基于任務驅動的“鞋楦逆向建模”教學設計

宋浩

基于任務驅動的“鞋楦逆向建模”教學設計

宋浩

通過五年制高職模具設計與制造專業“逆向工程技術”實訓課程的實訓項目“鞋楦逆向建模”這一教學案例，探討了任務驅動教學在五年制高職CAD/CAM類課程教學中的應用。實踐證明，任務驅動教學提高了學生學習的積極性，能讓學生學習目標更加明確，增強了學生的實踐能力，進而達到學以致用的目標。

五年制高職；模具設計與制造；逆向工程技術；教學設計；專業實訓課程；任務驅動

“鞋楦逆向建模”是五年制高職模具設計與制造專業實訓課程“逆向工程技術”的典型項目。傳統的實訓教學，往往只注重逆向建模Imageware軟件命令的理解與運用。[1]通過學習，大多數學生可以掌握Imageware軟件的點云分割、曲線構建與編輯、曲面構建與編輯等基本技能，但是無法舉一反三，也無法達到學以致用的水平。[2-3]他們最缺的是分析問題和解決問題的能力，但在傳統實訓教學中往往也得不到培養。任務驅動教學法是以解決問題、完成任務為主的多維互動式教學為理念，將傳統的再現式教學模式轉變為以學生為主體的探究式學習模式，使學生處于積極的學習狀態，使每位學生都能根據自己對當前問題的理解，運用共有的知識和自己特有的經驗提出方案、解決問題，從而恰好可以彌補傳統實訓教學的不足。[4-5]本文著重進行基于任務驅動的“鞋楦逆向建模”教學設計。

一、教學分析

（一）教學內容分析

“鞋楦逆向建模”是“逆向工程技術”實訓課程的項目二，6個學時。本項目的主要學習內容包括：（1）鞋楦特征曲線的判斷；（2）點云的截取與分割；（3）曲線的構建與編輯；（4）曲面的構建與編輯。

（二）學情分析

本課的授課對象是模具設計與制造專業三年級的學生，這些學生通過項目一的學習，已經掌握了逆向建模的基本流程和簡單曲面的構建方法，具備基本的軟件操作能力，形象思維能力尚可，但抽象思維能力較弱，他們在教師的引導下，樂于動手和探索。

（三）教學目標分析

根據模具設計與制造工作崗位的工作要求，確定本課的教學目標為：（1）知識目標。掌握點云截取、分割，曲線構建、編輯，曲面構建、編輯命令；（2）技能目標。能根據點云特征，正確判斷特征線并構建曲面；（3）情感目標。通過學習任務演練，提高分析問題、解決問題的能力，培養嚴謹、細致和團結協作的工作作風。

（四）教學重難點分析

本課的教學重點是由點云構建曲面；教學難點是特征線的判斷。

二、教學設計

（一）教學方法

本課采用的主要教學方法是任務驅動教學法，在教師的引領下以工作任務為學習目標，讓學生在完成工作任務的過程中學習相關知識和技能,發展學生的綜合職業能力。

（二）任務分解

基于逆向建模的工作過程，本課共設計了五個任務：（1）判斷鞋楦外觀的特征曲線位置；（2）截取鞋楦特征點；（3）構建鞋楦外觀特征曲線；（4）編輯鞋楦外觀特征曲線；（5）構建鞋楦外觀曲面。這五個任務由簡入深，環環相扣，學生在一連串的任務驅動下完成學習目標。

（三）教學評價

在參考相關評價表的基礎上制定了以下評價量表，如表1所示。

表1 教學評價表

三、教學實施

課前，給學生布置任務，去鞋店體驗買鞋過程。新課開始，播放一段制鞋工廠制鞋的視頻，創設制鞋情境，提出本課的任務：利用小明腳部的掃描數據，為小明逆向建模鞋楦，提供給制鞋工廠，定制一款皮鞋。

