新時(shí)期中職《機(jī)械CAD》教學(xué)中融入STEM教育理念

紀(jì)麗真

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著社會(huì)高新技術(shù)的不斷大量運(yùn)用，需要學(xué)校大量培養(yǎng)應(yīng)用型人才，機(jī)械CAD教學(xué)中應(yīng)該緊跟時(shí)代進(jìn)行改變和創(chuàng)新。從自身多年從事機(jī)械CAD教學(xué)心得出發(fā)，首先闡述STEM教育理念與機(jī)械CAD教學(xué)的融合，培養(yǎng)出高素質(zhì)綜合型人才;并結(jié)合校企合作開展讓學(xué)生能在在校期間就有機(jī)會(huì)進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)，理論知識(shí)與工程實(shí)際結(jié)合，深刻領(lǐng)悟企業(yè)對(duì)人才的需求與要求，能在今后的工作中很快與企業(yè)對(duì)接，對(duì)學(xué)生專業(yè)技能掌握有較好的激勵(lì)效果。希望能對(duì)中職學(xué)校機(jī)械CAD教學(xué)工作能有所幫助。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? STEM教育理念;綜合型人才;機(jī)械CAD;校企合作

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）35-0052-02

一、傳統(tǒng)教學(xué)方式與現(xiàn)階段機(jī)械CAD教學(xué)的不足與弊端

（一）傳統(tǒng)教學(xué)方式需要變革

師者，傳道授業(yè)解惑也。教師根本職責(zé)是傳道。其一，教師需要引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)，并能開拓創(chuàng)新;其二，教師傳道授業(yè)解惑需要遵循教育和學(xué)習(xí)規(guī)律。長(zhǎng)期以來，我們的教育偏離了傳道的根本，更多精力在授業(yè)和解惑，學(xué)生學(xué)習(xí)變得僵化;教學(xué)方式單一，教師一言堂。當(dāng)今社會(huì)，是信息化飛速發(fā)展的時(shí)代，社會(huì)對(duì)人才的需求也發(fā)生根本性的變化。新時(shí)代，社會(huì)需要有知識(shí)又有技能的人才，教師應(yīng)該嚴(yán)肅認(rèn)真，盡職盡責(zé)，努力變革，改變教育教學(xué)方法已是當(dāng)務(wù)之急。

（二）現(xiàn)階段機(jī)械CAD教學(xué)需要變革

1.CAD課程缺乏系統(tǒng)性

機(jī)械CAD課程涉及機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)等多個(gè)學(xué)科知識(shí)，是一門技術(shù)性較強(qiáng)的專業(yè)學(xué)科，在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)做到實(shí)踐訓(xùn)練和理論基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)并重。然而中職學(xué)校目前機(jī)械CAD教學(xué)依然存在僅注重技能訓(xùn)練，缺乏學(xué)科之間的滲透和橫向聯(lián)系，在整體課程體系設(shè)計(jì)方面也并沒有強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和系統(tǒng)性，機(jī)械CAD課程體系沒有充分體現(xiàn)時(shí)代性。

2.教學(xué)模式落后

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展成為機(jī)械CAD教學(xué)的主要手段，然而對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的機(jī)械CAD教學(xué)來說，計(jì)算機(jī)的各項(xiàng)功能沒有被充分利用;從現(xiàn)代企業(yè)對(duì)工程技術(shù)人員專業(yè)素質(zhì)的要求來看，機(jī)械CAD雖然信息量較大，但是僅掌握這些內(nèi)容是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)企業(yè)的實(shí)際需求的[1]。

3.教學(xué)內(nèi)容陳舊

機(jī)械CAD知識(shí)的更新速度很快。比起幾乎每年都要出新版本的AUTOCAD軟件，機(jī)械CAD課程的教材中職學(xué)?？赡軒啄甓疾粨Q。此外由于教材內(nèi)容沒有和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，課程教學(xué)的內(nèi)容生動(dòng)性不足，這種教材無法提升機(jī)械CAD教學(xué)的質(zhì)量，對(duì)于專業(yè)性較強(qiáng)的知識(shí)學(xué)生根本無法深入學(xué)習(xí)，教學(xué)只是詳細(xì)介紹機(jī)械CAD軟件各種命令，不利于中職學(xué)生的全面發(fā)展[2]。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式及機(jī)械CAD教學(xué)里，教師一言堂傳授新知識(shí)，學(xué)生聽課掌握知識(shí)，練習(xí)完成作業(yè)。即使機(jī)械CAD大賽，也是讓參賽選手抄繪圖紙，比賽的是機(jī)械CAD繪圖速度。學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力缺失，更別說激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，鼓勵(lì)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)，開拓創(chuàng)新。

