《工程制圖》課程五星教學(xué)模式的研究與實(shí)踐

鄭戰(zhàn)光，潘淑琴

（廣西大學(xué)，a.機(jī)械工程學(xué)院；b.圖書館，廣西 南寧 530004）

《工程制圖》是非機(jī)械類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，分別在廣西大學(xué)的電氣、輕工、材料科學(xué)、無機(jī)材料、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信、資源安全及生命科學(xué)等專業(yè)中開設(shè)。該課程具有以下特點(diǎn)：

（1）《工程制圖》的教學(xué)，一般是采用小分專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，在全校范圍內(nèi)統(tǒng)一開課、統(tǒng)一考試。

（2）非機(jī)械類專業(yè)是機(jī)械類的“壓縮餅干”，內(nèi)容、體系與機(jī)械類一樣，沒有明確的界線，教師執(zhí)行中只是進(jìn)度上快于機(jī)械類。

（3）隨著教學(xué)改革的深入，《工程制圖》的課程時數(shù)不斷減少。學(xué)校己由原有的80學(xué)時減少到64學(xué)時，至今又減少到36學(xué)時，然而對教學(xué)的要求并沒有降低，教學(xué)內(nèi)容也沒有減少。

在如此背景下，教師往往只重視自己的教學(xué)過程，只向?qū)W生傳遞大量的信息，無法為學(xué)生提供練習(xí)新知識的時間[1]。結(jié)果導(dǎo)致老師難教、學(xué)生難學(xué)的困境。究其原因，是傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在著不合理之處[2]。因此，非常有必要探討《工程制圖》課程新的教學(xué)模式，以達(dá)到較好的教學(xué)效果。

五星教學(xué)模式，是美國教育專家M·戴維·梅里爾博士在2002年提出來的，并在理論上做了詳細(xì)的論證。近年來，經(jīng)浙江大學(xué)盛群力教授等的大力引進(jìn)[3]，在初等教育領(lǐng)域如浙江上虞市豐惠鎮(zhèn)中心小學(xué)與寧波江東小學(xué)得到了良好應(yīng)用[4~5]，在職業(yè)與高等教育領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用[6~8]，如對大學(xué)英語閱讀教學(xué)策略、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性課程等。

但從現(xiàn)有的文獻(xiàn)分析，至今未見《工程制圖》課程五星教學(xué)模式研究與實(shí)踐方面的文獻(xiàn)。為此，本文嘗試對《工程制圖》課程教學(xué)模式進(jìn)行改革，采用五星教學(xué)模式，并取得了一定成效。

1 五星教學(xué)模式的要義

梅里爾博士認(rèn)為：高效率高品質(zhì)的教學(xué)，重中之重就應(yīng)該面向解決生活實(shí)際中的問題，并不斷重復(fù)“努力激活先前的相關(guān)知識和經(jīng)驗(yàn)，通過實(shí)際舉例來充分論證新知，提供足夠機(jī)會練習(xí)和應(yīng)用，融會貫通掌握進(jìn)行知識遷移”所構(gòu)成的4階段循環(huán)圈，其結(jié)構(gòu)模式如圖1所示。

圖1 五星教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)

從認(rèn)知心理學(xué)的角度來看，當(dāng)以問題為首的教學(xué)任務(wù)被置于這種循序漸進(jìn)的教學(xué)模式中來完成時，才是符合學(xué)習(xí)者心理發(fā)展要求的優(yōu)質(zhì)高效的教學(xué)[3~7]。

圖1的具體內(nèi)容，主要包括如下方面：

（1）以問題為中心。在教學(xué)過程中，教師自始至終都應(yīng)該清楚要教給學(xué)生什么內(nèi)容，如何教，如何了解學(xué)生的掌握情況。只有當(dāng)教學(xué)內(nèi)容同現(xiàn)實(shí)問題聯(lián)系，并在課堂上以問題的形式呈現(xiàn)，教師與學(xué)生共同協(xié)作來解決生活實(shí)際問題時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)。

（2）激活相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。這個環(huán)節(jié)是教學(xué)中的關(guān)鍵一步，是教學(xué)過程中的準(zhǔn)備與介入階段。教學(xué)活動不是空中樓閣，從來都是知識的積累過程。俗話說得好：從小就要打好基礎(chǔ)，也就一語中的。教學(xué)過程中，學(xué)生還沒有打好充分的基礎(chǔ)前，就硬塞給新東西，學(xué)生就會囫圇吞棗，如云里霧里。因此，當(dāng)教學(xué)能激活了相關(guān)的舊經(jīng)驗(yàn)時，才能促進(jìn)學(xué)習(xí)。

