翻轉(zhuǎn)課堂模式下“機(jī)械制圖與AutoCAD”“三維建模先導(dǎo)”教學(xué)法初探

魏 勇

(江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 航空工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212134)

翻轉(zhuǎn)課堂模式下“機(jī)械制圖與AutoCAD”“三維建模先導(dǎo)”教學(xué)法初探

魏 勇

(江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 航空工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212134)

在《機(jī)械制圖與AutoCAD》課程教學(xué)中，顛覆傳統(tǒng)的教學(xué)順序，先讓學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺(tái)觀看微課視頻，自學(xué)三維建模，再回到CAD/CAM實(shí)訓(xùn)室在教師的幫助下學(xué)習(xí)三維建模的技能，之后進(jìn)行機(jī)械制圖及AutoCAD二維繪圖的教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，變“教我學(xué)”為“我會(huì)學(xué)”?！叭S建模先導(dǎo)”教學(xué)具有合理性和可行性。

翻轉(zhuǎn)課堂；機(jī)械制圖與AutoCAD；三維建模先導(dǎo)；教學(xué)法

在“機(jī)械制圖與AutoCAD”教學(xué)中不僅要加強(qiáng)學(xué)生讀圖能力的培養(yǎng)，還要強(qiáng)化軸測(cè)圖和三維建模部分的教學(xué)。筆者在教學(xué)中充分利用AutoCAD軟件的建模功能，先將三維建模的學(xué)案、微課視頻和優(yōu)秀課件放到APP教學(xué)平臺(tái)，讓學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)，再到機(jī)房指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)繪制幾何體、組合體、切割體，之后進(jìn)行基本繪圖知識(shí)的教學(xué)。實(shí)踐證明，“三維繪圖”可以促進(jìn)三視圖、點(diǎn)線面的投影、組合體、截交線和相貫線、剖視圖、零件圖等知識(shí)的教學(xué)。

1 翻轉(zhuǎn)課堂模式使三維建模教學(xué)先行成為現(xiàn)實(shí)

翻轉(zhuǎn)課堂是將學(xué)生學(xué)習(xí)的兩個(gè)階段即“信息傳遞”和“吸收內(nèi)化”倒置?！靶畔鬟f”由學(xué)生在課前完成，教師通過APP教學(xué)平臺(tái)提供視頻、學(xué)習(xí)資料和在線輔導(dǎo)；“吸收內(nèi)化”則在課堂上通過互動(dòng)完成，教師提前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，可以給予有效的輔導(dǎo)，同學(xué)之間的交流有助于知識(shí)的吸收內(nèi)化[1]。

AutoCAD作為計(jì)算機(jī)繪圖的入門軟件，在三維建模方面雖然沒有UG，CATIA，ProE等功能強(qiáng)大，但繪制機(jī)械制圖課程中的大部分形體基本夠用。三維建模先行與傳統(tǒng)的平面繪圖先行相比，可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]。在翻轉(zhuǎn)課堂模式下，根據(jù)不同班級(jí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，三維建模安排3到4次練習(xí)課即可。教學(xué)可分4個(gè)階段進(jìn)行，學(xué)習(xí)內(nèi)容如表1所示。

表1 AutoCAD三維建模教學(xué)

2 “三維建模先導(dǎo)”的理論依據(jù)

2.1成就動(dòng)機(jī)理論

“學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是推動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)的內(nèi)外動(dòng)力因素。”[3]利用學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)理論中的成就動(dòng)機(jī)理論，給學(xué)生一個(gè)適當(dāng)難度的任務(wù)，讓他們“跳一跳，夠得到”。經(jīng)過實(shí)踐，筆者認(rèn)為三維建模對(duì)高職學(xué)生而言是天然的“合適任務(wù)”。興趣和好奇心是內(nèi)部動(dòng)機(jī)的核心成分，是激發(fā)學(xué)生內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)。教師可以在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生了解當(dāng)代企業(yè)CAD/CAM應(yīng)用軟件的特點(diǎn)。學(xué)生面對(duì)自己創(chuàng)建的“模型”作品自然會(huì)產(chǎn)生成就感。

