張約美

（常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 常州 213011）

“機(jī)械制圖”課程要求學(xué)生具備一定的空間想象能力以及空間思維能力。 對于目前的“機(jī)械制圖”課程而言，在教學(xué)實踐中，高職學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力普遍不高，傳統(tǒng)的教學(xué)使用模型和掛圖，而且模型數(shù)量和品種也很有限，嚴(yán)重束縛著教學(xué)內(nèi)容的安排，學(xué)生的思維比較單一，不能做到將所學(xué)的內(nèi)容靈活應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生的空間想象能力較弱，會使學(xué)生產(chǎn)生一定的畏難情緒，對于課程學(xué)習(xí)感到枯燥，缺乏興趣，進(jìn)而影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。 如何更好地讓學(xué)生能夠獨立地去思考， 如何更好地建立起知識與能力之間的對應(yīng)關(guān)系，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用三維軟件建模能夠向?qū)W生展示各種零件結(jié)構(gòu)， 可以增強(qiáng)學(xué)生的空間想象能力，同時教師利用二維軟件展示零件的圖形，有效縮短教師在課堂上的繪圖時間， 保證在相同時間內(nèi)有更多的輸出信息量，具有較強(qiáng)的實用性，在教師教學(xué)過程中也不僅要關(guān)注對零件的表達(dá)， 還要提高學(xué)生對這門課程的興趣，以此提高學(xué)習(xí)效果。

1 基于三維建模的“機(jī)械制圖”課程教學(xué)方法改革

1.1 指導(dǎo)思想

本著強(qiáng)化“以就業(yè)為導(dǎo)向，以服務(wù)為宗旨，以職業(yè)能力為本位，以職業(yè)實踐為主線”的職教理念，改革傳統(tǒng)的課程模式，開發(fā)探索以多媒體教學(xué)為主的課程模式，增強(qiáng)課程的實用性、靈活性和適應(yīng)性，實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)與社會對人才需求的對接。 以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才為根本任務(wù)，以適應(yīng)社會需求為目標(biāo)，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線設(shè)計學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案；畢業(yè)生具有基礎(chǔ)理論知識適度、技術(shù)應(yīng)用能力強(qiáng)、知識面較寬、素質(zhì)高等特點，課題組從“機(jī)械制圖”課程教學(xué)改革的實踐與應(yīng)用的角度，改革教學(xué)方法，創(chuàng)新空間想象能力培養(yǎng)方式，完善實踐環(huán)節(jié)，改變傳統(tǒng)模式，運用多媒體和軟件新技術(shù)手段建立了針對職業(yè)教育特點的教學(xué)模式。

1.2 研究目標(biāo)

1）本研究針對五年制高職“機(jī)械制圖”課程教學(xué)問題，依據(jù)五年制高職機(jī)械專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)“職業(yè)性、技術(shù)的應(yīng)用性和示范性”， 探索適合當(dāng)前學(xué)生特點的教學(xué)方法和教學(xué)手段，為進(jìn)一步深化課程改革、提升專業(yè)建設(shè)的水平服務(wù)。

2）強(qiáng)化“以就業(yè)為導(dǎo)向，以服務(wù)為宗旨，以職業(yè)能力為本位”理念，以職業(yè)實踐為主線”的職教理念，改革傳統(tǒng)的課程模式，開發(fā)多媒體和繪圖軟件教學(xué)模式，增強(qiáng)課程的實用性、靈活性和適應(yīng)性，實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)與社會對人才需求的對接。

3）教學(xué)利用二維軟件與三維軟件相結(jié)合模式，為了增強(qiáng)學(xué)生的空間想象能力，提高學(xué)生繪圖和讀圖能力，提高學(xué)生的職業(yè)實踐能力。

1.3 研究思路

課程學(xué)習(xí)中采用理論與實踐相結(jié)合的方法，使學(xué)生掌握基本的工程圖樣繪制能力和識讀能力。 整個課程教學(xué)中注重學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生興趣，體現(xiàn)以學(xué)生為主體的方法和思路。 采用多媒體教學(xué)和繪圖軟件相結(jié)合的方式，可有效提高學(xué)生讀圖的應(yīng)用技能，從而為后續(xù)課程奠定了良好的基礎(chǔ)，也提升學(xué)生的職業(yè)實踐能力。 實踐證明，這是行之有效的方法[1-2]。

1.4 研究方法

1） 組織比較實驗教學(xué)。在高職機(jī)械類專業(yè)中，分別組建實驗班（A 類）和參照班（B 類），并配置以相同的學(xué)生人數(shù)、教學(xué)場地、任課教師；A 類班采用多媒體模型教學(xué)法組織教學(xué)，B 類班采用傳統(tǒng)教學(xué)法組織教學(xué)， 全程教學(xué)時間均核定為兩個學(xué)期。 在前面的實踐探索基礎(chǔ)上，2013 級高職機(jī)械類數(shù)控專業(yè)全部采用多媒體模型教學(xué)法，并配置相同的教學(xué)場地、任課教師。

2） 對比性教學(xué)效果評價。 對比性教學(xué)效果評價是A類班和B 類班教學(xué)質(zhì)量優(yōu)劣的評價， 原則上實行考教分離， 即A 類班和B 類班由專業(yè)科依據(jù)同一課程標(biāo)準(zhǔn)組織教學(xué)，最后統(tǒng)一主持期末考試，評定教學(xué)效果。

