基于MOOC的機(jī)械制圖課程混合式 教學(xué)改革研究與實(shí)踐

萬(wàn) 浩 趙振江 王 健 李 楊 許 勝 沈春龍

（泰州學(xué)院 船舶與機(jī)電工程學(xué)院，泰州 225300）

機(jī)械圖樣作為工程界的技術(shù)語(yǔ)言，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中被用來(lái)表達(dá)工程人員的設(shè)計(jì)意圖，反映機(jī)器零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和技術(shù)要求等，使加工生產(chǎn)部門能夠加工出符合設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖是機(jī)械類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，其中畫(huà)法幾何部分是研究用投影法圖示空間形體和圖解空間幾何問(wèn)題的基礎(chǔ)理論和方法，機(jī)械制圖部分介紹制圖基本知識(shí)，是用投影圖表達(dá)物體內(nèi)外結(jié)構(gòu)、形狀及大小的基本繪圖方法，根據(jù)投影圖想象出物體的空間結(jié)構(gòu)。課程主要介紹機(jī)械制圖相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、投影法原理、機(jī)械零件的視圖表達(dá)及裝配圖的繪制要求等內(nèi)容，從畫(huà)法幾何、機(jī)械制圖和計(jì)算機(jī)繪圖3個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生的空間邏輯思維能力、抽象思維能力和多向思維能力等，養(yǎng)成自我分析、解決工程問(wèn)題的意識(shí)和認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的工作態(tài)度。

1 課程任務(wù)與目標(biāo)

本課程是一門既有系統(tǒng)理論又有較強(qiáng)實(shí)踐性的學(xué)科基礎(chǔ)課程，是學(xué)習(xí)其他機(jī)械類課程的基礎(chǔ)。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生可以了解機(jī)械制圖相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，獲得查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的能力，掌握基本投影理論，并能夠使用投影的方法解決空間幾何問(wèn)題，培養(yǎng)自身的空間思維能力，并形成繪制和閱讀機(jī)械圖樣的能力。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生需了解計(jì)算機(jī)造型技術(shù)的基本原理，掌握計(jì)算機(jī)造型設(shè)計(jì)和形體表達(dá)的方法，能夠熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖軟件（如SolidWorks軟件）進(jìn)行機(jī)件三維設(shè)計(jì)和工程圖樣繪制，培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力、研究能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力是本課程的首要任務(wù)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要靈活、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)二維圖紙與三維實(shí)體的轉(zhuǎn)換。既能夠?qū)⑷S機(jī)件實(shí)體用一組視圖表達(dá)出來(lái)，也能在看到機(jī)件圖紙時(shí)想象出其空間結(jié)構(gòu)。但是，在傳統(tǒng)的授課模式下，部分學(xué)生的空間思維能力沒(méi)有得到有效的培養(yǎng)與訓(xùn)練，主要體現(xiàn)在缺失讀圖和繪圖能力。對(duì)于一門利用視圖來(lái)表達(dá)空間形體的課程，空間思維能力的訓(xùn)練應(yīng)貫穿機(jī)械制圖課程全過(guò)程，是本課程教學(xué)的核心任務(wù)與難點(diǎn)。因而，如何在課程中充分開(kāi)發(fā)、培養(yǎng)與強(qiáng)化學(xué)生的空間思維能力，需要進(jìn)一步研究與思考[1-2]。借助混合式課程教學(xué)改革，結(jié)合豐富的MOOC平臺(tái)教學(xué)資源，將工程圖學(xué)知識(shí)與工業(yè)常用設(shè)計(jì)軟件有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，再基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，本文設(shè)計(jì)了一套具有較強(qiáng)實(shí)踐性的工科專業(yè)適用的授課模式[3-4]。

