基于任務驅動的《計算機輔助三維設計》教學改革探討

李博　顧曉勤　盧滿懷

【摘要】本文分析了以往在《計算機輔助三維設計》課程教學中的不足，提出了將任務驅動教學方法應用于課堂教學和課外實踐。實踐證明，此教學方法的改革提高了教與學的效率和質量。

【關鍵詞】任務驅動 計算機輔助設計 Pro/E 教學改革

【基金項目】2012年廣東省專業綜合改革試點項目“機械設計制造及其自動化”（2050205-33-02）研究成果之一。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）08-0230-02

《計算機輔助三維設計》課程是機械類專業的重要專業技術基礎課，該課程是為了培養學生應用計算機軟件輔助進行產品三維建模、設計，為學生在后續的專業課程設計、畢業設計，甚至未來的就業工作打下應用基礎。目前主流的計算機輔助三維設計軟件是Pro/E、Solidworks等，我校主要講授Pro/E軟件的應用。計算機輔助三維設計軟件具有實踐性強的特點，強調上機操作，理論知識較少；以往在該課程的教學中[1，2]，教師大多數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，在講完一個模塊的操作及命令后，再講授下一個模塊的操作，在講解的過程中配合相關的實際例子進行操作演示；學生在教室里被動地接受講解的過程，時間長了會出現注意力不集中的現象，而且下課后容易遺忘所學的內容。此外，這種傳統的授課方式主要是按照教程內容的順序講授，由于Pro/E是一個龐大的CAD系統，它的每一個模塊的功能都很豐富，命令很多，我們在有限的48學時內所講授的功能是有限的，還有不少細節及功能無法涉及。因此，有必要對課程進行改革，探索將任務驅動的教學方法引入教學工作中。

1.任務驅動教學方法理念

“任務驅動教學法”是基于建構主義學習理論的一種教學方法[3]。它強調學生要在真實情境中的任務驅動下，在探究完成任務或解決問題的過程中，在自主和協作的環境中，在討論和會話的氛圍中進行學習活動。這樣，學生既學到了知識，又培養了積極主動的學習態度和探索創新的精神。學生在完成任務的過程中，始終處于主體地位；而教師則是學習情境的創設者、學習任務的設計者、學習資源的提供者、學習活動的組織者和學習方法的指導者。

任務驅動的教學方式圍繞任務展開學習，以任務的完成結果檢驗和總結學習過程等[4]。實施任務驅動教學方法，首先，教師通過教學的前期分析（學生特征分析、教學目標、教學內容分析），為學生設計一個完整、真實的問題背景，在教學過程中，教師以此情境為依托開展教學活動。其次，在創設的情境下，選擇與當前學習主題密切相關的問題作為學習的中心內容，給學生提出需要去解決的任務。再次，由學生以自主學習、協作學習的方式去解決問題，不是由教師直接告訴學生問題的答案，而是由教師向學生提供解決問題的有關線索，強調發展學生的自主學習能力；同時，倡導學生之間的討論和交流。最后，教師對學生完成的任務進行評價，以了解學生的學習情況，進一步激勵學生提高學習水平。

2.任務驅動在課堂教學中的應用

以往在《計算機輔助三維設計》課程的課堂教學中，主要采用通過多媒體技術向學生演示軟件操作方法與過程的方式進行教學，教學過程欠缺互動，學生只能被動接受學習內容，致使學生在課堂上的學習熱情、積極性、學習效率較低。將任務驅動教學方法在課堂教學的應用，是對課堂教學進行組織、引導的過程，是使學生在課堂上主動思考、積極參與的過程。

