基于三維軟件和云班課APP的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐

毛建忠

摘 要：針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)部分內(nèi)容教師難教、學(xué)生難學(xué)的情況，本文介紹了如何運(yùn)用CAXA實(shí)體造型軟件和云班課手機(jī)App課前教學(xué)資源共享、課中教學(xué)環(huán)節(jié)合并、課后作業(yè)整合等方式將知識(shí)點(diǎn)交織利用，并配以電子任務(wù)書等手段來搭建立體的輔助學(xué)習(xí)平臺(tái)，以“做中學(xué)，學(xué)中做”為指導(dǎo)思想，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究、發(fā)現(xiàn)、驗(yàn)證并理解知識(shí)，以培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力和自學(xué)能力。

關(guān)鍵詞：三維軟件 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 教學(xué)實(shí)踐

教師教學(xué)最終目的在于讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)。職業(yè)學(xué)校新設(shè)課程教學(xué)應(yīng)以學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)為基礎(chǔ)，去學(xué)習(xí)新課程的新知識(shí)，在提高學(xué)生自信心的同時(shí)，也讓學(xué)生明白了知識(shí)的用處，學(xué)以致用，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在職業(yè)學(xué)校課程改革的大背景下，在信息化的浪潮推動(dòng)下，教學(xué)內(nèi)容急需打破原有的課堂模式，采用“雙課堂結(jié)合”的模式，將教與學(xué)、學(xué)與練，練與用有機(jī)結(jié)合在一起，從學(xué)生的就業(yè)需求出發(fā)，優(yōu)化教學(xué)資源，提高課堂效率。通過小組合作探究的方式，實(shí)現(xiàn)組內(nèi)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，通過小組競(jìng)爭(zhēng)培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和學(xué)習(xí)能力。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

1.教學(xué)內(nèi)容直觀性、互動(dòng)性較差

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中的平面四桿機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)教學(xué)手段缺乏動(dòng)態(tài)，直觀性差，抽象難學(xué)，往往采用先理論后計(jì)算的教學(xué)模式。學(xué)生需要掌握大量的平面四桿機(jī)構(gòu)各種類型特點(diǎn)，動(dòng)力傳遞方式等知識(shí)。學(xué)生鍛煉較少，學(xué)習(xí)興趣不大。通過多媒體教學(xué)的介入可以部分解決直觀性的問題，但互動(dòng)性的問題并不能很好地解決。

2.教與學(xué)效率低下

由于受到教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的限制，以教師講授為主的教學(xué)模式缺乏學(xué)生的主動(dòng)性，學(xué)生參與度低，難以形成“教師主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)環(huán)境。學(xué)生的練習(xí)需要通過大量的手工計(jì)算來完成，要消耗大量的課堂時(shí)間。教學(xué)反饋周期長，教師不能及時(shí)處理學(xué)生遇到的問題，學(xué)生易出現(xiàn)厭學(xué)、棄學(xué)的現(xiàn)象。

二、解決策略

數(shù)控專業(yè)高級(jí)工班學(xué)生已經(jīng)學(xué)過三維軟件包括CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)，PRO/E，UG等，能運(yùn)用三維軟件進(jìn)行零件裝配，具備了本次課學(xué)習(xí)的必要條件。而他們較強(qiáng)的表現(xiàn)欲望和動(dòng)手能力，有助于通過已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)，去化解枯燥的未學(xué)知識(shí)。

本課以信息化為平臺(tái)，以“動(dòng)手-發(fā)現(xiàn)-驗(yàn)證-分析-總結(jié)”為主要脈絡(luò)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主要教法，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法為主要學(xué)法，能激發(fā)學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生的注意力。

1.發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法

利用職高學(xué)生較強(qiáng)的動(dòng)手能力，課前設(shè)計(jì)完成平面四桿機(jī)構(gòu)的三維桿件庫，包括機(jī)架，連架桿，曲柄，連桿等不同長度的桿件，搭建學(xué)生自主學(xué)習(xí)的舞臺(tái)。將本課程理論知識(shí)和任務(wù)有機(jī)結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

通過游戲式的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法結(jié)合學(xué)生感興趣的三維軟件，將原本以教師理論教學(xué)為主的講演內(nèi)容，轉(zhuǎn)變成以學(xué)生完成任務(wù)為主的實(shí)踐內(nèi)容。發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，活躍課堂氣氛。

3.小組合作學(xué)習(xí)法

單獨(dú)的行為參與不利于學(xué)生高層次思維能力的發(fā)展。只有積極的情感體驗(yàn)和思維交流，才能促進(jìn)學(xué)生全面素質(zhì)的提高。

4.信息化手段

運(yùn)用微視頻導(dǎo)入，點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；運(yùn)用電子教室，完成學(xué)生電子簽到，學(xué)生可通過電子教室舉手提問；下發(fā)任務(wù)書，組織學(xué)生分組完成，對(duì)學(xué)生進(jìn)行屏幕控制，實(shí)現(xiàn)課堂信息化溝通，提高教學(xué)效率；用電子任務(wù)書代替紙質(zhì)任務(wù)書，提高課堂效率，游戲式的評(píng)價(jià)機(jī)制，學(xué)習(xí)效果有效反饋。

