教育信息化與機(jī)械制圖課程的整合

文/佛山市三水區(qū)理工(技工)學(xué)校 張紅梅

機(jī)械制圖被喻為“工程界的語言”,具有嚴(yán)格的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性,而且對學(xué)習(xí)者的空間分析能力以及解決空間幾何問題的能力要求比較高。傳統(tǒng)的教學(xué)模式會(huì)存在比較多的局限性,將信息技術(shù)與機(jī)械制圖課程進(jìn)行有機(jī)整合,可打破表達(dá)難、理解難的困境,還可讓知識(shí)的呈現(xiàn)方式靈活化、個(gè)性化,既能優(yōu)化教學(xué)過程,又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性,提高教學(xué)效率與質(zhì)量,為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)提供幫助。

一、信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的必要性

(一)機(jī)械制圖課程的性質(zhì)

《中國制造2025》是中國政府實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng),而機(jī)械制圖是制造業(yè)相關(guān)專業(yè)的主干必修基礎(chǔ)課程,其研究對象是工程圖樣。工程圖樣是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要技術(shù)資料,被喻為“工程界的語言”,是表達(dá)和交流技術(shù)思想的重要工具,因此,機(jī)械制圖課程具有嚴(yán)格的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性。

(二)傳統(tǒng)教學(xué)模式在機(jī)械制圖中的局限性

機(jī)械制圖旨在表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖,通常需要用平面圖紙來表達(dá)空間立體結(jié)構(gòu),比較抽象,對學(xué)習(xí)者的空間分析能力以及解決空間幾何問題的能力要求比較高。在校階段的學(xué)生接觸實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)會(huì)比較少,與社會(huì)和產(chǎn)業(yè)的結(jié)合較為薄弱,對機(jī)械零件缺乏感官認(rèn)識(shí)。當(dāng)遇到尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件時(shí),傳統(tǒng)教學(xué)的演示就存在比較大的困難,學(xué)生也難以理解,教學(xué)效果不夠理想。

(三)科技進(jìn)步的推動(dòng)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,2012年3月國家教育部頒布了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020)》,從此信息技術(shù)在教育教學(xué)中的運(yùn)用形式逐漸增多,促進(jìn)了教育教學(xué)的深刻變革。

在標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)強(qiáng)、空間思維能力要求比較高的機(jī)械制圖課程中融入信息技術(shù),解決了表達(dá)難、理解難的問題,還可讓知識(shí)的呈現(xiàn)方式多樣化、個(gè)性化,既能豐富課堂資源,又能讓學(xué)生變“被動(dòng)”為“主動(dòng)”,由“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”,充分尊重學(xué)生的主體地位,促進(jìn)知識(shí)的吸收與內(nèi)化,提高教學(xué)效果。

(四)社會(huì)形勢的影響

在過去幾年的疫情中,“線上遠(yuǎn)程授課教學(xué)模式”加速推進(jìn)?！熬€上遠(yuǎn)程授課教學(xué)模式”是教育信息化的產(chǎn)物,破解了教育資源共享的難題,助推了教育理念的變革。

二、信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的手段

(一)植入CAD三維軟件和教學(xué)動(dòng)畫技術(shù),形成空間概念,提升學(xué)生空間思維能力

機(jī)械制圖用平面圖紙來表達(dá)空間立體結(jié)構(gòu)缺乏立體感,往往比較抽象,空間想象能力薄弱的學(xué)生理解起來會(huì)存在一定的困難。利用三維軟件技術(shù)創(chuàng)建三維空間立體模型,將圖紙從不同的方位展現(xiàn)給學(xué)生,讓學(xué)生的思維從平面平滑地過渡到立體,形成空間概念,從而增強(qiáng)學(xué)生感官認(rèn)識(shí),提升空間思維能力。同時(shí),還能以機(jī)械制圖為理論基礎(chǔ)、CAD為實(shí)踐技能輔助,二者有機(jī)地穿插與結(jié)合,形成“理論--手繪--計(jì)算機(jī)軟件制圖”緊密結(jié)合的三位一體的教學(xué)模式,從而達(dá)到強(qiáng)化理解、鞏固知識(shí)的目的。

