“機械制圖”課程數字化教學模式探索

張 晶，高宇博*，董 維

（哈爾濱石油學院 黑龍江 哈爾濱 150028）

1 高校機械制圖課程教學中存在的問題及數字化教學的必要性

1.1 機械制圖課程教學存在的問題

機械制圖是高等院校工科各專業的一門重要專業基礎課，它的開設對機械類專業學生知識體系的形成和專業技能的塑造起到了極為重要的作用。該課程設置在大一學期，主要培養學生的繪圖和讀圖能力，旨在為后續的機械原理、機械設計、各種專業課程及相關課程設計、畢業設計等關鍵教學奠定基礎，該課程所培養的繪圖、讀圖能力更是學生從事機械類科研和工作的必備專業技能[1]。機械制圖課程的教學研究問題始終是教學工作者的探索熱點，但當前，高校機械制圖課程教學依然存在各種不同的問題[2]。

1.1.1 課程學時的縮減和龐大的課程內容之間的矛盾

該課程教學內容繁重，主要分為畫法幾何部分和機械制圖部分，對理論知識的掌握和動手實踐練習均有嚴格要求，需設置一定量的習題講解課和大作業制圖課。目前，為減輕學生的學習負擔，加上各類公共課、通識課對學時的要求，機械制圖課程在逐年縮減學時。以哈爾濱石油學院為例，該課程從最初的96 學時縮減到78 學時，又縮減到64 學時，近三年維持在64 學時不變。

1.1.2 教學內容枯燥，學生專業基礎缺乏

在該課程學習的初始階段，大部分學生深知其重要性，對之充滿興趣。但隨著課程的持續開展，因課程難度的增加、教學內容枯燥，學生學習興趣降低，影響了課程教學效果。且該課程設置在大一學期，此時學生對機械類專業的認識不深，對各種機械零部件的形體、功用、加工過程不甚了解，這些對機械制圖的學習有較大影響。

1.1.3 教學手段單一，師生課前、課后溝通薄弱

為提高學生對形體的感性認識，教師會借助各種教學模型或PPT 授課，并結合板書反復講解。在這種單一的教學中，學生易產生疲勞感，影響學習效果。

1.1.4 過程性考核缺乏

機械制圖課程授課學時長，教學知識點多，因此應注重考查學生在學習過程中對知識的掌握和能力的培養及提升。結合課程章節的特點合理設置階段性測試，及時掌握學生的學習情況對課程教學效果有很大幫助，但當前的考核方式多以期末考試為主，亟需優化與改進。

1.2 數字化教學的必要性

隨著信息技術的發展，微信、騰訊會議、抖音，以及專為教學研究的軟件如雨課堂、超星學習通，專業的課程平臺如中國大學MOOC，借助數字化建立的智慧教室，為課程的開展提供了全新的途徑[3]。借助這些信息化手段，可改善甚至解決機械制圖課程授課中存在的問題，提高學生的學習效果。綜上所述，機械制圖課程教學數字化建設勢在必行，本文主要進行機械制圖數字化教學模式探索。

2 機械制圖數字化教學模式構建與實施

本文將數字化手段雨課堂、抖音、微信公眾號應用到機械制圖授課的各環節，具體實施路線如圖1。

圖1 機械制圖數字化教學實施路線

2.1 借助雨課堂的數字化教學

雨課堂是一種智慧教學工具，由學堂在線和清華大學在線教育辦公室共同研發。雨課堂能和PowerPoint、微信、騰訊會議、大學MOOC 實現信息化技術融合，利用手機、電腦等信息化工具，在課前預習、課上學習、課后復習和知識拓展等環節，為師生之間的有效互動提供平臺[4]。

2.1.1 借助雨課堂設置課前預習

良好的課前預習包括對舊知識的溫習，引發對新知識的思考，激發其學習興趣，有效提高學習效果。本文以切割體的投影為例，介紹借助雨課堂的課前預習設置。切割體的投影要求學生掌握平面切割體、曲面切割體、組合切割體的投影畫法。機械零件有千萬種，功能各不同，但只考慮形體方面，大部分有切割的存在，因此要求學生熟練掌握切割體的投影畫法。采用雨課堂融入PPT 技術，制作預習課件，課件中插入MOOC。此過程中，未要求學生自學切割體的具體畫法，而是溫習和新課相關的舊知識——四棱錐的投影、圓柱投影及表面取點，并設置考核題目，了解學生對舊知識的掌握情況。基于制圖學習建立在形體分析之上，預習中展示四棱錐切割體、圓柱切割體的直觀圖，讓學生仔細觀察，激發其對切割體投影的求知欲。

2.1.2 基于雨課堂安排課上互動

雨課堂擁有成員管理、上課提醒、彈幕、隨機點名等功能[5]，通過上課提醒功能提醒學生上課，通過成員管理功能可清楚地查看學生到課情況，借助隨機點名功能，隨機提問，抽查學生的新知掌握情況。

為提高學生對知識的掌握程度，提高繪圖技能，共安排了5 次制圖的大作業：圓弧連接訓練—起重鉤、根據軸測圖繪制三視圖、根據所給機件視圖改畫成剖視圖、螺栓連接、零件圖。以往大作業是課上教師講解，學生課堂繪制，課后教師批閱完成。這樣的布置存在一定問題：一次大作業占用2 學時，除去教師講解，大部分學生完成不了圖紙繪制；教師獨立完成幾十人的大作業修改和反饋，工作量大。鑒于學生在繪制大作業前已完成相關章節的學習，有了一定繪圖基礎，大作業可通過翻轉課堂進行。以根據軸測圖繪制三視圖為例：

