以慕課與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的機(jī)械CAD制圖教學(xué)方法研究

蒙建國(guó)，于文妍*，王 斌，解文霞

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014010；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014010)

工程圖樣是工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)計(jì)、制造與維修機(jī)器等過(guò)程中必不可少的技術(shù)資料，同時(shí)也是工程界交流技術(shù)思想的語(yǔ)言[1]。以工程教育為導(dǎo)向，培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新思維能力已成為高等教育改革的重要內(nèi)容。機(jī)械制圖與CAD基礎(chǔ)課程是工學(xué)類專業(yè)學(xué)生所必修的一門基礎(chǔ)課程，尤其是機(jī)械CAD制圖基礎(chǔ)課程的實(shí)踐應(yīng)用性強(qiáng)，是對(duì)機(jī)械制圖理論部分教學(xué)過(guò)程的體現(xiàn)，從綜合教育方面角度，更是為工程實(shí)踐型人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，其教學(xué)和學(xué)習(xí)效果的好壞直接影響學(xué)生對(duì)工程領(lǐng)域的認(rèn)知和學(xué)習(xí)興趣。

1 教學(xué)實(shí)踐存在問(wèn)題剖析

在機(jī)械CAD制圖教學(xué)環(huán)節(jié)和改革實(shí)踐中取得成果的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題：

主要表現(xiàn)為學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械CAD制圖制圖主動(dòng)性差，自主學(xué)習(xí)能力較弱，綜合應(yīng)用能力較差。因?yàn)闄C(jī)械CAD制圖課程一般在大一的第二學(xué)期開設(shè)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)完機(jī)械制圖的基礎(chǔ)理論部分，初步明確了課程的學(xué)習(xí)目的，也已經(jīng)具備一定的手工繪圖能力，就是需要將理論部分準(zhǔn)確應(yīng)用到計(jì)算機(jī)繪圖中，進(jìn)一步促進(jìn)教、學(xué)與實(shí)踐的協(xié)調(diào)。

機(jī)械CAD制圖基礎(chǔ)是一種用“圖形”來(lái)表達(dá)各種機(jī)器零部件內(nèi)容的工程語(yǔ)言，工程圖是利用二維平面投影圖表達(dá)三維物體結(jié)構(gòu)形狀，除了學(xué)生具有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣外，還要求學(xué)生在學(xué)習(xí)制圖的過(guò)程中不斷的變換思維方式，即三維—二維—三維相轉(zhuǎn)換在教學(xué)中既需要基本理論知識(shí)的講授，更需要實(shí)踐技能的訓(xùn)練，機(jī)械CAD制圖正是以培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，強(qiáng)化工程實(shí)踐的能力。在教學(xué)中忽略實(shí)踐訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)理論與實(shí)踐相脫節(jié)。在機(jī)械CAD制圖教學(xué)過(guò)程中，課程安排為20學(xué)時(shí)，其中10學(xué)時(shí)為課堂演練教學(xué)，另外10學(xué)時(shí)為計(jì)算機(jī)繪圖練習(xí)，傳統(tǒng)考核過(guò)程以給定圖樣，按規(guī)定比例畫圖，以完成圖樣的正確與否評(píng)定成績(jī)。綜合教學(xué)質(zhì)量管理平臺(tái)中學(xué)生意見反饋中看出，大部分學(xué)生對(duì)學(xué)好機(jī)械CAD制圖的信心很足，但也有一小部分學(xué)生的立體感不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣降低。綜合分析，主要存在的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是教學(xué)過(guò)程單一，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程以“過(guò)”為主，忽略工程實(shí)踐應(yīng)用的重要性，課后學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力較弱。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)完機(jī)械制圖課程后，在計(jì)算機(jī)繪圖環(huán)節(jié)安排教學(xué)和練習(xí)學(xué)時(shí)較少，課后學(xué)生自學(xué)較為盲目，從而使學(xué)生不能很好地將所學(xué)知識(shí)融合應(yīng)用到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐中。

