啟發式教學在Pro/E實驗課程中的探索與實踐

嚴明霞　張道德　胡新宇

摘要：分析了目前Pro/E課程實驗教學中存在的問題，提出了基于案例教學的啟發式教學方法，通過典型實例闡述了在Pro/E實驗課程中如何實施啟發式教學。教學實踐證明，在Pro/E實驗課程中開展啟發式教學，能有效促進學生的積極思考，提高學生的思維能力，培養學生的思考習慣。通過不斷地啟發和實踐，增強了學生獨立思考和解決問題的能力，培養了學生的探索精神和創新能力。

關鍵詞：Pro/E實驗；案例教學；啟發式教學；創新能力培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）52-0147-02

“Pro/E基礎與應用”實驗課程采用案例教學法能充分調動學生的學習積極性，通過大量的典型案例實際操作[1]，學生高效的實際掌握三維建模的各種命令，具備了一定的建模能力，贏得了成就感和自信心，這歸功于大量的實踐練習。但是，大多學生是知其然，不知其所以然。究其原因，學生通常都按已有建模尺寸創建模型，很少思考為什么就是這個尺寸，換個尺寸行不行？是什么效果？缺少了思考的實踐，僅僅是重復他人的路線而已，沒有自己的思想。因此，實踐的同時，必須勤于思考。古語云：學而不思則罔，思而不學則殆。只有在實踐中思考，思考后再實踐，循環往復，學生才能得到真正的提升，才能形成自己的思想，做到軟件應用的游刃有余。在Pro/E實驗課程中實施啟發式教學是促進學生主動積極思考、培養學生創新精神、提升學生創新能力的有效途徑[2]。受到啟發和鼓勵后去摸索的學生，得到正確的模型會較慢，但所經歷的過程遠比結果重要而有意義。探索和思考的過程培養了學生發現問題的探索精神，鍛煉了學生解決問題的實踐能力，學生收獲的是滿滿的自信心和成就感，這些為學生今后的發展打下了堅實的基礎。筆者結合自身的教學經歷，淺談在Pro/E實驗課程中如何實施啟發式教學。

一、啟發式教學法

1.啟發式教學的歷史。《論語·述而》中孔子提出：“不憤不啟，不悱不發。舉一隅不以三隅反，則不復也”。簡言之，就是憤啟悱發、舉一反三之意。《學記》中也提到：“道而弗牽，強而弗抑，開而弗達”。這就是中國古代的啟發式教育思想。他們主張引導學生，但不要硬牽著他們走；嚴格要求學生，但不要施加壓力；指明學習的路徑，但不要代替他們達成結論。經過兩千多年的發展，啟發式教學法得到傳承和創新。很多學者對它進行了研究和實踐，為高等教育改革和培養創新型人才奠定了堅實的基礎[3，4]。

2.啟發式教學的模式。現代的啟發式教學是指在創設的情境案例背景下，學生對某一問題積極思考而又未能想通時，教師適時引導啟發學生，但并不代替學生。在教師不斷地啟發下學生不斷思考并進行新的實踐嘗試，最后終于自己獲得結論的教學方法。其教學模式如圖1所示。

啟發式教學的精髓在于適時地引導學生、適度地啟發學生，最終目的是激發學生的學習動機，使學生的思維和智力活動處于積極狀態，自覺、獨立地開展思維，融會貫通地掌握知識和技能，并形成可持續發展的學習能力。從教師方面來看，就是幫助學生學會學習、學會思考，以便達到認識本質，發現規律，舉一反三；從學生方面來看，就是不斷地進行知識重組，完善自己的認知結構，提高認識和解決問題的能力。為了激發學生的學習興趣，典型案例的挑選和設計，必須盡量源于工程實際、貼近現實生活，使學生看到案例的價值，萌發實現的欲望。同時，案例還要有一定的難度，讓學生需要“跳一跳”才能“夠得著”。

二、基于典型案例的啟發式教學

啟發式教學認為，教育必須是一個引導而非灌輸的過程，學生要感受到學習的需求和欲望，同時面臨一定的不解和困惑，才能更好地發掘思維的潛力和能動性，實現良好的學習效果。為了提高教學質量，培養學生的實踐創新能力，啟發式教學法被廣泛應用于高等教育教學實踐中[5，6]。現以多個典型案例為例來闡述啟發式教學在Pro/E實驗課程中是如何實施的。