2.2建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為，“學(xué)習(xí)不是教師向?qū)W生傳遞知識(shí)的過程，而是學(xué)生建構(gòu)知識(shí)的過程”[3]24-68。“三維建模先導(dǎo)”讓高職學(xué)生在隨后的機(jī)械制圖和AutoCAD學(xué)習(xí)中能夠有效利用自建的三維模型綜合、重組、轉(zhuǎn)換頭腦中已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，用以解釋各種視圖、剖視圖等新信息，從而解決零件的表達(dá)等新問題，最終生成完整、系統(tǒng)的機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖的知識(shí)技能。

2.3直觀性教學(xué)原則

傳統(tǒng)教學(xué)中為增強(qiáng)直觀性多使用模型，但積木模型較笨重且形狀和數(shù)量有限。用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維模型立體感強(qiáng)[2]，是不可多得的直觀教具和學(xué)具，而且不受時(shí)間、空間、費(fèi)用等約束。

3 三維建模在機(jī)械制圖知識(shí)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1AutoCAD“三維視圖”和“平面攝影”在視圖教學(xué)中的應(yīng)用

在教學(xué)中，可先分組，約5～6名學(xué)生為一組。每位學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)基本幾何體，用于學(xué)習(xí)和交流。利用AutoCAD軟件的“三維視圖”功能，學(xué)習(xí)圓柱、圓錐、球體、棱柱、棱錐等基本體的三視圖，例如AutoCAD軟件在“三維建模”界面使用常用面板的“棱錐體”工具制作四棱錐，如圖1a所示。執(zhí)行菜單“視圖”→“三維視圖”→“前視”和“俯視”得到其主視圖(如圖1b所示)和俯視圖(如圖1c所示)的形狀。

圖1 棱錐

在“AutoCAD經(jīng)典”二維界面繪制基本體的三視圖。教師可以幫助學(xué)生理解軟件中的前視、俯視、左視與國家標(biāo)準(zhǔn)中視圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并用少量的塑料模型或木模作對(duì)照以增強(qiáng)真實(shí)性。

3.2AutoCAD“布爾運(yùn)算”在組合體、立體交線教學(xué)中的應(yīng)用

截交線和相貫線是機(jī)械制圖教學(xué)中的難點(diǎn)。師生利用AutoCAD軟件的布爾運(yùn)算及剖切功能可克服傳統(tǒng)教學(xué)中使用的掛圖和模型的不足，直觀地觀察兩形體形成的交線及其交點(diǎn)[4]。圖2為AutoCAD軟件在三維空間創(chuàng)建的不同直徑相交圓柱體，用以研究?jī)蓤A柱體相交當(dāng)直徑相對(duì)大小變化時(shí)對(duì)相貫線形狀和位置的影響。通過動(dòng)手操作，學(xué)生加深了對(duì)相貫線變化的理解。

圖2 相貫線

3.3“仿真畫法”在軸測(cè)圖教學(xué)中的應(yīng)用

軸測(cè)圖是在一個(gè)投影面上同時(shí)反映物體3個(gè)坐標(biāo)面的形狀，富有立體感。三維模型可通過仿真畫法得到任意視角的軸測(cè)圖。經(jīng)過仿真操作，學(xué)生能夠深刻理解正等軸測(cè)圖和斜二等軸測(cè)圖的意義。

3.4AutoCAD“截面平面”和“剖切”的應(yīng)用

利用AutoCAD軟件的“剖切”命令可將三維模型繪制成剖切開的立體模型，以便研究模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。AutoCAD軟件的“截面平面”命令可以方便地得到剖切平面[4]。圖3是將創(chuàng)建的零件三維模型從中心平面剖切后移開前半部分的圖形，學(xué)生可自主研究該零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和剖視圖。

