)用課程的使用中，改變了傳統(tǒng)授課方式以教師單向灌輸為主，理論講授與實(shí)訓(xùn)操作不能有機(jī)結(jié)合的缺陷，過程考核方法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和成就感，提升了教學(xué)效果，對(duì)于大學(xué)課堂教學(xué)方法改進(jìn)具有一定的參考意義。