3） 以典型理論知識與實踐知識以及計算機(jī)繪圖的有關(guān)內(nèi)容為基礎(chǔ)，設(shè)計學(xué)習(xí)性工作任務(wù)。

4）利用三維軟件建立三維圖庫，同時生成二維圖庫，從而豐富“機(jī)械制圖”教學(xué)資源。

2 基于三維建模的“機(jī)械制圖”課程教學(xué)方法改革實踐研究

在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行“機(jī)械制圖”教學(xué)方法改革實踐研究，就是要充分將理論與實踐相結(jié)合。 為了加強(qiáng)學(xué)生空間想象能力和讀圖能力， 課上充分利用多媒體教學(xué)手段， 充分利用三維軟件對典型例題以及各種習(xí)題進(jìn)行建模。 在課程進(jìn)行中要利用大量效果清晰、重點突出、講解連貫的圖片加以輔助說明。 利用二維、三維動畫軟件演示零件結(jié)構(gòu)、繪圖過程、零件加工裝配過程。 三維建模軟件教學(xué)內(nèi)容包括設(shè)計環(huán)境設(shè)置、特征和零件設(shè)計、工程圖設(shè)計和裝配體設(shè)計等幾部分內(nèi)容， 利用三維軟件繪制的模型繪制步驟可以通過分解的命令展示給學(xué)生， 同時利用學(xué)校的多媒體教室， 通過錄制的模型制作和生成過程的錄像，能夠較好地訓(xùn)練學(xué)生的形體制作想象能力。 比如講解“組合體的識讀與繪制”疊加和切割形式，分步進(jìn)行讓學(xué)生觀看零件的疊加或切割過程以及三視圖的變化，講解“剖視圖”可以將剖開的零件展示給學(xué)生看，講解“零件圖”時對照二維和三維圖形展示，充分讓學(xué)生理解零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求等。 然后，再利用三維軟件生成二維圖形，軟件界面有：各種繪圖命令和編輯命令的應(yīng)用、 圖形的屬性設(shè)計和修改繪圖環(huán)境設(shè)計，“機(jī)械制圖”中的用投影規(guī)律“長對正，高平齊，寬相等”。 可以用CAD 軟件中的“極軸”或“正交”命令來實現(xiàn)，對于不同線型，軟件中可以對不同的線型進(jìn)行加載設(shè)置，并采用不同的顏色進(jìn)行區(qū)別，圖形清晰明了。 學(xué)生將傳統(tǒng)課程教學(xué)與現(xiàn)有的課程教學(xué)進(jìn)行對比學(xué)習(xí)， 能更快地建立二維到三維的思維轉(zhuǎn)換模式。 通過課堂上計算機(jī)軟件的展示，為今后二維和三維軟件學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)[3-4]。

2.1 實施方案

將機(jī)械制圖分為重點模塊、 三視圖模塊、 組合體模塊、圖樣表示法模塊、零件圖模塊和裝配圖模塊，對各個模塊進(jìn)行實踐研究教學(xué)。 以組合體模塊為例進(jìn)行說明。

1）三維軟件展示空心圓柱體的立體模型（見圖1），二維軟件講解其三視圖的畫法（見圖2）。

圖1 空心圓柱立體

圖2 空心圓柱三視圖

2）三維軟件展示第一次疊加后的組合體（見圖3），二維軟件講解其三視圖的畫法（見圖4）。

3） 三維軟件展示第二次疊加后的組合體 （見圖5），二維軟件講解其三視圖的畫法（見圖6）。

圖3 第一次疊加后的組合體

圖4 第一次疊加后的三視圖

圖5 第二次疊加后的組合體

圖6 第二次疊加后的三視圖

在教學(xué)過程中，采用三維模型展示立體模型，二維軟件輔助繪制三視圖， 并采用圖層顏色區(qū)分不同的結(jié)構(gòu)，繪圖步驟清晰，便于理解，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到了很大提高，同時教師也節(jié)省了時間，提高了課堂效率。

2.2 實施效果

1） 在2019 年的高職數(shù)控類班級中，A 類班采用三維建模的課程改革教學(xué)法組織教學(xué)，B 類班采用傳統(tǒng)教學(xué)法組織教學(xué)，配置以相同的教學(xué)場地、任課教師和相同的評價方法，通過兩個班的實驗結(jié)果進(jìn)行比較，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)學(xué)生的考試成績有顯著提高，其中不及格率大幅降低，及格率和優(yōu)秀率均有明顯的提高。 圖7 與圖8 分別為是2019 屆第一學(xué)期和第二學(xué)期實驗班與參照班期末成績對比圖。

圖7 第一學(xué)期參照班與實驗班的成績對比圖

圖8 第二學(xué)期參照班與實驗班的成績對比圖

2） 通過課題的開發(fā)研究實施， 教師將自己的教學(xué)活動和課堂情境作為研究的對象,對教學(xué)行為和教學(xué)過程進(jìn)行反思和總結(jié),通過探索和嘗試，不斷完善教學(xué)方法和使用方法，并將其發(fā)揮至極致，教學(xué)效果會穩(wěn)步上升。

3 結(jié)束語

通過合理的教學(xué)內(nèi)容安排、科學(xué)的教學(xué)方法和實用的教學(xué)手段，可以培養(yǎng)具有扎實機(jī)械制圖繪制和識讀能力的高素質(zhì)技術(shù)人才。 在教學(xué)內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性與實用性的和諧統(tǒng)一， 在教學(xué)方法上以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和參與性為目的， 充分強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)與實踐教學(xué)并重， 重視在實踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，團(tuán)隊合作能力及分析問題、解決問題的能力， 力求具有鮮明的教學(xué)特點和顯著的教學(xué)效果。 文章根據(jù)基于三維建模的“機(jī)械制圖”課程教學(xué)方法，將其應(yīng)用于教師的實際教學(xué)當(dāng)中，通過實踐可以證明，將“機(jī)械制圖”課程教學(xué)與三維建模充分的結(jié)合可以有效實現(xiàn)教學(xué)方法的一體化， 將二者相結(jié)合的教學(xué)方是一種十分有效的教學(xué)方法。