為便于任務驅動教學方法在Pro/E教學中的實施，首先要將課堂教學地點由教室改為在機房進行，因為該課程主要學習軟件的應用，任務的完成必須通過計算機操作實現。在上課前，教師根據教學大綱和授課計劃確定每次課的內容與目標，針對具體的學習目標來設計任務。例如在講授Pro/E掃描混合特征功能時，教師設計了如圖1所示的一個吊鉤零件作為學習任務，將任務分解為：草繪軌跡與設定截面位置、草繪截面特征等兩個實現步驟。由于草繪功能是在前面的教學中已經學習過的，所以教師不必向學生演示草繪的過程，只需要向學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相對簡單的例子，向學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，要求學生限時完成并當場提交作業，作為平時考核的成績。學生在進行任務作業的過程中，可以查閱課本中的相關命令操作方法，也可以與相鄰的同學進行交流。教師創設教學情境，提出學習任務，每個任務中都包含了新、舊知識，向學生指出完成任務所必要的學習條件和資源；學生接到任務，通過分析、協作交流、查找資料，找到完成任務的方法，充分發揮了自己的主動性和創造性，提高了學習的效率。

3.任務驅動在課外實踐中的應用

以往在該門課程的教學中，所有實踐作業都是在上機課上完成的，沒有課外的作業，這樣使得自律性差的學生在課余時間很少會花時間進行操作練習；然而，這類應用軟件課程的學習特點是，必須通過大量實踐練習才能熟練掌握各種功能、命令的操作與應用，學生實踐練習的工作量不足肯定會使學習難以達到課程的目標。而且，Pro/E軟件的功能模塊與命令眾多，在有限的課時內也無法使學生學習到全部內容。因此，以任務驅動方式為學生安排課外實踐作業。

課外實踐的實施采用分組的方式進行，班級內以2人為一組。由于計算機應用軟件作業具有容易復制、抄襲的特點，因此，為每一組分配了不同的作業，這需要教師在業余時間充分利用圖書館、網絡等資源去收集足夠的資料才能實現。如圖2所示，實踐作業的形式是向學生提供某一個機械產品的裝配圖及所有零件圖，要求學生完成的任務是，在小組內自主分工、協作，運用Pro/E軟件完成機械產品的零件三維建模、三維裝配、三維模型轉化為工程圖等三項內容。該課外實踐的工作量和難度要比平時上機作業大得多，而且所需要的解決方法有不少沒有在課堂上學習過，例如：對標準件建模所需的尺寸參數、工程圖中某些剖視圖的表達方法等等，這就要求學生必須主動利用如：圖書館、網絡等各種資源條件去查找資料、自主學習，鼓勵學生在小組內進行交流、討論、互相學習，最終能夠完成任務。學生除了要向老師提交任務所要求的三項內容外，每人還要撰寫一份課外實踐工作總結報告，一并交由老師評定成績，這項成績將占期末總評的20%。通過這種任務驅動方式實施的課外實踐活動，充分發揮了學生的主觀能動性，提高其學習興趣，也促進學生大大提高了學習效率，對該門課程知識所掌握的廣度與深度均比以往有所提高。

4.結束語

將任務驅動教學法應用于《計算機輔助三維設計》課程的教學中，改變了以往教師主導講課、學生被動聽課的情況，創造了一種以任務驅動，學生主動學習、自主協作的新型教學模式，經過一學期的教學實踐，證明這種教學方法既充分調動了學生的興趣和積極性，提高了學習效率，也能使教師提升教學效率與質量。

參考文獻：

[1] 戴進，鐘定銘. Pro/ENGINEER課程創新教學實踐探討[J].裝備制造技術，2008，（4）：160-162.

[2] 唐春華，廖桂波. 基于項目教學法的《Pro/E》課程教學的應用研究[J]. 襄樊職業技術學院學報，2010，9（3）：104-106.

[3] 張學亮，柯國琴等. 探索建立“任務驅動：教、學、做一體”教學模式[J]. 中國高等教育，2009，（20）：57-58.

[4] 苗乃明，蘇少航. 任務驅動教學法在Pro/E課程中的探索與實踐[J]. 科教文匯，2011，（01）：39.

[5] 李恒菊. 任務驅動教學法在《Pro/E》課程教學中的應用[J]. 中國城市經濟，2010，（11）：187.

作者簡介：

李博（1977-），男（漢族），廣東茂名人，電子科技大學中山學院講師，工學碩士，主要擔任機械制圖課程教學工作。