2 以慕課教學(xué)培養(yǎng)工程實(shí)踐型人才是實(shí)現(xiàn)教育計(jì)劃的重要途徑

以國(guó)際最前沿的慕課(MOOCS)-網(wǎng)絡(luò)在線開放課程等體系將工程制圖課程、機(jī)械CAD制圖、工程實(shí)踐與教學(xué)成果等有機(jī)地緊密結(jié)合，突破時(shí)空界限的網(wǎng)絡(luò)在線開放課程為依托，避免學(xué)生出現(xiàn)“課前手中無(wú)、課堂一本書、課后眼過(guò)目”的學(xué)習(xí)習(xí)慣[2]，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力提升培養(yǎng)，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用能力[3]。

建立工程圖教育網(wǎng)，為工程制圖與CAD基礎(chǔ)慕課教學(xué)提供保證。機(jī)械CAD制圖需要以突破時(shí)空界限的網(wǎng)絡(luò)在線開放課程為依托，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)地、自主地學(xué)習(xí)為目的，為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)工程型人才的教學(xué)模式，教育網(wǎng)涵蓋的主要教學(xué)資源包括：工程圖、虛擬模型庫(kù)(以實(shí)體模型為基礎(chǔ))，課件庫(kù)(課堂教學(xué)內(nèi)容)、習(xí)題庫(kù)、習(xí)題答案庫(kù)、模擬試題庫(kù)、教學(xué)日歷、教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、課程介紹和在線討論及答疑等一系列資源庫(kù)的建立，全方位服務(wù)于慕課的在線開放課程。

(1)慕課完全顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)。即將教師在課堂教授的知識(shí)，用網(wǎng)絡(luò)的形式再次傳授給學(xué)生，學(xué)生在任何時(shí)空內(nèi)根據(jù)自己的需要通過(guò)自學(xué)來(lái)完成相應(yīng)課程的學(xué)習(xí)，通過(guò)自己練習(xí)來(lái)消化所學(xué)內(nèi)容，其本質(zhì)就是將面對(duì)面的知識(shí)傳授變?yōu)橥ㄟ^(guò)信息技術(shù)的輔助在課前完成，而學(xué)生的思考和問(wèn)題則在課堂中經(jīng)老師的幫助而完成，也就是課堂時(shí)間教師用來(lái)解答學(xué)生問(wèn)題、改正學(xué)生作業(yè)，討論問(wèn)題，幫助學(xué)生答疑等。這種學(xué)習(xí)形式顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)，形成了“翻轉(zhuǎn)課堂”，但機(jī)械CAD制圖有其特殊性，它是將三維立體進(jìn)行平面化變成二維平面圖，再將二維平面圖變成三維立體圖的過(guò)程，而機(jī)器零件千差萬(wàn)別，樣數(shù)千奇百怪，想去掌握其難度可想而知，對(duì)于空間想象能力差的同學(xué)更是難上加難，通過(guò)與在校學(xué)生和畢業(yè)后工作的學(xué)生多次交流與調(diào)查后發(fā)現(xiàn)這種完全的翻轉(zhuǎn)課堂并不完全符合工程制圖的教學(xué)，因此必須將機(jī)械CAD制圖慕課的資源與傳統(tǒng)的教學(xué)模式形成有機(jī)的結(jié)合，才能達(dá)到更好的教學(xué)效果。

(2)按照慕課體系要求，必須在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中以視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)過(guò)程中針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)中而開展教與學(xué)活動(dòng)的各種教學(xué)資源的有機(jī)組合，開發(fā)的工程圖教育網(wǎng)包含了工程制圖與機(jī)械CAD制圖慕課70%的教學(xué)資源，還需要在視頻錄制、練習(xí)、討論、測(cè)試及學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評(píng)、實(shí)時(shí)解答等教學(xué)支持資源進(jìn)行細(xì)化，形成一個(gè)完整的、強(qiáng)大的工程制圖慕課在線教學(xué)資源庫(kù)，將有效的利用教學(xué)成果，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)起到更大的推動(dòng)作用。

