職業(yè)學(xué)?！稒C(jī)械制圖》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究與系統(tǒng)設(shè)計

武婷卿

摘要：該文針對職業(yè)院?！稒C(jī)械制圖》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在問題，探討以培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力為目標(biāo)的機(jī)械制圖教學(xué)改革與實(shí)踐。以機(jī)械制圖立體化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)研究為基礎(chǔ)，探討模塊化、網(wǎng)絡(luò)化開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)設(shè)計過程。

關(guān)鍵詞：職業(yè)學(xué)校；機(jī)械制圖； 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)；AutoCAD

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044（2012）29-7039-03

《機(jī)械制圖》課程作為機(jī)電工程類專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課能夠?yàn)楦黝愔圃炱髽I(yè)培養(yǎng)技能型人才從事產(chǎn)品的制造、裝配以及各類機(jī)電設(shè)備的維修工作。而目前大部分職業(yè)院校由于生源質(zhì)量不佳，學(xué)生基礎(chǔ)知識量少，空間想象能力不強(qiáng)，導(dǎo)致職業(yè)學(xué)?！稒C(jī)械制圖》難教、難學(xué)、學(xué)生厭學(xué)，成績不佳。將傳統(tǒng)的《機(jī)械制圖》教學(xué)與《CAD》教學(xué)一體化，利用CAD進(jìn)行觀察、想象與分析，使學(xué)生掌握線、面、立體的投影，能夠完成簡單零件圖形的創(chuàng)建以及裝配圖、準(zhǔn)件和常用件的識讀，是這門課的最終學(xué)習(xí)目標(biāo)[1]。

筆者根據(jù)多年專業(yè)課教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，在《機(jī)械制圖CAD》教學(xué)中，教師如果只是在課堂中講述AutoCAD的操作命令肯定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有通過對各種課內(nèi)外教學(xué)方法的總結(jié)和綜合運(yùn)用，在講解機(jī)械制圖課程的同時摻入CAD繪圖的教學(xué)，充分應(yīng)用多媒體信息技術(shù)，引入計算機(jī)輔助教學(xué)，將枯燥乏味的制圖教學(xué)以直觀、形象的方式展示給學(xué)生，提高學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的興趣，才能真正培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、職業(yè)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[2]，其中最為有效的教學(xué)形式就是建立基于Web的《機(jī)械制圖》CAD網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助系統(tǒng)。

1 機(jī)械制圖網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究

職業(yè)院校機(jī)械制圖CAD 基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容主要圍繞“繪圖工具以及義氣使用”、“繪圖方法及步驟”等教學(xué)內(nèi)容、面向新生展開，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及實(shí)際工程應(yīng)用打下扎實(shí)基礎(chǔ)，因而其教學(xué)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在學(xué)生形象思維能力以及空間構(gòu)思能力的培養(yǎng)[3]。傳統(tǒng)教學(xué)由于教學(xué)手段的落后，往往那采用掛圖和靜態(tài)的幻燈片或者陳舊、不易攜帶的構(gòu)件模型進(jìn)行教學(xué)，因此很難對點(diǎn)、線、面以及空間三維形體動態(tài)表達(dá)，尤其在講述零件的裝配過程和裝配關(guān)系等教學(xué)內(nèi)容方面更是教學(xué)效果差。在教學(xué)實(shí)踐中，教師需要根據(jù)實(shí)際機(jī)械制圖課程的實(shí)際課堂教學(xué)效果等情況形成個人單堂課程教案，但過去基于Authorware、Director 、Flash、Power Point等多媒體應(yīng)用創(chuàng)作工具開發(fā)的教學(xué)輔助系統(tǒng)，這些教學(xué)輔助系統(tǒng)往往由任課教師根據(jù)教學(xué)大綱、教學(xué)目的和計劃等制定的固定腳本，一旦開發(fā)完成便進(jìn)行封裝打包，一旦教學(xué)過程中有些變動則無法相應(yīng)的修改，造成教學(xué)實(shí)施中開放性、通用性不強(qiáng)。

針對上述職業(yè)院校《機(jī)械制圖》CAD教學(xué)存在的問題以及目標(biāo)需求，研究一套既便于教師個性化施教、又便于學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的開放式、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)便是各類職業(yè)院校的首選。本文在上述基礎(chǔ)上，綜合網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，針對《機(jī)械制圖》CAD課程教學(xué)特點(diǎn)及規(guī)律，研究并設(shè)計了一套基于B/S模式的“機(jī)械制圖”CAD數(shù)字化立體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)計強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)個性化修改定制，整個平臺系統(tǒng)呈現(xiàn)一種開放式結(jié)構(gòu)。該套系統(tǒng)能夠?qū)鹘y(tǒng)教學(xué)過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容通過計算機(jī)視頻、音頻以及在線仿真的方式再現(xiàn)。教師能夠調(diào)用數(shù)字化掛圖、平面工程圖、數(shù)字三維模型、動畫等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)元素根據(jù)教學(xué)目標(biāo)生成具有個性化特點(diǎn)的教案進(jìn)行講解，將教學(xué)過程中的難點(diǎn)以及抽象的教學(xué)內(nèi)容以形象直觀的圖片、動畫、三維立體模型等方式展示；學(xué)生也能夠根據(jù)自己學(xué)習(xí)的情況隨時點(diǎn)擊自己感興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)模塊能夠調(diào)用自動繪圖命令講解計算機(jī)繪圖方法、通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)矢量模型來觀察常用機(jī)件以及零部件的組成及結(jié)構(gòu)。

