結合微課程-形象教學法的機械制圖教學改革

謝元敏 寧利川 肖立 汪鳴琦 周艷

[摘 要]機械制造作為一門涉及多專業領域知識，注重空間想象能力和二維繪圖表達能力的專業基礎課程，在實際教學中存在著諸多問題。課程信息量大，重點專業知識繁多，而授課方式呆板枯燥，與實際應用脫節。學生不能清晰把握系統性的知識，學習主動性差，學而即忘，致使機械制造課程教學效果不佳。針對這一系列問題，提出結合微課程和形象教學法配合各種先進制圖軟件，做到課前、課中和課后的有效結合，使學生有興趣去學習，教師高效教學，學生所學知識的實用性高，以這樣的方式培養企業所需的具備創新能力的技術人才。

[關鍵詞]機械制圖;教學改革;微課程;形象教學法

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）12-0074-03

一、引言

當今社會，隨著機械制造行業的發展快速，國家間的競爭日益激烈，我國對技術人員的需求急劇提升，無論是三維設計、三維制造，還是二維繪圖、識圖能力，對于技術人員來說這些都是至關重要的能力[1]。大量的先進制造業公司都要求其技術人員擁有一定的設計能力，能識別二維圖紙，能設計三維圖紙。機械制圖課程的開設時間在大一，這門課的基礎知識繁多，要求學生擁有二維圖紙與三維實體間的轉換能力。我國大多數機械專業人才出自工科院校，他們的基礎相對來說較為薄弱。傳統的機械制圖課程教學方法枯燥呆板，這導致學生在課程學習過程中所遇到的問題不能很好解決，學生只能被動接受知識，既不能很好地與后續所學知識銜接起來，又與實際應用脫節。在這種情況下，學生不能清晰地把握系統性的知識，學習主動性差，學而即忘。

針對這些問題，本文提出結合微課程、形象教學法和各種先進的制圖軟件，讓學生在課前能用微課程進行難點、知識點的學習，課中教師運用形象教學法進行教學，課后針對難點知識進行微課程復習解疑。制圖軟件能更好地讓學生掌握空間思維能力，讓學生主動學習實際應用中所需的知識技能。教師在教學中以學生為主體，激發學生學習的積極性，以高效地完成教學目標，培育出符合社會要求的技術人才[2]。

二、機械制圖教學面臨的問題

機械制圖課程作為工科院校重要的基礎課程，有著十分強的實踐性，它要求學生具有較強的空間想象能力，該課程包含的信息量大，課程教學效果不盡如人意這個問題一直困擾著廣大的授課教師。究其原因有以下幾方面：機械制圖課程包含很多的專業知識，這門課的開課時間較早，學生很難做到知識的積累和鋪墊;空間思維能力的培養需要時間的積累，但是傳統教學方法注重一味地傳輸知識，沒有考慮到學生是否理解，理論教學與實際應用相脫節，導致學生對課程不感興趣，覺得課程較為枯燥;學生被動接受知識，所學知識沒有得到訓練強化，學了就忘;學生在機械制圖課程上實際學到的知識并不多，企業也反映出在校學生對設計的表達不夠清楚準確[3]。

在傳統的機械制圖課程教學過程中，學生畫圖過程一般是先觀察平面圖形，通過想象三維圖形來確定其在各個方向的投影，從而得到所需的二維圖形。這一過程對三維想象能力要求較高，那些三維想象力較差的學生學習起來比較吃力。而傳統教學方法受到各方面的制約，很難做到教學與實踐相結合，學生缺少實踐機會，教學理論與所需能力的培養脫節，這不利于學生的發展。其他存在的問題還有如下幾方面，首先，學生在學校所學到的知識與在工作中所用到的知識不符。在機械制圖課程教學中，繪圖是較為關鍵也是學生必須掌握的一項教學任務。但在繪圖課程中，教師都是根據書本上的案例來進行教學，沒有結合實際案例，沒有結合公司和企業對學生的要求。而在學習機械制圖這門課的人員當中，中等職業院校的學生占主要部分，他們畢業后一般都是在第一現場工作，其所要求的技能就是看圖紙，教學與應用不匹配的教學模式使得他們在參加工作之后還不能很好地辨識圖紙，仍需要一段時間的實踐練習才能掌握這項基本技能，這種矛盾的教學方法非常不利于學生日后的發展。其次，在教學過程中，由于普通職業學校的學生在校學習時間受到限制，而制圖教學又是一門需要大篇幅講解學習的課程，教師為了達到教學效果就不得不占用較長的教學時間，這導致制圖教學所占比重過大，學生其他專業性技能的學習受到一定的限制[4]，學生得不到全面的發展。而在工作中識圖是技術人員必備的重要技能之一，這項技能在學校如果得不到很好的培養，會嚴重影響學生日后的工作，而要想在工作中掌握這項技能也是非常耗費時間的。再次，機械制圖教學效果不佳，還有一個重要原因是作為主力部隊的中職院校學生，他們的基礎較差，綜合素養不高，這導致他們最終只是學會了畫圖與識圖，很多專業知識點無法理解吸收。學校不能很好地培養具有創新能力的技術人才，沒有達到教學的根本要求[5]。