2 混合式教改模式及特色

本授課模式的主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括教師課堂講授、學(xué)生MOOC線上學(xué)習(xí)、學(xué)生課后復(fù)習(xí)與作業(yè)及上機(jī)實(shí)踐、教師課堂作業(yè)評(píng)講與建模操作示范、學(xué)生再次實(shí)踐加強(qiáng)理解與鞏固。其中，課堂講授以講解方法為主，運(yùn)用教學(xué)模型和多媒體等進(jìn)行直觀教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生感性和理性認(rèn)識(shí)能力。為達(dá)到實(shí)踐性和應(yīng)用性的教學(xué)目的，要求安排一定量的SolidWorks建模設(shè)計(jì)和相配套習(xí)題。相關(guān)的MOOC課程作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充，需抓住實(shí)際應(yīng)用中的重點(diǎn)問(wèn)題，分析講解透徹，力求進(jìn)一步提高學(xué)生的讀圖和繪圖能力，以有效提高學(xué)生的機(jī)械制圖能力[1-4]。在實(shí)踐及練習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，學(xué)生可以通過(guò)線上MOOC課程有針對(duì)性地補(bǔ)充相關(guān)制圖及操作知識(shí)，培養(yǎng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力。基于MOOC的機(jī)械制圖課程混合式教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 基于MOOC的機(jī)械制圖課程混合式教學(xué)流程

本授課模式的特色及創(chuàng)新之處在于利用線上豐富的MOOC資源，學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后回顧，線下教師再針對(duì)學(xué)生自學(xué)過(guò)程中遇到的重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn)進(jìn)一步解讀。它不再將課堂作為教師授課的場(chǎng)所，而是將課堂作為學(xué)生學(xué)習(xí)、交流和展示作品的平臺(tái)，并講授重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)系統(tǒng)，幫助學(xué)生更好地理解與吸收。利用專業(yè)工程制圖軟件SolidWorks，將工程制圖理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)緊密聯(lián)系起來(lái)，在設(shè)計(jì)和實(shí)踐的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的空間思維轉(zhuǎn)換能力、繪制和閱讀工程圖樣的能力、工程設(shè)計(jì)能力和計(jì)算機(jī)繪圖能力。近一年的教學(xué)實(shí)踐顯示，本項(xiàng)教學(xué)改革已取得初步成效，極大地提高了學(xué)習(xí)效率。例如，一些男同學(xué)對(duì)槍械感興趣，利用SolidWorks軟件進(jìn)行了槍械的三維建模。這一過(guò)程不但涉及對(duì)工程圖紙的閱讀與理解能力，還涉及空間思維轉(zhuǎn)換能力、工程設(shè)計(jì)能力和計(jì)算機(jī)繪圖能力，有效提高了學(xué)生的專業(yè)能力。學(xué)生利用SolidWorks軟件根據(jù)工程圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)、建模及裝配，拇指琴三維模型和M4步槍三維模型分別如圖2和圖3所示。在該槍械的設(shè)計(jì)裝配過(guò)程中已涉及第二學(xué)期機(jī)械制圖部分的專業(yè)知識(shí)，而學(xué)生已經(jīng)自主學(xué)習(xí)并應(yīng)用，可見(jiàn)本授課模式可有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

圖2 SolidWorks三維建模下的拇指琴

圖3 SolidWorks軟件三維建模下的M4步槍

本授課模式將繼續(xù)推進(jìn)線上線下混合式教學(xué)改革，以進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，針對(duì)學(xué)生的興趣點(diǎn)因材施教，靈活布置任務(wù)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。泰州學(xué)院以“高教杯”全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽和華東區(qū)大學(xué)生CAD應(yīng)用技能競(jìng)賽等各類比賽為契機(jī)，積極參與，加深了同學(xué)間的交流，深化了對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，提高了工程繪圖能力。

3 結(jié)語(yǔ)

基于MOOC平臺(tái)對(duì)機(jī)械制圖課程進(jìn)行混合式教學(xué)改革，融合線上、線下兩種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建高效、優(yōu)質(zhì)的課程教學(xué)。實(shí)踐表明，將MOOC課程作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充，有利于教師抓住學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的難點(diǎn)問(wèn)題，構(gòu)建高效高質(zhì)課堂，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力。