以此為目標，首先要判斷鞋楦的特征線位置，這是本節課的難點。為了突破難點，這里采用的方法是：教師與學生情景演繹買鞋過程，教師扮演營業員，學生扮演顧客，讓學生初步了解一雙合適的鞋必須在尺寸上具備哪些條件；接著，教師提供鞋楦設計工廠的設計圖紙，讓學生討論鞋楦底部和頂部特征點的位置，學生通過小組討論，發表自己的看法；在此基礎上，教師提示學生可以借鑒三維建模中這些特征的建模思路，學生再次討論，最終確定4條特征線的位置。

在正確判斷特征線位置的基礎之上，學生接下來要完成由點云構建曲面的任務，這是本節課的重點。為了突出重點，先進行任務分解，在此，教師演示典型馬鞍面由點云構建曲面的過程動畫，讓學生從中找出點云構建曲面的步驟，從而將任務分解成四個環節：（1）截取鞋楦特征點云；（2）構建鞋楦外觀特征曲線；（3）編輯鞋楦外觀特征曲線；（4）構建鞋楦外觀曲面。整個過程較為繁瑣，如果教師演示全部建模過程會浪費時間，學生也記不住。為了解決這個難題，可將每個過程錄制成15分鐘左右的微課，以供學生參考。通過微課學習，可以實現學生分層教學，不同知識水平的學生可以根據自己的學習情況控制學習進度。在學習中，一旦遇到問題，可以提出疑問，教師就能針對學生提出的問題,有針對性地進行答疑。在整個教學過程中，教師不斷巡視查看學生的學習過程，從而了解學生的學習進度。對非共性的問題可以進行單獨交流和指導，對大多數學生共性的問題,可以通過教學播放系統給予廣播式的指導。

任務完成后，學生將完成的成果保存并提交，教師收集和整理學生完成的作品，并對作品進行點評，肯定學生的成果。同時，教師組織學生進行思考和總結，填寫工作任務書，以達到對知識的提煉和升華。

四、教學反思

使采用任務驅動教學的“逆向工程技術”實訓課堂，學生學習的主動性得到了極大的提高。“鞋楦逆向建模”作為一個完整的項目，對于學生來說，直接上手具有一定的難度。經過教師的引導，將比較復雜的項目予以分解，先易后難,逐步推進，很好地激發了學生的學習興趣。由學生提交的成果可知，大部分的學生能夠適應這種教學模式的轉變，能夠在規定時間內順利完成教師預先設定的任務，從而達到學以致用的目的。

但是，在教學過程中也發現了一些問題，因為“鞋楦逆向建模”是一個完整的項目，任務驅動教學只是將這一完整項目進行了分解，各任務之間也是環環相扣，下一任務的開始必須建立在上一任務正確完成的基礎之上。如果有個別學生在開始的任務中就已經發生錯誤了，就會影響整個項目的完成情況。在今后的教學過程中，需要加強過程評價，針對每一個任務的成果教師都要進行收集和評判，以盡早地指出學生在任務完成過程中出現的問題。

[1]譚昌柏.《逆向工程技術》課程教學探討[J].中國科技信息，2008（18）：276-277.

[2]胡笑奇，林云峰.“逆向工程與快速原型技術”教學改革初探[J].麗水學院學報，2016（5）：119-122.

[3]朱裕生.中職教育《機械制圖與CAD》一體化改革的思考[J].裝備制造技術，2016（4）：273-276.

[4]張洋，段磊.基于任務驅動的模具CAD/CAM技能實訓教學研究[J].中國現代教育裝備，2014（1）：93-95.

[5]陳志明.大賽引領下高職CAD/CAM課程教學改革與實踐[J].職教通訊，2012（21）：70-71.

[責任編輯 趙文清]

宋浩，男，無錫機電高等職業技術學校講師，碩士，主要研究方向為逆向工程技術教學。

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1674-7747（2017）15-0017-02