三、教學(xué)實(shí)踐

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)是一款在中職學(xué)校得到廣泛的推廣應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件。我們已經(jīng)跨入移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦已經(jīng)在我們身邊普及，而傳統(tǒng)的教室多媒體將老師和學(xué)生固定在 PC 前教與學(xué)，教室沒有開展課堂互動(dòng)反饋的設(shè)施。藍(lán)墨云班課App專門為移動(dòng)環(huán)境下的教、學(xué)而設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)即時(shí)的溝通分享，讓教、學(xué)更輕松、自由、有趣。課前確保教師和學(xué)生手機(jī)都已下載安裝藍(lán)墨云班課App。教師課前上傳鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的課程資源，創(chuàng)建鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的班課并發(fā)送邀請(qǐng)碼邀請(qǐng)學(xué)生加入，根據(jù)需要可組織班課成員進(jìn)行投票問卷，討論答疑，頭腦風(fēng)暴，課堂測(cè)驗(yàn)，布置任務(wù)，小組討論等教學(xué)環(huán)節(jié)，豐富移動(dòng)課堂與學(xué)習(xí)體。

1.創(chuàng)設(shè)情景

教師結(jié)合學(xué)生閑暇時(shí)常玩的游戲跑跑卡丁車來吸引學(xué)生的注意力。學(xué)生在三維軟件模擬操作卡丁車三維模型，引出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

2.任務(wù)一

教師進(jìn)行演示并且講解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的定義和組成并布置任務(wù)一：在電腦三維軟件中打開準(zhǔn)備好的四套鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)模型，模擬連桿現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)，在任務(wù)書內(nèi)填入四桿機(jī)構(gòu)各桿桿長。該過程充分利用中職學(xué)生好動(dòng)手的特點(diǎn)。學(xué)生在摸索中完成對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶，同時(shí)提高了積極性和自信心。

3.任務(wù)二

教師講解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式以及三種機(jī)構(gòu)的各自特點(diǎn)，并列舉實(shí)例，如汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、汽車雨刮器、攪拌器、火車車輪、吊車、雷達(dá)、旋轉(zhuǎn)式水泵等，最后布置任務(wù)內(nèi)容：判斷以上任意四種實(shí)例的連架桿是否能作360度整周運(yùn)動(dòng)，并判斷屬于哪種鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，并鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行相互競(jìng)賽。學(xué)生多角度地觀看實(shí)例的三維模型，動(dòng)手操作并找出每個(gè)模型的機(jī)構(gòu)原型。帶著理論知識(shí)去看實(shí)踐，更能發(fā)現(xiàn)知識(shí)的真諦。

4.任務(wù)三

學(xué)生根據(jù)自己的分工和設(shè)想，嘗試從三維軟件桿件庫中選擇相應(yīng)的桿件進(jìn)行組裝，進(jìn)行探究。在任務(wù)書的幫助下，歸納總結(jié)曲柄機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)，進(jìn)而驗(yàn)證曲柄存在條件，最終總結(jié)出平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄的存在條件。學(xué)生通過自主探索，培養(yǎng)了歸納總結(jié)的能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作工作作風(fēng)，一絲不茍的職業(yè)素養(yǎng)。

5.任務(wù)四

教師歸納本節(jié)課的上課重點(diǎn)，并以尋求幫助的方式給學(xué)生提出最后一個(gè)任務(wù)，判斷雨刮器和健身平步機(jī)分別屬于哪種類型的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。學(xué)生相互討論完成任務(wù)，展示任務(wù)成果。

6.拓展與評(píng)估

評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生項(xiàng)目完成情況的判斷過程，包括專業(yè)知識(shí)掌握、職業(yè)能力提升情況等多方面內(nèi)容，同時(shí)是對(duì)教師教學(xué)設(shè)計(jì)是否合理的反饋。學(xué)生通過電子任務(wù)書包含的自評(píng)和小組評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，每完成一項(xiàng)不同難度任務(wù)都能獲得相應(yīng)的“經(jīng)驗(yàn)值”。教師可以隨時(shí)讓學(xué)生提交任務(wù)，主動(dòng)接收每個(gè)學(xué)生的即時(shí)任務(wù)完成情況，并通過電子表格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整合。

最后的拓展可以從課堂延伸至課外，作業(yè)布置，鞏固提升，通過超星數(shù)字圖書館查找發(fā)現(xiàn)查看相應(yīng)機(jī)械設(shè)計(jì)類課程電子圖書，教學(xué)視頻，進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)在生活中尋找更多生活中的四桿機(jī)構(gòu)。鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用，知行結(jié)合，培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力。

四、小結(jié)

學(xué)生利用已學(xué)過的三維設(shè)計(jì)軟件，學(xué)習(xí)新的機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)部分的內(nèi)容，通過小組探究學(xué)習(xí)，在嘗試過程中發(fā)現(xiàn)問題。教師演示解決問題，并給學(xué)生鍛煉的機(jī)會(huì)，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，把時(shí)間交給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了“做中學(xué)，學(xué)中做”的教學(xué)理念。采用分組互評(píng)、老師點(diǎn)評(píng)等評(píng)價(jià)方式，讓學(xué)生交流分享，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，學(xué)生勤于動(dòng)手，課堂氣氛活躍。從整個(gè)教學(xué)任務(wù)情況看，知識(shí)目標(biāo)完全達(dá)到，能力和情感目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，電子表格、電子書、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)等信息化教學(xué)手段，使教學(xué)的各環(huán)節(jié)緊密相連，層層遞進(jìn)，通過多種途徑實(shí)現(xiàn)了對(duì)教學(xué)內(nèi)容的過程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。本課的教學(xué)實(shí)踐證明，信息化的使用在提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和提升學(xué)習(xí)質(zhì)量方面的確有著積極作用。

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（ 作者單位：浙江省海寧市高級(jí)技工學(xué)校）