翻轉(zhuǎn)課堂模式下三維CAD軟件在機械制圖中的教學(xué)研究

張鳳敏

摘要：本文分析了三維CAD軟件的發(fā)展對機械制圖課程的影響，介紹了翻轉(zhuǎn)課堂模式下如何應(yīng)用三維CAD軟件輔助機械制圖“教”與“學(xué)”中的改革研究。根據(jù)目前應(yīng)用型大學(xué)對高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要，將三維CAD引入機械制圖的課程翻轉(zhuǎn)課堂，對優(yōu)化課程體系、豐富教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)質(zhì)量起到了重大作用。同時對提高學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力和工程意識起到重要作用。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；機械制圖；自主學(xué)習(xí)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）07-0195-02

機械制圖是研究如何用圖樣確切地表達機械的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工作原理和技術(shù)要求的一門學(xué)科。機械制圖的學(xué)習(xí)是逐步學(xué)生空間想象力的過程，但是卻存在教學(xué)過程枯燥，積木教具笨重等問題。傳統(tǒng)的機械制圖教學(xué)方法以及教學(xué)模式以及漸漸地不能滿足新時代人才培養(yǎng)的需要。

在“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式”下，學(xué)生在宿舍或者家中用三維CAD軟件建模，學(xué)生能更加直觀、清晰地看懂投影過程并完成當(dāng)堂的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而在課堂上通過老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間互動，包括答疑解惑、知識的運用等來完成課業(yè)的學(xué)習(xí)。這種方式下學(xué)生參與感強烈，學(xué)習(xí)興趣濃厚?；贑AD建模的機械制圖翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)符合設(shè)計要求和工藝要求的造型方法，對培養(yǎng)大學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實際工程意識的能力有重大意義。

一、翻轉(zhuǎn)課堂的特點

1.重構(gòu)教學(xué)流程?！胺D(zhuǎn)課堂”對學(xué)生的學(xué)習(xí)流程進行了重構(gòu)。傳統(tǒng)的教學(xué)流程是在課堂完成課程的學(xué)習(xí)，課下完成課程內(nèi)容的吸收。而翻轉(zhuǎn)課堂模式下，學(xué)生課下完成課程的學(xué)習(xí)，在課堂上通過與教師以及其他學(xué)生的交流，完成課程內(nèi)容的消化吸收。教師能夠提前了解學(xué)生學(xué)習(xí)中的困惑點，能在課堂上給予有效的輔導(dǎo)，提高學(xué)習(xí)效率。

2.學(xué)習(xí)方式多樣化。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)下，學(xué)生課下可以通過觀看微視頻來完成內(nèi)容的學(xué)習(xí)。而微視頻短小精悍，便于利用零碎時間來學(xué)習(xí)，也可隨時隨地學(xué)習(xí)，并且易于傳播。

二、翻轉(zhuǎn)課堂模式下三維建模在教學(xué)中的實踐應(yīng)用

1.三維CAD軟件在截交線、相貫線“教”與“學(xué)”中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的截交線、相貫線教學(xué)中，教師一般是利用掛布或堆積積木的方式講解，掛布教學(xué)對初學(xué)的學(xué)生來說，很難對假象的剖切面形成直觀的印象，堆積積木效果雖好，但是卻增加教師上課的負擔(dān)及增加教學(xué)成本。在翻轉(zhuǎn)課堂模式下，在這一章節(jié)的講解中，學(xué)生課前或者當(dāng)堂建立相應(yīng)的三維模型，利用三維軟件的切除功能，將零件在任意平面位置切除，形成假象的剖切面，學(xué)生自己動手調(diào)整和拖動視圖位置以及剖切的位置，能更加直觀地看到假象截面截取模型所形成的交點，學(xué)生更容易理解截交線、相貫線相關(guān)內(nèi)容。