1.斜隧道案例。斜隧道如圖2（a）所示，看起來很簡單，學生一看就躍躍欲試。之前，學生已學習過拉伸、掃描、混合，但經分析，斜隧道好像既不能用拉伸，也不能用掃描。教師提出問題：用拉伸，會得到什么效果呢？用掃描，可以嗎？鼓勵學生嘗試這兩種可能。拉伸得到直隧道，如圖2（b）；掃描得到的隧道頭部、尾部與掃描線垂直，如圖2（c），體驗失敗。啟發學生尋找其他特征思路，如主動思考混合采用的軌跡和草繪截面。學生通過實踐成功創建斜隧道，如圖2（a）。最后，提示學生總結該案例為什么只能采用混合；想一想拉伸、掃描和混合三種特征的相似點和不同點。經過這一過程，學生在思考和實踐中循環往復，體驗了探索過程中的多次失敗和認真思考后實踐贏來的成功。教師欲教授學生的知識不是注入的，而是學生在創建案例的實踐思考過程中自己摸索總結得到的。

2.支座案例。基準面和基準軸是三維建模中重要的輔助工具，支座是一個基準應用的典型例子。支座的重點在右側的斜圓柱，斜圓柱的關鍵在草繪面的創建。引導學生思考：如何得到基準面DTM3？需要基準面DTM1和基準軸A4。進一步發問：如何獲取基準面DTM1、基準軸A4？教師幫助學生理清思路：通過TOP面平移得到DTM1，RIGHT面平移得到DTM2，DTM1和DTM2相交得到基準軸A4，由DTM1繞A4旋轉一定角度即得到基準面DTM3，如圖3所示。思路清晰了，學生后續的模型創建就可以按自己的思維進行了，遇到不熟悉的操作步驟再回去查書本或問教師。因為思想是自己的，學生遇到類似的模型就能舉一反三了。

這一模型創建完畢，教師可以繼續引發學生思考，斜圓柱的創建是否還可以采用別的特征完成掃描。鼓勵學生自己給出掃描軌跡和草繪面，創建模型。在這個典型案例中，采用掃描和基準面兩種不同的辦法創建模型所起到的異曲同工之妙，學生通過實踐和思考的輪回進行親身體驗，將所學知識靈活運用、融會貫通，教師扮演了引領學生思考、啟發學生思考、鼓勵學生實踐的角色。

啟發式教學強調人對知識的掌握是在外部刺激下對知識信息進行分析、處理和構建的一個內省過程，強調學生對知識需求的主動把握、對知識信息的分析思考，其最終目標是啟發和培養人的思維能力。有了良好的思考習慣和強大的思維能力，才可能出現創新。目前中國缺少創新人才，缺乏原創思維，究其原因，與傳統注入式教學方法有很大關系。長期的注入式教育，學生被動的接受知識，思考能力在不知不覺中逐漸萎縮、消失。啟發式教學強調思考的過程，訓練思考的能力，是培養學生創新思維的重要途徑和有效手段。

筆者在Pro/E實驗教學中基于典型案例實施啟發式教學，學生學習興趣濃厚，課堂氛圍活潑，學習成果顯著，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]嚴明霞.基于案例驅動和自主學習的Pro/E課程實踐教學探索[J].機械管理開發，2013，（3）：139-142.

[2]武高輝，等.本科生創新精神與實踐能力培養體系的構建與實踐[J].高等工程教育研究，2002，（3）：21-23.

[3]張忠華.回歸啟發式教學的本真[J].中國高等教育，2008，（22）：21-22.

[4]馮清.問題引導下的探究式實驗教學模式研究[J].實驗技術與管理，2012，29（5）：164-166.

[5]毛昕，等.試析啟發式教學及其在工程圖學課程中的貫徹[J].工程圖學學報，2011，（4）：63-69.

[6]申文達，董云鳳，等.啟發式教學方法在電工電子實驗教學中的運用[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：265-266.