(3)教學(xué)改革的計(jì)劃實(shí)施過(guò)程。

1)課堂教學(xué)視頻錄制。完善網(wǎng)絡(luò)視頻資源，將每堂課的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)完全表述出來(lái)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)一目了然，掌握關(guān)鍵內(nèi)容。

2)制定討論題目及相關(guān)的練習(xí)和習(xí)題參考思路。細(xì)化具體的討論題目，對(duì)每一章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)提出相應(yīng)的針對(duì)性強(qiáng)的問(wèn)題，使學(xué)生能簡(jiǎn)潔明了地了解問(wèn)題。針對(duì)每堂課的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)竟可能地少同時(shí)能體現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)的重要內(nèi)容，并附習(xí)題的答題參考思路，使學(xué)生及時(shí)消化每一章節(jié)的內(nèi)容。

3)制定相關(guān)測(cè)試、定制討論等詳細(xì)辦法。在每一章節(jié)完畢后，制定相關(guān)的測(cè)試題目，以檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，并且能使學(xué)生查缺補(bǔ)漏，對(duì)后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)、提供保障。對(duì)學(xué)生的信息反饋，自學(xué)情況，測(cè)試結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和反饋，實(shí)時(shí)解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題。

在線下教學(xué)過(guò)程中，按照工程實(shí)踐培養(yǎng)目標(biāo)，以機(jī)械零部件或者教學(xué)模具等實(shí)體模型作為教學(xué)過(guò)程中采用的工具之一，開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)繪制的教學(xué)模式，整個(gè)教學(xué)過(guò)程讓學(xué)生切實(shí)明確學(xué)習(xí)目的，學(xué)期末組織知識(shí)競(jìng)賽和考核，同樣以工程機(jī)械等設(shè)備為主，以小組形式區(qū)分部件進(jìn)行拆裝、測(cè)量，并利用計(jì)算機(jī)繪圖，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)和靈活應(yīng)用的培養(yǎng)目標(biāo)，增強(qiáng)學(xué)生測(cè)繪能力、尺規(guī)繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖能力，更培養(yǎng)了學(xué)生良好的學(xué)習(xí)興趣，并以此作為學(xué)期重要考核方式，利于學(xué)生綜合學(xué)習(xí)素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

4)慕課資源與實(shí)踐教學(xué)資源整合。將機(jī)械制圖與CAD基礎(chǔ)的慕課資源與實(shí)踐教學(xué)理念進(jìn)行有機(jī)整合，形成一個(gè)完成的工程教育為導(dǎo)向的機(jī)械CAD制圖教學(xué)體系，使工程制圖教育教學(xué)效果達(dá)到一個(gè)更新高度，使學(xué)生學(xué)到真本領(lǐng)，自信地面對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)和未來(lái)的就業(yè)。

3 總結(jié)

以工程教育為導(dǎo)向，以慕課與工程實(shí)踐教學(xué)整合為過(guò)程，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用工程型人才為目的機(jī)械CAD制圖基礎(chǔ)教學(xué)改革。在傳統(tǒng)教學(xué)模式基礎(chǔ)上，以學(xué)生為主體，網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)為輔助，結(jié)合工程實(shí)踐測(cè)繪，不拘泥于固定的教與學(xué)方式，靈活地展現(xiàn)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)、測(cè)量和制圖能力，將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，為學(xué)生提供一種以工程實(shí)踐訓(xùn)練為背景的創(chuàng)新教育，此方式教學(xué)改革對(duì)促進(jìn)學(xué)習(xí)和教學(xué)過(guò)程均具有重要指導(dǎo)意義，也為未來(lái)工程型人才培養(yǎng)奠定良好基礎(chǔ)。