工程制圖CAI教學改革探討

摘要：分析了工程制圖CAI教學的現狀和發(fā)展方向，針對教學中的問題，從教師、學生和教學課件三方面提出了具體解決措施，并制作了一套實時交互CAI教學課件。運用該課件能實時解答學生提出的問題，增強師生之間的交流和提高學生的創(chuàng)新思維能力。

關鍵詞：工程制圖；教學改革；CAI課件

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）16-0022-02

一、引言

工程制圖是一門分析、構想空間物體，研究繪制和閱讀工程圖樣的專業(yè)基礎課程。在工程制圖的教學中，教學的內容、方式和手段與教學的結果有著密切的聯系。為培養(yǎng)能滿足工程實際的技術人員，就需要在教學中進行積極地啟發(fā)和引導，促使和培養(yǎng)學生主動地分析和思維，鼓勵學生獨立思考，勇于提問和表達自己的想法，從而提高他們分析和解決問題的能力以及創(chuàng)新思維能力[1]。

二、工程制圖CAI教學現狀

1.課堂教學現狀。①在課堂教學中，教師應該有計劃、有目的地引導學生積極思維，鼓勵學生提問和表達自己的想法，并實時解答學生提出的各種問題，促進師生之間的交流。同時根據學生的不同個性，因材施教。②課堂教學采用多媒體教學模式，固然可以加大課堂知識容量，緩解目前教學內容多與課時相對較少的矛盾。但如果把握不好，就容易造成教學容量過大、教學進度過快的事實，出現“消化不良”的現象，其結果適得其反[2]。

2.CAI課件現狀。課件是優(yōu)化教學內容，提高教學效率，保證教學質量的關鍵。目前CAI課件采取了計算機多媒體技術，集圖形、文字、聲音、錄像和動畫于一體，圖文并茂，形式新穎，表現手法豐富。將傳統圖學教育的抽象化教學變成形象化教學和可視化教學。其常見形式如下[3]。

（1）播放式（適于助學）。

（2）電子教案（適于助教）：能隨機切換停轉，開放式，可便于教師按需要調整或增刪。

（3）素材庫（適于助教）：有題（圖）例、題（圖）解（分析、分步顯示解題過程）、答案、模型（動畫）、測試題等。

（4）習題解或答案（適于助學）：多針對某種教材。

（5）試題庫。

（6）制圖CAI開發(fā)工具或平臺。

（7）網絡課程（適于遠程教學）：含課程教學內容及教學管理過程，如學習指導、網上課堂、在線學習、模型及解題演示、作圖工具、答疑討論、測試（自測或統測）評分、作業(yè)批改交流等。

但是，通過調查和實際使用發(fā)現，目前工程制圖教材配備的CAI課件系統封閉，結構固定。在課堂教學過程中，無法做到根據學生的提問，實時修改立體的投影（三視圖）和立體形狀（三維建模），缺乏實時交互性功能。

三、工程制圖CAI教學改革方向和解決措施

1.改革方向。1959年美國IBM公司研制成功第一個計算機輔助教學（CAI）系統，從而宣告人類開始進入計算機教育應用時代。但目前為止，計算機輔助教學的理論基礎有過三次大的變革[4]。①以行為主義學習理論作為理論基礎；②以認知主義學習理論作為理論基礎；③以建構主義學習理論與教學理論作為理論基礎。

由于學習是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人的幫助，即通過人際間的協作活動而實現的主動建構知識意義的過程，因此建構主義學習理論強調以學生為中心，認為“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是學習環(huán)境中的四大要素。

由于建構主義學習理論強調以學生為中心，認為學生是認知的主體，是知識意義的主動建構者，教師只對學生的意義建構起幫助和促進作用。對于CAI課件開發(fā)來說，應“以學生為中心”為課件設計原則，所設計的課件應考慮三個方面[4]：①要在學習過程中充分發(fā)揮學生的主動性，要能體現出學生的創(chuàng)新精神。②要讓學生有多種機會在不同的情境下去應用他們所學的知識（將知識“外化”）。③要讓學生能根據自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案（實現自我反饋）。以上三點，即發(fā)揮創(chuàng)新精神、將知識外化和實現自我反饋，可以說是體現以學生為中心的三個要素。

2.解決措施。（1）對授課老師的要求。在進行課堂教學時，教師的角色已從講課者變成學生學習的引導者和服務者，為此教師需要監(jiān)控學生的學習情況，了解和掌握學生的學習進展，及時地發(fā)現問題，加以引導。因此，教師在組織教學時應做到：①課前制定好教學計劃，明確每一課時的學習目的、任務，教學基本要求和教學重點、難點、學習方法等，發(fā)布到網上，供學生課前下載。②合理分配課堂學時。將課堂教學時間按照2：1分配，即老師授課時間為30分鐘，與學生課堂交流、答疑時間為15分鐘。③制作實時交互性CAI教學課件。

基于“以學生為中心”的教育思想，在CAI課件結構設計上采用實時交互性原則，使老師在課堂上教學中，能利用CAI課件隨時解決學生提出的問題。具體實現方式如下：教學課件以PPT軟件作為開發(fā)環(huán)境，以AutoCAD作為支撐軟件。通過PPT軟件直接調用dwg格式的圖形文件，在學生有疑問和新的想法時，直接在PPT中雙擊圖片，就能調用AutoCAD軟件，及時對圖形和立體做出修改，從而實現實時交互性功能。例如：在圖1所示PPT教學環(huán)境中雙擊三視圖，就可以直接進入圖2所示的AutoCAD編輯環(huán)境中，實現三視圖和立體圖的實時修改。該軟件在課堂教學的實際運用中，激發(fā)了學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)和提高了學生的空間想象和分析能力。（2）對學生的新要求。①學生應首先下載授課教師提供的教學計劃，了解教師每次上課所講授的學習內容，明確知識的重點和難點等，做好課前預習工作，制定自己的學習計劃。②對預習中出現的問題，做好收集整理工作，帶著疑問聽課，并和教師做好課堂交流。

四、結束語

通過“以學生為中心”的實時交互性CAI課件的開發(fā)和應用，使得學生不再是被動的接受者，而是成為了學習的主體。教師的職能也由過去的以“傳道、授業(yè)”為主轉為以“解惑”為主。在這種以師生之間的積極互動和實時交流為主的新型教學模式下，不但提高了學生學習的積極性和主動性，而且鍛煉了他們分析和解決問題的能力以及創(chuàng)新思維能力。

參考文獻：

[1]楊學元.啟發(fā)與引導是教學的最佳方式.圖學教育研究[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.560-562.

[2]林大鈞.關于工程制圖課程CAI的思考.圖學教育研究[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.587-589.

[3]董國耀，焦永和.跨入21世紀的中國圖學教育[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002：1-6.

[4]譚姝.用全新的教學理念設計三視圖智能解答CAI課件[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002：601-603.

作者簡介：余志偉（1975-），男，湖北武漢人，講師，碩士研究生，主要研究方向：多媒體技術、CAD/CAM。