2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計

2.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)功能需求

對于《機(jī)械制圖》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)而言，其教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計是重點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)用戶要求，本網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)師生教學(xué)互動，通過將傳統(tǒng)教學(xué)過程中的掛圖、幻燈片、不易攜帶的零部件、構(gòu)件等對象信息化[4]。根據(jù)職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)和計劃，本系統(tǒng)主要設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)在線課堂、網(wǎng)絡(luò)在線考試、網(wǎng)絡(luò)答疑模塊、基礎(chǔ)資源管理、系統(tǒng)管理等主要功能模塊，對于各功能模塊的設(shè)計采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析方法，采用自頂向下的方式逐層進(jìn)行分解，圖1是本系統(tǒng)頂層數(shù)據(jù)流圖。并且將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的主要用戶（主要包括學(xué)生用戶、教師用戶、系統(tǒng)管理員用戶）按照權(quán)限控制模型分別進(jìn)行定義，對權(quán)限不同的用戶，將有不同的功能定義。

本系統(tǒng)用戶角色主要有三類：系統(tǒng)管理員、教師、學(xué)生。其中：

1）系統(tǒng)管理員權(quán)限：管理員可以實(shí)現(xiàn)管理用戶權(quán)限，對網(wǎng)站內(nèi)容，如：通知新聞，課件作業(yè)等進(jìn)行修改，添加等操作。

2）授課教師權(quán)限：動態(tài)生成數(shù)字教案、發(fā)布教學(xué)計劃以及教學(xué)內(nèi)容、上傳課件以及教學(xué)視頻等相關(guān)材料、布置課程作業(yè)、完成基礎(chǔ)考試題庫設(shè)置、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)答疑等。

3）學(xué)生權(quán)限：進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，下載教師發(fā)布的課件，查看教師布置的作業(yè)并提交，在線提問或留言，修改個人信息等；

2.2 主要類圖設(shè)計

根據(jù)對象/類的性質(zhì)和作用不同一般可分為三類，分別為實(shí)體類、界面類和控制對象類。其中，實(shí)體類用來表示系統(tǒng)中物理存在對象；邊界類則用來刻畫對所建立的系統(tǒng)及其參與者之間交互的方式及接口進(jìn)行描述；控制類代表協(xié)調(diào)、交互、事物處理以及對系統(tǒng)中相關(guān)對象的控制，還可用來表示復(fù)雜的派生與演算，如業(yè)務(wù)邏輯等[5]。根據(jù)上述定義，本文設(shè)計的《機(jī)械制圖》CAD課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中，實(shí)體類主要有教學(xué)內(nèi)容類、教學(xué)計劃類、教材類、作業(yè)類、機(jī)械構(gòu)件類等，同時存在貫穿系統(tǒng)設(shè)計的整個過程的4 個角色類，分別是學(xué)生類、教師類、管理員類以及數(shù)據(jù)庫訪問類。根據(jù)這些主要實(shí)體類，可確定不同類和角色之間的關(guān)系。例如學(xué)生通過在線學(xué)習(xí)查看教師布置的作業(yè)、相關(guān)教學(xué)視頻；教師通過作業(yè)發(fā)布、課程教學(xué)視頻等實(shí)現(xiàn)與學(xué)生的交互；控制對象類通過數(shù)據(jù)訪問類完成對數(shù)據(jù)庫的操作，負(fù)責(zé)信息的處理，并處理結(jié)果在界面上顯示；界面請求對象的服務(wù)時可能和多個信息相關(guān)。圖2 是本系統(tǒng)中設(shè)計的主要類圖關(guān)系。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

作為運(yùn)行于開放式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)輔助管理系統(tǒng)，其可靠運(yùn)行的前提之一便是設(shè)計一個穩(wěn)定可靠的后臺數(shù)據(jù)庫。根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一般步驟，其設(shè)計的主要過程由如下五個步驟組成：數(shù)據(jù)庫需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計與加載測試[6]。

根據(jù)2.1小節(jié)中確定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)角色分類和主要功能，本系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫需要存儲如下幾個方面的數(shù)據(jù)內(nèi)容：用戶信息（存儲教師、學(xué)生、管理員的個人信息以及登錄賬號密碼）、機(jī)械零部件數(shù)據(jù)（如構(gòu)件類型、尺寸、圖片位置等參數(shù)）、教師布置的作業(yè)數(shù)據(jù)（習(xí)題內(nèi)容、基本描述、dwg 圖形和dwf 圖形、習(xí)題參考答案等）；有關(guān)習(xí)題的相關(guān)信息（習(xí)題答案、學(xué)生提交的dwf作業(yè)圖形）、學(xué)生留言以及教師回復(fù)信息（留言標(biāo)題、內(nèi)容、時間等）、教師發(fā)布的教學(xué)資料信息（文件名、文件類型、大小、內(nèi)容等）、機(jī)械模型教學(xué)信息（模型圖片、模型動畫和解題過程動畫等）。

3 結(jié)束語

本文將信息與職業(yè)院?！稒C(jī)械制圖》學(xué)科教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)人機(jī)交互性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了課程教學(xué)過程中的趣味性、集成性。教師把制作好的教學(xué)素材及收集到的網(wǎng)絡(luò)素材集中于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助系統(tǒng)上，能夠從多方位、多角度、多側(cè)面描繪立體圖形，展示機(jī)件形體的多樣式，多變性、復(fù)雜性，深化實(shí)現(xiàn)教學(xué)信息的雙向交流，解決平面立體圖形與真實(shí)立體圖形在視覺上的差異，從而擴(kuò)展學(xué)生感知的空間，拓深學(xué)生認(rèn)識的層次，形成雙向交流教學(xué)方式。通過合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，能夠讓學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐過程中逐步形成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)，促進(jìn)學(xué)生空間思維的發(fā)展學(xué)習(xí)環(huán)境。

同時，本文闡述的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助系統(tǒng)的設(shè)計思路和方法能夠?yàn)槁殬I(yè)院校其它課程提供一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)：

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