教育信息化與機(jī)械制圖課程的整合

張紅梅

機(jī)械制圖被喻為“工程界的語言”，具有嚴(yán)格的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，而且對學(xué)習(xí)者的空間分析能力以及解決空間幾何問題的能力要求比較高。傳統(tǒng)的教學(xué)模式會存在比較多的局限性，將信息技術(shù)與機(jī)械制圖課程進(jìn)行有機(jī)整合，可打破表達(dá)難、理解難的困境，還可讓知識的呈現(xiàn)方式靈活化、個性化，既能優(yōu)化教學(xué)過程，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的積極性、主動性、創(chuàng)造性，提高教學(xué)效率與質(zhì)量，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)提供幫助。

一、信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的必要性

（一）機(jī)械制圖課程的性質(zhì)

《中國制造2025》是中國政府實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領(lǐng)，而機(jī)械制圖是制造業(yè)相關(guān)專業(yè)的主干必修基礎(chǔ)課程，其研究對象是工程圖樣。工程圖樣是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要技術(shù)資料，被喻為“工程界的語言”，是表達(dá)和交流技術(shù)思想的重要工具，因此，機(jī)械制圖課程具有嚴(yán)格的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性。

（二）傳統(tǒng)教學(xué)模式在機(jī)械制圖中的局限性

機(jī)械制圖旨在表達(dá)設(shè)計者的設(shè)計意圖，通常需要用平面圖紙來表達(dá)空間立體結(jié)構(gòu)，比較抽象，對學(xué)習(xí)者的空間分析能力以及解決空間幾何問題的能力要求比較高。在校階段的學(xué)生接觸實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)會比較少，與社會和產(chǎn)業(yè)的結(jié)合較為薄弱，對機(jī)械零件缺乏感官認(rèn)識。當(dāng)遇到尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件時，傳統(tǒng)教學(xué)的演示就存在比較大的困難，學(xué)生也難以理解，教學(xué)效果不夠理想。

（三）科技進(jìn)步的推動

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，2012年3月國家教育部頒布了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》，從此信息技術(shù)在教育教學(xué)中的運(yùn)用形式逐漸增多，促進(jìn)了教育教學(xué)的深刻變革。

在標(biāo)準(zhǔn)意識強(qiáng)、空間思維能力要求比較高的機(jī)械制圖課程中融入信息技術(shù)，解決了表達(dá)難、理解難的問題，還可讓知識的呈現(xiàn)方式多樣化、個性化，既能豐富課堂資源，又能讓學(xué)生變“被動”為“主動”，由“學(xué)會”到“會學(xué)”，充分尊重學(xué)生的主體地位，促進(jìn)知識的吸收與內(nèi)化，提高教學(xué)效果。

（四）社會形勢的影響

在過去幾年的疫情中，“線上遠(yuǎn)程授課教學(xué)模式”加速推進(jìn)。“線上遠(yuǎn)程授課教學(xué)模式”是教育信息化的產(chǎn)物，破解了教育資源共享的難題，助推了教育理念的變革。

二、信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的手段

（一）植入CAD三維軟件和教學(xué)動畫技術(shù)，形成空間概念，提升學(xué)生空間思維能力

機(jī)械制圖用平面圖紙來表達(dá)空間立體結(jié)構(gòu)缺乏立體感，往往比較抽象，空間想象能力薄弱的學(xué)生理解起來會存在一定的困難。利用三維軟件技術(shù)創(chuàng)建三維空間立體模型，將圖紙從不同的方位展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生的思維從平面平滑地過渡到立體，形成空間概念，從而增強(qiáng)學(xué)生感官認(rèn)識，提升空間思維能力。同時，還能以機(jī)械制圖為理論基礎(chǔ)、CAD為實(shí)踐技能輔助，二者有機(jī)地穿插與結(jié)合，形成“理論——手繪——計算機(jī)軟件制圖”緊密結(jié)合的三位一體的教學(xué)模式，從而達(dá)到強(qiáng)化理解、鞏固知識的目的。