2.三維CAD軟件在組合體“教”與“學(xué)”的應(yīng)用。我們在教學(xué)中常用的組合體教學(xué)方法有“形體分析法”和“線面分析法”。這一章節(jié)中，學(xué)生可以分別將各部分結(jié)構(gòu)建立模型，利用三維CAD軟件給模型的不同表面添加不同顏色，結(jié)合視口的四視圖功能以及特征隱藏的功能，可以逐步將各部分顯示、疊加，學(xué)生通過自己動手建模，能很生動、形象地將該方法理解透徹，提高教學(xué)效率，這也可以極大地吸引學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的注意力。

3.三維軟件在表達方法中“教”與“學(xué)”的應(yīng)用。在零件的表達方法章節(jié)中，初學(xué)者一般很難準確地想象假象剖切后的形體。利用三維軟件的剖切或者斷面功能，可以將零件在任意位置剖切開，并且可以動態(tài)修改剖切面的位置參數(shù)，對比不同切割位置得出的剖面圖，學(xué)生自己去選擇不同的剖切進行剖切，教師之后講解學(xué)生在不同剖切位置剖切的優(yōu)缺點，這樣能達到更好的教學(xué)效果。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下機械制圖發(fā)展方向

隨著本校測繪實驗室的建立和完善，我校逐步形成將計算機繪圖、測繪、徒手繪圖、尺規(guī)繪圖融為一體的機械制圖教學(xué)模式。在這一教學(xué)模式的發(fā)展下，我校近年來連續(xù)幾屆獲得“高教杯”制圖大賽的一等獎、二等獎！

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新的教學(xué)理念和教學(xué)手段，不但可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，也可以發(fā)展更為靈活的考核方式。通過筆者研究，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下機械制圖的發(fā)展方向主要包括：

1.三維CAD輔助學(xué)習(xí)與教學(xué)。將三維CAD軟件融合在翻轉(zhuǎn)課堂模式下的機械制圖“教”與“學(xué)”中，不但可以加強加機械制圖教學(xué)質(zhì)量，并且可以帶動其他機械相關(guān)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，為培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展所需人才做鋪墊。

2.加強徒手繪圖訓(xùn)練。徒手繪圖在設(shè)計交流階段以及一些現(xiàn)場測繪時經(jīng)常被使用到。徒手繪圖要求有較高的對空間想象能力，是工程技術(shù)人員必備的技術(shù)能力，也是目前教學(xué)改革模式下非常重要一項手段。

3.開設(shè)測繪實踐。建立測繪實驗室，開設(shè)相關(guān)測繪實驗，培養(yǎng)學(xué)生對機械零部件的認知度以及動手能力。

4.微課教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)與微課息息相關(guān)，微課不但可以滿足個性化人才自主學(xué)習(xí)的需求，并且公開網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，有利于不同大學(xué)之間的溝通和各個學(xué)科之間的建設(shè)。

四、總結(jié)

將翻轉(zhuǎn)課堂模式下將三維CAD軟件引入機械制圖的教學(xué)，為機械制圖的教學(xué)帶來新的機遇與發(fā)展。學(xué)生自主學(xué)習(xí)三維CAD軟件可以很好地輔助機械制圖課程的理解，能更加透徹地理解教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效率，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)積極性、提高形體構(gòu)思能力和空間想象能力以及工程意識能力都有很大的幫助。教學(xué)結(jié)果證明將三維CAD軟件融入機械制圖教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革思路，應(yīng)該繼續(xù)深入探討和實踐。

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Abstract：This paper analyzes the influence of the development of 3D CAD software on the course of mechanical drawing，and introduces the application of 3D CAD software to the reform of "teaching" and "learning" in mechanical drawing. According to the current needs of high-quality personnel training in applied universities，the introduction of three-dimensional CAD mechanical drawing of the flipped classroom has played a significant role in optimizing the curriculum，enriching the teaching content and improving the teaching quality. At the same time，it plays an important role in the improvement of the students ' practical ability，innovation ability and engineering consciousness.

Key words：Flipped Classroom；Mechanical Drawing；self-directed learning