(二)將學(xué)習(xí)任務(wù)細(xì)化,錄制微課視頻,突破重難點(diǎn)

機(jī)械制圖具有嚴(yán)格的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性,細(xì)節(jié)要求比較高,而且容易被忽視。故需將學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化,采用錄制微課視頻的方式呈現(xiàn)重難點(diǎn)。微課短小精悍,目標(biāo)明確,針對性強(qiáng),還可反復(fù)播放學(xué)習(xí),不受學(xué)習(xí)環(huán)境和空間限制,有助于學(xué)生強(qiáng)化記憶,突破重難點(diǎn),實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的最大化利用。

(三)運(yùn)用教學(xué)資源庫和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)和線上學(xué)習(xí)

基于社會(huì)形勢的影響,很多網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)也應(yīng)運(yùn)而生,教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)中創(chuàng)建微課庫、試題庫、錯(cuò)題庫等教學(xué)資源庫,將學(xué)習(xí)資源上傳到相應(yīng)的模塊中。學(xué)生可在線上進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí),打破了地域的限制,大大提高了便捷性。網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)還能快速組織考核評價(jià),及時(shí)反饋答題情況,生成分析報(bào)告。教師可根據(jù)分析報(bào)告有針對性地調(diào)整教學(xué)策略,大大提高了工作效率。

三、信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的具體實(shí)施方法

下文以機(jī)械制圖中的“三視圖的形成及投影規(guī)律”一課為例,說明信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的具體方法。

(一)學(xué)習(xí)目標(biāo)與信息技術(shù)的融合

基于工學(xué)結(jié)合的教學(xué)理念,引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搜索社會(huì)和企業(yè)對數(shù)控專業(yè)人才的培養(yǎng)要求,然后結(jié)合企業(yè)用人要求以及教材內(nèi)容嘗試自主制定學(xué)習(xí)目標(biāo),最后與教師給定的學(xué)習(xí)目標(biāo)作對比,讓學(xué)生更好地了解崗位要求和職業(yè)定位,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生自主歸納和構(gòu)建知識(shí)的能力。

(二)教學(xué)環(huán)節(jié)與信息技術(shù)的融合

“三視圖的形成及投影規(guī)律”一課分為創(chuàng)設(shè)情境、明確任務(wù)、任務(wù)實(shí)施、知識(shí)鞏固四個(gè)環(huán)節(jié)。

1.創(chuàng)設(shè)情境

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,通過多媒體動(dòng)畫創(chuàng)設(shè)“美女與野獸”和“求同存異”兩個(gè)情境,引導(dǎo)學(xué)生通過觀察并聯(lián)系實(shí)際,增強(qiáng)對投影法和視圖的深度思考,得出“僅用一個(gè)視圖一般不能完整地表達(dá)物體的形狀和結(jié)構(gòu)”的結(jié)論,從而引出“該如何解決問題”,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和求知欲。

2.明確任務(wù)

基于“三視圖的形成及投影規(guī)律”內(nèi)容的規(guī)范性和抽象性,需要進(jìn)行“二維轉(zhuǎn)三維”和“三維轉(zhuǎn)二維”的切換。故需將相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容細(xì)化為三個(gè)具有邏輯遞進(jìn)關(guān)系的學(xué)習(xí)任務(wù):【任務(wù)一:建立三投影面體系】--【任務(wù)二:三視圖的形成】--【任務(wù)三:三視圖的關(guān)系】。然后設(shè)計(jì)系列化的學(xué)習(xí)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生逐次完成任務(wù),細(xì)化后的任務(wù)和活動(dòng)目標(biāo)明確,針對性強(qiáng),更容易讓學(xué)生加深對知識(shí)的理解,鍛煉邏輯思維能力,最終達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

3.任務(wù)實(shí)施

(1)建立三投影面體系:利用CAD軟件建立三投影面體系,增強(qiáng)立體感,形成空間概念,將學(xué)生的思維從二維平滑地過渡到三維,從而理解三投影面體系的結(jié)構(gòu),提升空間思維能力。