（二）將學(xué)習(xí)任務(wù)細(xì)化，錄制微課視頻，突破重難點(diǎn)

機(jī)械制圖具有嚴(yán)格的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，細(xì)節(jié)要求比較高，而且容易被忽視。故需將學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化，采用錄制微課視頻的方式呈現(xiàn)重難點(diǎn)。微課短小精悍，目標(biāo)明確，針對性強(qiáng)，還可反復(fù)播放學(xué)習(xí)，不受學(xué)習(xí)環(huán)境和空間限制，有助于學(xué)生強(qiáng)化記憶，突破重難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的最大化利用。

（三）運(yùn)用教學(xué)資源庫和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)移動學(xué)習(xí)和線上學(xué)習(xí)

基于社會形勢的影響，很多網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺也應(yīng)運(yùn)而生，教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺中創(chuàng)建微課庫、試題庫、錯題庫等教學(xué)資源庫，將學(xué)習(xí)資源上傳到相應(yīng)的模塊中。學(xué)生可在線上進(jìn)行移動學(xué)習(xí)，打破了地域的限制，大大提高了便捷性。網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺還能快速組織考核評價，及時反饋答題情況，生成分析報告。教師可根據(jù)分析報告有針對性地調(diào)整教學(xué)策略，大大提高了工作效率。

三、信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的具體實(shí)施方法

下文以機(jī)械制圖中的“三視圖的形成及投影規(guī)律”一課為例，說明信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的具體方法。

（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)與信息技術(shù)的融合

基于工學(xué)結(jié)合的教學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺搜索社會和企業(yè)對數(shù)控專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，然后結(jié)合企業(yè)用人要求以及教材內(nèi)容嘗試自主制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，最后與教師給定的學(xué)習(xí)目標(biāo)作對比，讓學(xué)生更好地了解崗位要求和職業(yè)定位，同時培養(yǎng)學(xué)生自主歸納和構(gòu)建知識的能力。

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)與信息技術(shù)的融合

“三視圖的形成及投影規(guī)律”一課分為創(chuàng)設(shè)情境、明確任務(wù)、任務(wù)實(shí)施、知識鞏固四個環(huán)節(jié)。

1.創(chuàng)設(shè)情境

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過多媒體動畫創(chuàng)設(shè)“美女與野獸”和“求同存異”兩個情境，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察并聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)對投影法和視圖的深度思考，得出“僅用一個視圖一般不能完整地表達(dá)物體的形狀和結(jié)構(gòu)”的結(jié)論，從而引出“該如何解決問題”，調(diào)動了學(xué)生的積極性和求知欲。

2.明確任務(wù)

基于“三視圖的形成及投影規(guī)律”內(nèi)容的規(guī)范性和抽象性，需要進(jìn)行“二維轉(zhuǎn)三維”和“三維轉(zhuǎn)二維”的切換。故需將相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容細(xì)化為三個具有邏輯遞進(jìn)關(guān)系的學(xué)習(xí)任務(wù)：【任務(wù)一：建立三投影面體系】——【任務(wù)二：三視圖的形成】——【任務(wù)三：三視圖的關(guān)系】。然后設(shè)計系列化的學(xué)習(xí)活動引導(dǎo)學(xué)生逐次完成任務(wù)，細(xì)化后的任務(wù)和活動目標(biāo)明確，針對性強(qiáng)，更容易讓學(xué)生加深對知識的理解，鍛煉邏輯思維能力，最終達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

3.任務(wù)實(shí)施

（1）建立三投影面體系：利用CAD軟件建立三投影面體系，增強(qiáng)立體感，形成空間概念，將學(xué)生的思維從二維平滑地過渡到三維，從而理解三投影面體系的結(jié)構(gòu)，提升空間思維能力。

（2）三視圖的形成：利用三維軟件建立零件模型放置在三投影面體系中，在軟件的三維空間中從不同的投影方向展示零件的不同方位給學(xué)生，由“二維轉(zhuǎn)三維”。再用flash動畫演示三視圖的展開方法，由“三維轉(zhuǎn)二維”，增強(qiáng)立體與平面的感官認(rèn)識，強(qiáng)化投影理論知識。