（3）展示論證新知。這個環(huán)節(jié)其實(shí)就是如何組織教學(xué)活動，也就是如何利用各種方式與方法，充分向?qū)W生呈現(xiàn)信息并具體刻畫。在具體的教學(xué)過程中，只有為解決問題而提供一個以上的相關(guān)樣例進(jìn)行充分展示論證時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)。

（4）應(yīng)用練習(xí)。該教學(xué)環(huán)節(jié)其實(shí)就是鞏固提高階段。在此階段，必須布置適當(dāng)且有針對性的作業(yè)，使學(xué)習(xí)者能應(yīng)用剛剛理解的知識或技能去解決問題，也就是說只有加強(qiáng)對信息和例證的操練，才能促進(jìn)學(xué)習(xí)。

（5）融會貫通掌握。當(dāng)教學(xué)中學(xué)習(xí)者受到鼓勵，將新知識技能融會貫通或遷移到日常生活中去時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)。

由此可見，五星教學(xué)模式不僅傳遞了信息，而且還組織、練習(xí)與反饋了信息并提供了相關(guān)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，因此它不僅關(guān)注教師的教學(xué)過程，同時更關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，是多種教學(xué)理論的集大成者。

2 五星教學(xué)模式的課堂實(shí)踐

由于五星教學(xué)模式有著傳統(tǒng)教學(xué)模式不可比擬的優(yōu)勢，本文按照五星教學(xué)模式原理，對剖視圖這一節(jié)的課堂教學(xué)，進(jìn)行了如下嘗試。

2.1 聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活提出問題

剖視圖是表達(dá)機(jī)件結(jié)構(gòu)的具體方法，是工程制圖的重點(diǎn)與難點(diǎn)，是學(xué)習(xí)機(jī)械零件和裝配結(jié)構(gòu)表達(dá)的基礎(chǔ)。剖視圖是假想用一剖切面剖開物體，將處于觀察者和剖切面之間的形體移去，而將其余部分向投影面上投射，得到的圖形稱之為剖視圖，簡稱剖視。

由于采用了假想、剖切、移去等概念，學(xué)生要想完全理解并掌握此節(jié)的內(nèi)容有一定的難度。為此，本文按照五星教學(xué)模式理論，在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)了一定的問題情境。

首先拿出如圖2所示的教具給同學(xué)們看，接著就問兩端的空心圓柱怎樣才能看得并表達(dá)得清楚，同學(xué)們會給出各種答案，但基本上是基于視圖概念給出的。

此時，老師接著問：高中的《生理衛(wèi)生》課本上如何表達(dá)人體的內(nèi)臟器官，同學(xué)們都會說：解剖圖。老師又問：為什么要用解剖圖，同學(xué)們也都會說：因?yàn)榭床灰?。?nèi)臟器官是看不見的，同樣，機(jī)械零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也看不見。能剖開來給同學(xué)們看，這就是本次課要解決的剖視圖問題。

針對剖視圖的教學(xué)內(nèi)容，請同學(xué)看書并回答為什么要學(xué)習(xí)剖視圖，答案是：視圖中出現(xiàn)太多虛線，不便看圖，不便畫圖和標(biāo)注。要想清楚地表達(dá)機(jī)件的內(nèi)部形狀，就必須避免虛線重疊造成的層次不清和虛線處不宜標(biāo)注尺寸等問題。

圖2 典型的組合體

2.2 激活先前的相關(guān)知識和經(jīng)驗(yàn)

在新內(nèi)容的教學(xué)過程中，要充分激活學(xué)生先前的相關(guān)知識和經(jīng)驗(yàn)，將之作為新知識的基礎(chǔ)。認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為：認(rèn)知結(jié)構(gòu)是由原有的知識與經(jīng)驗(yàn)所構(gòu)成，在學(xué)習(xí)新知識時，就是對原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展。因此，在學(xué)習(xí)剖視圖時，不能一步到位就要求學(xué)生立馬把剖視圖畫出來，而應(yīng)努力激活已有知識和技能。前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了立體的投影及組合體的視圖等內(nèi)容。這些內(nèi)容均是剖視圖的基礎(chǔ)，是因?yàn)樵谝晥D的基礎(chǔ)上進(jìn)行改畫，并消去其中的虛線，來表達(dá)機(jī)件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形狀。

在多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了一種普遍現(xiàn)象：如果要求學(xué)生由兩個視圖補(bǔ)畫出第三個視圖的剖視圖時，正確率極低，甚至有交白卷的現(xiàn)象；然而當(dāng)要求學(xué)生由已知視圖改畫剖視圖時，結(jié)果剛好與前面的情況相反。為什么同學(xué)們覺得前面難度大，而后面卻很容易呢？顯然，答案是不言而喻的。