①教師根據學生的意愿及學情，通過雨課堂完成班級分組，40 人/班，5 人/組，共8 組，每組包含學習成績優良、一般的學生，然后教師通過雨課堂發布自學視頻和大作業任務。

②同組內學生完成相同的題目，相互指正和修改；組內推薦一張質量最好和質量最差的圖紙。每組制作一份翻轉課堂用PPT：包括軸測圖、質量最好和質量最差的兩張圖紙、繪圖心得。在整個繪圖和PPT 制作中，教師通過雨課堂和學生做好線上的溝通和答疑。

③課上翻轉：每組出一位代表匯報本組繪圖情況，組外補充點評，最后由教師總結。教師當場給出大作業成績。

在整個大作業的繪制中，學生參與程度很高，學習興趣也很高。相關教學活動能提高學生的繪圖技能，訓練學生的協作、PPT 制作、批判等能力。

2.1.3 基于雨課堂細化過程考核

過程考核滿分100 分，占期末考核的50%。其中出勤20 分，采用扣分制，遲到、早退、病假扣1 分，曠課扣2 分，扣完則取消其期末考核資格；作業占過程考核的30%，每次制圖大作業10 分，共5 次，章節平時作業共批閱5 次，每次10 分；階段性測試占過程考核的30%，測試共4 次，每次100 分；課堂表現20 分，回答問題1 次2 分，參與制圖直播、翻轉匯報每次3 分，加滿為止。過程考核計算公式：出勤+作業×30%+階段性測試（滿分400）×25%×30%+課堂表現。雨課堂平臺顯示學生的到課時間，提供線上批閱功能，便于成績的導出和管理，采用EXCEL統計過程考核結果。

2.1.4 基于雨課堂開展課后復習、測試和擴展

階段性測試能幫助教師及時掌握學生的學情。根據機械制圖各個章節的關聯程度，共安排了4 次階段性測試：繪圖標準及點線面投影測試、立體及組合體投影測試、機件的常用表達及標準件與常用件畫法測試、零件圖及裝配圖測試。為減輕學生負擔，每次測試題量適中，題型為選擇題、填空題、判斷題和繪圖題。測試采用雨課堂平臺和騰訊會議結合的形式，教師將階段性測試題目發布到雨課堂中，并采用騰訊會議進行線上監考。學生將答案上傳至平臺，客觀題由平臺自動批閱，主觀題由教師線上批閱。雨課堂平臺可詳細呈現學生的成績，方便試卷的管理、成績的導出。

為更好地協助學生完成課后的復習環節，可通過雨課堂為學生創建豐富的復習資料：借助雨課堂和MOOC 結合的技術，創建引入慕課的復習PPT如在PPT中引入中國石油大學的“畫法幾何與機械制圖”在線慕課課程。慕課視頻針對知識點進行講解，每個視頻不超過15 分鐘，適合用于課后的復習。機械制圖實踐性要求高，學生只有進行大量的訓練，才可熟練掌握繪圖和讀圖技巧。教師通常會安排一定課時來講解習題，但因時間有限，效果一般，雨課堂能彌補這方面的不足——錄制講解視頻，借助平臺共享，方便學生隨時隨地查看，提高學習效果。

借助雨課堂建立知識擴展模塊。通過雨課堂平臺能完成制圖知識的擴展，有利于學習能力強的學生拓展知識，包括AUTOCAD的介紹和簡單操作，三維軟件PROE的基本操作，常見機械零部件的造型分析、功能分析以及制造方法介紹，畢業設計答辯視頻，便于學生長期進行制圖課程的學習[6]。

2.2 基于抖音的制圖直播

抖音是由字節跳動研發的一款音樂創意短視頻社交軟件。目前，各年齡階段的人都可以擁有自己的賬號，拍攝視頻與大家共享，如有音樂直播、烹飪直播、帶貨直播等[7]。鼓勵學生將抖音應用在課程學習中，能提高學生的參與度。鼓勵學生拍攝自己的繪圖作品和制圖學習日常，通過親人和朋友的關注，激發其學習的自信心和成就感。在學習標準件和常用件的畫法、零件圖、裝配圖前，教師指導、協助學生開啟抖音直播，由學生主持，每次直播時間約30 分鐘，鼓勵其余學生觀看與互動。直播目的在于在學習具體畫法前增強學生的感性認識。直播內容包括生活中螺紋連接的發現、螺紋連接的介紹、螺紋緊固件的形體分析、鍵連接的介紹和形體分析、銷連接的介紹和形體分析、齒輪油泵的拆裝及相關零件的功用和形體分析。

2.3 基于微信公眾號建立制圖知識庫

微信是騰訊公司推出的為智能終端提供即時通訊服務的免費應用程序。截至2016 年第二季度，微信已覆蓋中國94%以上的智能手機[8]。教師可申請訂閱型微信公眾號，借助微信公眾號的功能建立制圖知識庫，將常用的制圖知識點和典型例題解析以模塊的形式推送給學生，學生只需輸入關鍵詞就可獲得知識信息，有利于學生課后進行制圖訓練、專業課程設計、畢業設計等。

3 結語

在本次實踐中，借助雨課堂平臺完成了課前預習、大作業訓練翻轉課堂、課后知識的拓展等環節的建設并實現了課堂管理的自動化；指導和協助學生利用抖音直播的方式，進行繪圖學習成果展示和經驗分享，進行標準件、常用件、典型零件介紹和形體分析，以及齒輪油泵的拆裝；建立機械制圖學習微信公眾號，使其成為學生的有力幫手。這些說明數字化教學在機械制圖課程中的探索和實踐獲得了良好的效果。