（3）三視圖的關(guān)系：利用CAD軟件建立的三投影面體系展示三視圖的位置，用CAD軟件的線條和圓弧工具演示三視圖的投影規(guī)律，突出制圖時的規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性，強(qiáng)化學(xué)生制圖時的標(biāo)準(zhǔn)化意識。

4.知識鞏固

學(xué)生登錄網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺，進(jìn)入“三視圖的形成及投影規(guī)律”章節(jié)的“試題庫”，可根據(jù)自身實(shí)際情況選擇“自動演示”“跟我學(xué)”“無提示”三種模式進(jìn)行自主訓(xùn)練學(xué)習(xí)。試題庫支持查看參考答案和3D模型，有助于學(xué)生的理解，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，同時也節(jié)省了教師親自指導(dǎo)的課時，提高了教學(xué)效率。

另外，試題庫還支持“在線繪圖一鍵評分”，可直接在平臺中繪制圖紙，解決手繪和安裝軟件的局限性問題，提高學(xué)生的動手積極性和實(shí)踐能力。練習(xí)提交后可立即生成答題分?jǐn)?shù)和“錯題榜”，及時反饋答題情況，學(xué)生可根據(jù)“錯題榜”進(jìn)行分析、探索和尋找解決的辦法，逐個突破難點(diǎn)，促進(jìn)知識的吸收與內(nèi)化，以提升學(xué)習(xí)效果，最終達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（三）評價總結(jié)與信息技術(shù)的融合

利用網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺的數(shù)據(jù)庫功能，系統(tǒng)會采集學(xué)生過程性學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)，自動匯總分析，生成多維度的數(shù)據(jù)分析報告，透視教學(xué)關(guān)鍵問題。教師可根據(jù)分析報告了解學(xué)生對知識的掌握情況，可有針對性地調(diào)整教學(xué)策略，大大提高了工作效率和教學(xué)效果。

四、信息技術(shù)與機(jī)械制圖融合的課例反思

（一）信息技術(shù)應(yīng)用特色

三視圖的形成及投影規(guī)律一課基于“工學(xué)結(jié)合”的教學(xué)理念，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化，借助CAD三維軟件、微課視頻、教學(xué)動畫等信息化手段，引領(lǐng)學(xué)生思維從二維平滑地過渡到三維，形成空間概念，增強(qiáng)感官認(rèn)識，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化，抽象問題形象化，化解了教學(xué)難點(diǎn)問題。

教學(xué)資源庫和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)了“素材”——“課程”——“素材”循序更新的信息化教學(xué)機(jī)制，并將教學(xué)擴(kuò)展到不受時間地點(diǎn)限制的移動學(xué)習(xí)和線上學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動性。

試題庫的“在線繪圖一鍵評分”和“自動演示、跟我學(xué)、無提示”自學(xué)模式提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主訓(xùn)練的主動性，同時促進(jìn)了知識的吸收與內(nèi)化，提升了學(xué)習(xí)效果。

利用網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺的數(shù)據(jù)庫功能采集學(xué)生過程性學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)，實(shí)時生成成績和分析報告，在促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自我約束性的同時，也大大提高了教師的工作效率。

（二）教學(xué)預(yù)期效果達(dá)成

綜合考核評價報告，絕大多數(shù)學(xué)生都完成了教學(xué)任務(wù)，認(rèn)識了三投影面體系的結(jié)構(gòu)，理解了三視圖的形成過程，掌握了三視圖的投影規(guī)律，同時強(qiáng)化了標(biāo)準(zhǔn)化意識。

總之，信息技術(shù)與機(jī)械制圖課程的融合，打破了表達(dá)難、理解難的局限性，激發(fā)了學(xué)生的主觀能動性，提高了教學(xué)效率與質(zhì)量。

責(zé)任編輯 陳春陽