三、結合微課程和形象教學法的教學改革

（一）微課程教學方法

微課程指的是在較短的時間里，如10分鐘內，針對一個知識點進行詳細地說明，它具有篇幅短小、教學目的明確等特點。微課程以視頻為載體，按照教學要求，圍繞某一個知識點（可以是難點、疑點、較為精彩的課程案例）展開講解。微課程以學生為中心，它不僅短小精悍，而且具備創意和新穎等特點，能很好地激發學生的學習興趣，帶動學生積極主動地進行學習探索。教師從學生的需求出發，針對學生學習中的難點、疑點精心制作視頻，創建一個學生感興趣、記得牢的學習氛圍[6]。

傳統教學一般會采用小組討論的方法，讓學生在討論中發現問題，從而更好地幫助學生掌握這門課程。當學生在實際學習中碰到問題時，如果教師及時回答學生的所有問題，不僅非常浪費時間，而且會有疏漏。如果把學生的問題收集起來后再統一回答，又會錯過最佳的解答時間，錯過讓學生牢記知識點的機會。采用微課程就可以很好地解決這個問題。教師在課前針對教學重點、難點和疑點，做好相關視頻，通過各種社交軟件平臺將視頻發送到學生手中，由于微課程時間短，可以讓學生在其注意力最為集中的時間內完成對知識點的學習，讓學生利用課余零散時間熟悉課程學習的知識點，而在課堂上遇到的問題，也可以快速通過微課程進行查詢。微課程給學生提供了找尋答案的機會，能充分調動他們學習的積極性。

微課程能夠運用到機械制圖課程教學的各個方面，它憑借短小精悍的優勢，能在課程新內容的學習上和課程重點、難點的學習中發揮關鍵作用。將這兩個方面的知識制作成微課程，能極大地提高學生學習的效率，而且這些微課程還能夠不斷地傳承更新下去，不僅不會增加教師備課的負擔，還能讓教師授課變得更加高效。但是微課程的使用也對學生和教師提出了一系列的要求。首先，要培養學生通過微課程進行自主學習和查疑的習慣，就要鼓勵學生針對視頻進行討論以加深學生的印象。其次，學生要掌握微課程的使用技巧，養成收藏重難點微課程的習慣，方便自己溫習與復習[7-8]。機械制圖作為機具系統性的學科，學習過程需要循序漸進，學生可以在自己遺忘之際，反復觀看相關微課，系統地掌握這門學科。微課程要有創意，要能抓住學生的眼球。教師在制作微課程的時候，錄制要更為清晰、專業和美觀。不能為了制作微課，就不注意微課創新性意識的傳播，在具體的教學過程中，也不能忽略課堂上的重難點知識[9]。

