基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的《計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)》教學(xué)改革探討

李博　顧曉勤　盧滿懷

【摘要】本文分析了以往在《計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中的不足，提出了將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法應(yīng)用于課堂教學(xué)和課外實(shí)踐。實(shí)踐證明，此教學(xué)方法的改革提高了教與學(xué)的效率和質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】任務(wù)驅(qū)動(dòng) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) Pro/E 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】2012年廣東省專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”（2050205-33-02）研究成果之一。

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）08-0230-02

《計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)》課程是機(jī)械類專業(yè)的重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程是為了培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件輔助進(jìn)行產(chǎn)品三維建模、設(shè)計(jì)，為學(xué)生在后續(xù)的專業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，甚至未來的就業(yè)工作打下應(yīng)用基礎(chǔ)。目前主流的計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)軟件是Pro/E、Solidworks等，我校主要講授Pro/E軟件的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)軟件具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)上機(jī)操作，理論知識(shí)較少；以往在該課程的教學(xué)中[1，2]，教師大多數(shù)情況下是講授軟件的操作方法，講課流程一般都是按軟件的模塊依次講授，在講完一個(gè)模塊的操作及命令后，再講授下一個(gè)模塊的操作，在講解的過程中配合相關(guān)的實(shí)際例子進(jìn)行操作演示；學(xué)生在教室里被動(dòng)地接受講解的過程，時(shí)間長了會(huì)出現(xiàn)注意力不集中的現(xiàn)象，而且下課后容易遺忘所學(xué)的內(nèi)容。此外，這種傳統(tǒng)的授課方式主要是按照教程內(nèi)容的順序講授，由于Pro/E是一個(gè)龐大的CAD系統(tǒng)，它的每一個(gè)模塊的功能都很豐富，命令很多，我們?cè)谟邢薜?8學(xué)時(shí)內(nèi)所講授的功能是有限的，還有不少細(xì)節(jié)及功能無法涉及。因此，有必要對(duì)課程進(jìn)行改革，探索將任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法引入教學(xué)工作中。

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法理念

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一種教學(xué)方法[3]。它強(qiáng)調(diào)學(xué)生要在真實(shí)情境中的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，在探究完成任務(wù)或解決問題的過程中，在自主和協(xié)作的環(huán)境中，在討論和會(huì)話的氛圍中進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)。這樣，學(xué)生既學(xué)到了知識(shí)，又培養(yǎng)了積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度和探索創(chuàng)新的精神。學(xué)生在完成任務(wù)的過程中，始終處于主體地位；而教師則是學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)者、學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)者、學(xué)習(xí)資源的提供者、學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者和學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)者。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式圍繞任務(wù)展開學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成結(jié)果檢驗(yàn)和總結(jié)學(xué)習(xí)過程等[4]。實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，首先，教師通過教學(xué)的前期分析（學(xué)生特征分析、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容分析），為學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)完整、真實(shí)的問題背景，在教學(xué)過程中，教師以此情境為依托開展教學(xué)活動(dòng)。其次，在創(chuàng)設(shè)的情境下，選擇與當(dāng)前學(xué)習(xí)主題密切相關(guān)的問題作為學(xué)習(xí)的中心內(nèi)容，給學(xué)生提出需要去解決的任務(wù)。再次，由學(xué)生以自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的方式去解決問題，不是由教師直接告訴學(xué)生問題的答案，而是由教師向?qū)W生提供解決問題的有關(guān)線索，強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；同時(shí)，倡導(dǎo)學(xué)生之間的討論和交流。最后，教師對(duì)學(xué)生完成的任務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)一步激勵(lì)學(xué)生提高學(xué)習(xí)水平。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

以往在《計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)》課程的課堂教學(xué)中，主要采用通過多媒體技術(shù)向?qū)W生演示軟件操作方法與過程的方式進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)過程欠缺互動(dòng)，學(xué)生只能被動(dòng)接受學(xué)習(xí)內(nèi)容，致使學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)熱情、積極性、學(xué)習(xí)效率較低。將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法在課堂教學(xué)的應(yīng)用，是對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行組織、引導(dǎo)的過程，是使學(xué)生在課堂上主動(dòng)思考、積極參與的過程。