因此，要想正確地繪制出組合體的剖視圖，就應(yīng)充分激活繪制組合體視圖的能力。此時，就可以問學(xué)生：圖2所示的組合體的視圖，是怎樣的？他們首先進(jìn)行形體分析，該組合體是由底座、開有階梯孔的圓柱體和空心圓柱體組成；接著畫上基準(zhǔn)線后就可以畫其視圖了，由于以上3個結(jié)構(gòu)是組合在一起，就可以根據(jù)組成形體的由下往上、由外到里的關(guān)系，一步一步地疊起來畫，很快就可以給出如圖3所示的答案。

圖3 組合體的視圖

2.3 通過實(shí)際舉例來充分論證新知

本文以圖2所示的組合體為例，來開展剖視圖的課堂教學(xué)，同時前面也已經(jīng)給出了如圖3所示的相應(yīng)的視圖?，F(xiàn)在要求在已知視圖的基礎(chǔ)上，改畫出相應(yīng)的剖視圖。由于剖視圖是采用假想的方法，用一剖切面（平面、曲面或折面）剖開機(jī)件，將處于觀察者和剖解面之間的部分移去，并將其余部分向投影面上投射所得到的圖形。這樣使得剖視圖顯得抽象，同學(xué)們也一下子難以接受。同時，很多老師也都有這樣的體會，利用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，在講解剖視圖這一章節(jié)時十分費(fèi)時，40 min的一堂課，往往是只能講解一兩道題。按照五星教學(xué)模式的理論，要善于利用多媒體與先進(jìn)的三維CAD軟件，對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改造，使課堂效率與情景式互動教學(xué)得到大大的改善。

本文采用UG三維CAD軟件對如圖2所示的組合體進(jìn)行剖切。由于該組合體的外形比較簡單，內(nèi)形比較復(fù)雜，所以采用主視圖采取全剖視圖的方式進(jìn)行表達(dá)。實(shí)體剖切的結(jié)果如圖4所示。最后，在圖3所示的視圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)體剖切結(jié)果，就可以改畫出相應(yīng)的剖視圖，結(jié)果如圖5所示。

圖4 組合體的剖切

圖5 組合體的剖視圖

2.4 提供足夠機(jī)會練習(xí)和應(yīng)用

學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)的過程，合理安排練習(xí)，使學(xué)生克服對剖視圖的畏懼心理。在教學(xué)過程中，我們一般都是先從簡單的基本體開始，如空心平面方體的作圖，然后是空心圓柱體的繪制，接著是畫組合體。畫組合體是繪制剖視圖的基礎(chǔ)，沒有畫組合體的能力，是不可能較好地繪制出剖視圖的。另外，還合理調(diào)整了練習(xí)的難度，在一些難度較高或者比較典型的練習(xí)中，配備了軸測圖，幫助學(xué)生能夠順利解題，并提高學(xué)習(xí)的興趣與信心。

2.5 融會貫通掌握進(jìn)行知識遷移

俗話說“讀書要由厚到薄，再由薄到厚”，其意思就是，讀書要做到觸類旁通，融會貫通及靈活應(yīng)用。梅里爾教授也認(rèn)為，學(xué)習(xí)者受到鼓勵，將新知識或技能遷移到日常生活中去時，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)。因此，在教學(xué)活動中要積極營造反思、討論及辯護(hù)氣氛，以及提供創(chuàng)造、發(fā)明或探索的實(shí)例，以創(chuàng)造應(yīng)用新知識和技能的機(jī)會。

前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了向視圖與剖視圖的概念，請學(xué)生反思剖視圖與向視圖的關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化投影的使用與理解；同時，前面也學(xué)習(xí)了斜視圖與局部視圖的概念，在課堂上熱烈討論斜視圖、局部視圖與剖視圖的關(guān)系，以及它們之間是否能衍生出新的視圖，經(jīng)過課堂討論后，便可以引出旋轉(zhuǎn)剖視圖和局部剖視圖的概念。同時，由于該教學(xué)過程重在拓展升華，學(xué)以致用，因此，還需加強(qiáng)工程實(shí)際的使用，以遷移相關(guān)知識，多用好于少用，早用好于晚用。

3 結(jié)束語

本文在傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以五星教學(xué)模式理論為指導(dǎo)，以問題為中心并結(jié)合實(shí)例展開教學(xué)，層層引申，環(huán)環(huán)相扣，對《工程制圖》的課堂教學(xué)進(jìn)行了探索。該模式符合“教學(xué)先扶后放，漸進(jìn)撤除支架”的建構(gòu)主義原則；初步緩解了傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的問題；基本實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的良性互動，充分激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性與主動性，使學(xué)生能由淺入深、循序漸進(jìn)地接受和理解所學(xué)的新知識和技能；同時，也培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。

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