（二）形象教學方法

形象教學法作為一套摸索多年并且效果顯著的教學方法，它將枯燥的理論知識通過生動的圖像、實體展現在學生面前，讓學生對課堂內容更加感興趣。傳統的教學模式是教師引導學生進行空間的想象，建立從二維到三維的虛擬圖像，這對于空間思維能力較差的學生來說是非常困難的[10]。利用多媒體教學時，也只是利用圖片等形式將三維信息展示給學生，將答案灌輸給學生，學生的空間想象能力還是得不到很好的鍛煉。而形象教學法利用從實體或三維圖像到二維圖紙轉換的方法，更加符合從具體到形象的認知規律，能讓學生形象具體地感受到教學內容，更好地接受教師所傳授的知識，學生在這種學習環境下能有效提高對知識的掌握程度。利用Pro/ENGINEER、Solidwirks、AutoCAD等軟件進行實時的建模教學，將復雜物體的成型過程形象直觀地表現出來，學生更加容易理解，這有利于學生更好地去想象，讓機械制圖這門課程成為一門學生感興趣、有探索欲望的課程[11-13]。

形象教學法利用各種軟件進行三維建模，能讓學生更直觀的學習和理解制圖課教學中的復雜知識點。一是對基本體形成一個基本的認識。所謂基本體即為通過拉伸、旋轉、鏡像、引導等方法形成的較為簡單的三維實體，一般為簡單的零件，這就可以讓學生對三維實體建模有一個基本的概念。再通過在簡單零件上加入面的概念，讓學生學習從體到面的形成方式，并幫助學生建立從實體點到投影面點的對應關系，降低制圖、識圖中的抽象性，方便學生觀察體-面對應關系，總結出三視圖中各個視圖的繪畫方式及它們之間對應的關系。二是很多課程教學中的難點都能有更好地學習辦法，如截面投影、相貫線等復雜難題，通過三維建模軟件強大的平面截取功能能夠很好地表現出來，在各個層次的截圖幫助下，學生對三維實體會有一個更好的理解。三是從線到面、從面到體層次清晰地表現出來，幫助學生更好地理解三維復雜實體建模。先以一個面為基準建立平面圖形，再到三維實體，然后找到實體上的對應面，并以此為基準，進一步進行實體建模，培養學生三維實體建模的空間想象能力[14]。

（三）實際教學中的結合應用和效果

通過結合微課程與形象教學法的機械制圖課程教學方法，針對教學中的新知識點和重難點知識制作創意性十足的微課程，配合制定的獎懲機制，鼓勵學生針對微課程上的知識點進行討論，讓學生在課前利用課余時間對課程有一定的了解。在課程的教學過程中，教師通過各種制圖建模軟件，結合三維圖像和實體對學生進行教學，進一步鞏固學生通過微課程學到的知識;利用三維建模，幫助學生理解機械制圖課程學習中的各種復雜知識點，同時結合企業新型案例對學生進行教學。由于三維視圖的形成、平面截圖的獲取、尺寸標注等實現更加便利，學生也能通過微課程來解答疑惑，這些都大大節省了教師的時間，使得教師可以脫離課本，講解更多的企業實際案例。三維圖像建模層次清晰，對學生制圖、識圖能力的培養都十分有利，特別是由面到體的、體與面的直觀對應，這對培養學生的空間想象能力十分有利。課余時間學生即可以通過微課程進行系統性的知識溫習整理，學到如何利用創新思維去解決問題，又能結合制圖軟件鍛煉動手能力，運用在課堂上所學到的知識。這種教學方法給學生提供了一個很好的解決問題的途徑，課堂上生動形象的教學方式極大提高了學生的學習興趣，學生主動學習，積極地探索，對機械制圖知識有了較為全面的掌握，這種教學方法也給教師營造了一個和諧的教學氛圍。結合實際案例的教學，讓學生無論是在制圖、識圖，還是在三維圖像識別、制作上都有較大的提升，不僅如此，學生的專業素養也得到了提高，具有較強的創新意識與能力。

四、結論

為了更好地適應社會的需求，培養更優秀的人才，針對機械制圖課程的教學改革一直在進行。本文提出了結合微課程和形象教學法相結合的教學方法，克服了在課程教學中普遍存在的知識點量太大、學生覺得枯燥學習困難、教學與實踐脫離等問題，借用短小精悍的視頻講解和生動形象的三維模型建立分析，幫助學生更好地獲取知識，提高了學生的學習興趣，培養了學生的主動探索精神。結合企業的實例教學，能讓學生更好地適應日后的工作，有利于培養社會所需的具備創新意識的機械專業人才。

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[責任編輯：陳 明]