為便于任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法在Pro/E教學(xué)中的實(shí)施，首先要將課堂教學(xué)地點(diǎn)由教室改為在機(jī)房進(jìn)行，因?yàn)樵撜n程主要學(xué)習(xí)軟件的應(yīng)用，任務(wù)的完成必須通過計(jì)算機(jī)操作實(shí)現(xiàn)。在上課前，教師根據(jù)教學(xué)大綱和授課計(jì)劃確定每次課的內(nèi)容與目標(biāo)，針對(duì)具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)來設(shè)計(jì)任務(wù)。例如在講授Pro/E掃描混合特征功能時(shí)，教師設(shè)計(jì)了如圖1所示的一個(gè)吊鉤零件作為學(xué)習(xí)任務(wù)，將任務(wù)分解為：草繪軌跡與設(shè)定截面位置、草繪截面特征等兩個(gè)實(shí)現(xiàn)步驟。由于草繪功能是在前面的教學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)過的，所以教師不必向?qū)W生演示草繪的過程，只需要向?qū)W生提供草繪軌跡和截面特征的工程圖。教師可以用另外一個(gè)相對(duì)簡單的例子，向?qū)W生快速講解掃描混合功能的操作過程，然后以圖1吊鉤零件的三維建模作為任務(wù)，要求學(xué)生限時(shí)完成并當(dāng)場提交作業(yè)，作為平時(shí)考核的成績。學(xué)生在進(jìn)行任務(wù)作業(yè)的過程中，可以查閱課本中的相關(guān)命令操作方法，也可以與相鄰的同學(xué)進(jìn)行交流。教師創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出學(xué)習(xí)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)中都包含了新、舊知識(shí)，向?qū)W生指出完成任務(wù)所必要的學(xué)習(xí)條件和資源；學(xué)生接到任務(wù)，通過分析、協(xié)作交流、查找資料，找到完成任務(wù)的方法，充分發(fā)揮了自己的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，提高了學(xué)習(xí)的效率。

3.任務(wù)驅(qū)動(dòng)在課外實(shí)踐中的應(yīng)用

以往在該門課程的教學(xué)中，所有實(shí)踐作業(yè)都是在上機(jī)課上完成的，沒有課外的作業(yè)，這樣使得自律性差的學(xué)生在課余時(shí)間很少會(huì)花時(shí)間進(jìn)行操作練習(xí)；然而，這類應(yīng)用軟件課程的學(xué)習(xí)特點(diǎn)是，必須通過大量實(shí)踐練習(xí)才能熟練掌握各種功能、命令的操作與應(yīng)用，學(xué)生實(shí)踐練習(xí)的工作量不足肯定會(huì)使學(xué)習(xí)難以達(dá)到課程的目標(biāo)。而且，Pro/E軟件的功能模塊與命令眾多，在有限的課時(shí)內(nèi)也無法使學(xué)生學(xué)習(xí)到全部內(nèi)容。因此，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式為學(xué)生安排課外實(shí)踐作業(yè)。

課外實(shí)踐的實(shí)施采用分組的方式進(jìn)行，班級(jí)內(nèi)以2人為一組。由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件作業(yè)具有容易復(fù)制、抄襲的特點(diǎn)，因此，為每一組分配了不同的作業(yè)，這需要教師在業(yè)余時(shí)間充分利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等資源去收集足夠的資料才能實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，實(shí)踐作業(yè)的形式是向?qū)W生提供某一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的裝配圖及所有零件圖，要求學(xué)生完成的任務(wù)是，在小組內(nèi)自主分工、協(xié)作，運(yùn)用Pro/E軟件完成機(jī)械產(chǎn)品的零件三維建模、三維裝配、三維模型轉(zhuǎn)化為工程圖等三項(xiàng)內(nèi)容。該課外實(shí)踐的工作量和難度要比平時(shí)上機(jī)作業(yè)大得多，而且所需要的解決方法有不少?zèng)]有在課堂上學(xué)習(xí)過，例如：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件建模所需的尺寸參數(shù)、工程圖中某些剖視圖的表達(dá)方法等等，這就要求學(xué)生必須主動(dòng)利用如：圖書館、網(wǎng)絡(luò)等各種資源條件去查找資料、自主學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行交流、討論、互相學(xué)習(xí)，最終能夠完成任務(wù)。學(xué)生除了要向老師提交任務(wù)所要求的三項(xiàng)內(nèi)容外，每人還要撰寫一份課外實(shí)踐工作總結(jié)報(bào)告，一并交由老師評(píng)定成績，這項(xiàng)成績將占期末總評(píng)的20%。通過這種任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式實(shí)施的課外實(shí)踐活動(dòng)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高其學(xué)習(xí)興趣，也促進(jìn)學(xué)生大大提高了學(xué)習(xí)效率，對(duì)該門課程知識(shí)所掌握的廣度與深度均比以往有所提高。

4.結(jié)束語

將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法應(yīng)用于《計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)中，改變了以往教師主導(dǎo)講課、學(xué)生被動(dòng)聽課的情況，創(chuàng)造了一種以任務(wù)驅(qū)動(dòng)，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主協(xié)作的新型教學(xué)模式，經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，證明這種教學(xué)方法既充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣和積極性，提高了學(xué)習(xí)效率，也能使教師提升教學(xué)效率與質(zhì)量。

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作者簡介：

李博（1977-），男（漢族），廣東茂名人，電子科技大學(xué)中山學(xué)院講師，工學(xué)碩士，主要擔(dān)任機(jī)械制圖課程教學(xué)工作。