圖3 三維剖切

3.5三維建模在求解難題中的應(yīng)用

在機(jī)械制圖學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些較復(fù)雜的狀況。例如相貫線的形狀隨相交立體尺寸的變化規(guī)律詳見圖2，學(xué)生可通過三維實(shí)體生成三視圖開展研究性學(xué)習(xí)。又如剖視圖中易漏畫內(nèi)部表面之間的交線，如圖4a所示。有了相應(yīng)的三維實(shí)體，學(xué)生可通過剖切來觀察是否應(yīng)畫出交線，如圖4b所示，不難得出正確的結(jié)論，如圖4c所示。

圖2 剖視難題探究

4 “三維建模先導(dǎo)”教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)注意的問題

1) “三維建模先導(dǎo)”教學(xué)法的目的是增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，提高教學(xué)效率。因此在教學(xué)中應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向，將三維建模用作學(xué)習(xí)機(jī)械制圖知識(shí)的輔助手段。

2) 翻轉(zhuǎn)課堂需要先進(jìn)的錄播設(shè)備。江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院擁有多媒體錄播室和屏幕錄像、錄音信息化設(shè)備，為微課制作創(chuàng)造了條件。教師既要掌握信息技術(shù)、多媒體技術(shù)，又要吃透教材，充分了解學(xué)生，以便制作“策略式”教學(xué)視頻。視頻可通過手機(jī)APP平臺(tái)、QQ平臺(tái)、微信平臺(tái)等發(fā)布。

3) “三維建模先導(dǎo)”教學(xué)法基于翻轉(zhuǎn)課堂模式，同時(shí)不排斥其他教學(xué)方式，如工學(xué)一體化模式[5]。有條件時(shí)可以建立測(cè)繪室，讓學(xué)生用測(cè)量?jī)x器和量具動(dòng)手測(cè)繪，徒手繪制零件草圖，并在計(jì)算機(jī)上完成建模和零件圖的繪制。這樣才能體現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”，培養(yǎng)企業(yè)歡迎的人才[6]。

4) 教學(xué)中注意傳承，積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和成果。通過師生共建模型庫、開發(fā)校本教材、建設(shè)精品課程等提高教學(xué)水平。

[1] 曾玲芳.“翻轉(zhuǎn)課堂”模式下高職會(huì)計(jì)專業(yè)工學(xué)結(jié)合實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究[J].科技文匯(上旬刊),2014(11):179-181.

[2] 尤慧媛,王定保.機(jī)械制圖與AutoCAD融合教學(xué)模式優(yōu)化研究[J].無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,7(2):71-72.

[3] 姚本先.高等教育心理學(xué)[M].合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2009.

[4] 張鳳敏.翻轉(zhuǎn)課堂模式下三維CAD軟件在機(jī)械制圖中的教學(xué)研究[J].教育教學(xué)論壇,2017(7):195-196.

[5] 廖永祥.工學(xué)一體化模式下機(jī)械制圖課程的教學(xué)探析[J].科技風(fēng),2016(2):204.

[6] 魏勇.技校機(jī)械制圖與AutoCAD工學(xué)一體化教學(xué)改革中存在的問題及對(duì)策[J].職業(yè),2015(5):39.

〔責(zé)任編輯： 盧 蕊〕

Researchontheteachingmethodofthree-dimensionalmodelingleadinmechanicaldrawingandAutoCADundertheflippedclassroommodel

WEI Yong

(Aeronautical Engineering Institute, Jiangsu Aviation Technical College, Zhenjiang 212000, China)

In the course of teaching Mechanical Drawing and AutoCAD, the traditional teaching order can be subverted to let the students in the class watch the micro video and learn self-modeling. And then, students are made to return to the practice and training room to learn 3D modeling skills with the help of teachers, followed by the teaching of mechanical drawing and AutoCAD two-dimensional drawing. The purpose of this method is to stimulate the students’ inner driving force and change “teaching me to learn” to “l(fā)earning how to learn”. Three-dimensional modeling lead has the rationality and feasibility.

flipped classroom； mechanical drawing and AutoCAD； 3D modeling lead； teaching method

G642.41

A

1008-8148(2017)04-0094-03

2017-05-27

魏 勇(1960—)，男，江蘇睢寧人，高級(jí)講師，主要從事機(jī)械制圖與AutoCAD教學(xué)研究。