(2)三視圖的形成:利用三維軟件建立零件模型放置在三投影面體系中,在軟件的三維空間中從不同的投影方向展示零件的不同方位給學(xué)生,由“二維轉(zhuǎn)三維”。再用flash動(dòng)畫演示三視圖的展開方法,由“三維轉(zhuǎn)二維”,增強(qiáng)立體與平面的感官認(rèn)識(shí),強(qiáng)化投影理論知識(shí)。

(3)三視圖的關(guān)系:利用CAD軟件建立的三投影面體系展示三視圖的位置,用CAD軟件的線條和圓弧工具演示三視圖的投影規(guī)律,突出制圖時(shí)的規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性,強(qiáng)化學(xué)生制圖時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)。

4.知識(shí)鞏固

學(xué)生登錄網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái),進(jìn)入“三視圖的形成及投影規(guī)律”章節(jié)的“試題庫”,可根據(jù)自身實(shí)際情況選擇“自動(dòng)演示”“跟我學(xué)”“無提示”三種模式進(jìn)行自主訓(xùn)練學(xué)習(xí)。試題庫支持查看參考答案和3D模型,有助于學(xué)生的理解,培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力,同時(shí)也節(jié)省了教師親自指導(dǎo)的課時(shí),提高了教學(xué)效率。

另外,試題庫還支持“在線繪圖一鍵評分”,可直接在平臺(tái)中繪制圖紙,解決手繪和安裝軟件的局限性問題,提高學(xué)生的動(dòng)手積極性和實(shí)踐能力。練習(xí)提交后可立即生成答題分?jǐn)?shù)和“錯(cuò)題榜”,及時(shí)反饋答題情況,學(xué)生可根據(jù)“錯(cuò)題榜”進(jìn)行分析、探索和尋找解決的辦法,逐個(gè)突破難點(diǎn),促進(jìn)知識(shí)的吸收與內(nèi)化,以提升學(xué)習(xí)效果,最終達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

(三)評價(jià)總結(jié)與信息技術(shù)的融合

利用網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫功能,系統(tǒng)會(huì)采集學(xué)生過程性學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù),自動(dòng)匯總分析,生成多維度的數(shù)據(jù)分析報(bào)告,透視教學(xué)關(guān)鍵問題。教師可根據(jù)分析報(bào)告了解學(xué)生對知識(shí)的掌握情況,可有針對性地調(diào)整教學(xué)策略,大大提高了工作效率和教學(xué)效果。

四、信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的課例反思

(一)信息技術(shù)應(yīng)用特色

三視圖的形成及投影規(guī)律一課基于“工學(xué)結(jié)合”的教學(xué)理念,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化,借助CAD三維軟件、微課視頻、教學(xué)動(dòng)畫等信息化手段,引領(lǐng)學(xué)生思維從二維平滑地過渡到三維,形成空間概念,增強(qiáng)感官認(rèn)識(shí),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化,抽象問題形象化,化解了教學(xué)難點(diǎn)問題。

教學(xué)資源庫和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了“素材”--“課程”--“素材”循序更新的信息化教學(xué)機(jī)制,并將教學(xué)擴(kuò)展到不受時(shí)間地點(diǎn)限制的移動(dòng)學(xué)習(xí)和線上學(xué)習(xí),提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

試題庫的“在線繪圖一鍵評分”和“自動(dòng)演示、跟我學(xué)、無提示”自學(xué)模式提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主訓(xùn)練的主動(dòng)性,同時(shí)促進(jìn)了知識(shí)的吸收與內(nèi)化,提升了學(xué)習(xí)效果。

利用網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫功能采集學(xué)生過程性學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)生成成績和分析報(bào)告,在促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自我約束性的同時(shí),也大大提高了教師的工作效率。

(二)教學(xué)預(yù)期效果達(dá)成

綜合考核評價(jià)報(bào)告,絕大多數(shù)學(xué)生都完成了教學(xué)任務(wù),認(rèn)識(shí)了三投影面體系的結(jié)構(gòu),理解了三視圖的形成過程,掌握了三視圖的投影規(guī)律,同時(shí)強(qiáng)化了標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)。

總之,信息技術(shù)與機(jī)械制圖課程的融合,打破了表達(dá)難、理解難的局限性,激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,提高了教學(xué)效率與質(zhì)量。