二、機(jī)械CAD教學(xué)與STEM創(chuàng)新教育教學(xué)理念的融合

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡(jiǎn)稱，STEM教育理念重點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)各個(gè)學(xué)科之間的交叉融合。在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間存在著互相支撐、互相補(bǔ)充、共同發(fā)展的關(guān)系。要了解它們，尤其是它們之間的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)在交互中，在相互的碰撞中，才能實(shí)現(xiàn)深層次的學(xué)習(xí)和理解性學(xué)習(xí)，也才能真正培養(yǎng)學(xué)生各個(gè)方面的技能和認(rèn)知。STEM教育將學(xué)科之間的壁壘打破，把從前學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的過程轉(zhuǎn)化為探究學(xué)科之間相互聯(lián)系的過程。STEM教育教學(xué)理念的教學(xué)是有經(jīng)驗(yàn)可循的，經(jīng)驗(yàn)就是：（1）讓探索發(fā)現(xiàn)成為學(xué)習(xí)的動(dòng)力。（2）教師引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)，盡量放手不管。（3）問題就是答案（你進(jìn)行了什么嘗試，你觀察到什么，你覺得這樣做如何，你是怎么知道的，你覺得為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況等等）[3]。顯然，STEM教育理念尤其適合我們的中職學(xué)生。只有當(dāng)中職學(xué)校老師能將STEM教育理念引入學(xué)科課堂中，才能為學(xué)生的學(xué)習(xí)織出絢麗多彩的畫卷。如何把機(jī)械CAD教學(xué)與STEM教育進(jìn)行完美結(jié)合，就需要教師在機(jī)械CAD教學(xué)中多思考，教學(xué)方法的選用靈活多變，案例選擇、項(xiàng)目提出等多下功夫進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了保證基于STEM教育理念的機(jī)械CAD教學(xué)切實(shí)有效，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅要掌握機(jī)械CAD學(xué)科的知識(shí)和能力，同時(shí)還要提高STEM素養(yǎng)。

（一）平時(shí)課堂中機(jī)械CAD教學(xué)與STEM教育的融合

在機(jī)械CAD學(xué)科中融合STEM教育理念需要教師積極擴(kuò)充與引導(dǎo)，以問題為導(dǎo)向，將課堂交給學(xué)生，在平時(shí)課堂中始終融合STEM理念。如講解圖形編輯命令時(shí)，教師在課前先在學(xué)習(xí)群里發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：在群里發(fā)布一個(gè)軸承座零件的圖片，由學(xué)生自發(fā)組成小組進(jìn)行談?wù)?。任?wù)一，要求學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)繪制軸承座三視圖;任務(wù)二，要求學(xué)生在慕課網(wǎng)站自學(xué)編輯命令，并嘗試?yán)镁庉嬅钤俅瓮瓿奢S承座三視圖。任務(wù)三，對(duì)幾種繪制方法進(jìn)行對(duì)比，要求說明對(duì)比結(jié)果。課堂上，第一，先由學(xué)習(xí)小組展示預(yù)習(xí)任務(wù)的三項(xiàng)作業(yè)：第二，分別請(qǐng)幾位學(xué)生繪制該軸承座三視圖，一個(gè)學(xué)生運(yùn)用先前學(xué)習(xí)的繪圖命令，一個(gè)學(xué)生運(yùn)用復(fù)制命令，一個(gè)學(xué)生運(yùn)用鏡像命令，一個(gè)學(xué)生利用陣列命令，其他同學(xué)當(dāng)場(chǎng)看效果，同時(shí)教師也在學(xué)生繪圖時(shí)發(fā)現(xiàn)他們預(yù)習(xí)時(shí)存在的缺漏，上課時(shí)就能有的放矢地講解今天需要講解的新課;第三，教師講授：經(jīng)過對(duì)比，學(xué)生已然發(fā)現(xiàn)編輯命令的妙處，所以極大程度地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)效果可以提升百倍。教師講授的新課，更多的是解釋重點(diǎn)，比如對(duì)象選擇，比如對(duì)話框中的各個(gè)命令的意義等等，學(xué)生往往不注重對(duì)話框的提示，也不細(xì)細(xì)追究對(duì)話框各選項(xiàng)的意義，而只有真正掌握這些邊邊角角的注意點(diǎn)，才是真正意義上完全掌握這些命令;第四，訓(xùn)練，這是最重要的環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)了這么多編輯命令，如何最迅速完成繪圖，需要懂得選擇最佳命令。比如，一個(gè)圓周上均勻分布十一個(gè)圓，用哪個(gè)編輯命令呢？再如左右對(duì)稱的一個(gè)復(fù)雜形體，又該選用哪個(gè)編輯命令呢？顯然，學(xué)會(huì)運(yùn)用編輯命令不是根本，根本是學(xué)會(huì)選擇編輯命令，最快又準(zhǔn)確地完成繪圖。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，各種編輯命令的運(yùn)用速度大不相同，而且繪制的方法變得多種多樣，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與積極性。課后，教師布置作業(yè)，再次鞏固課內(nèi)知識(shí)，作業(yè)分成三個(gè)等級(jí)——初級(jí)，中級(jí)，高級(jí)。學(xué)生根據(jù)個(gè)人掌握程度完成作業(yè)，以提高命令的熟練度，提高制圖速度。

這就是STEM理念在平時(shí)教學(xué)中的融合。教師善于提出問題，學(xué)生積極配合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中找到樂趣，興趣是一切學(xué)習(xí)的根源。在這種由教師提出問題，學(xué)生主動(dòng)查閱相關(guān)資料、設(shè)計(jì)方案、解決問題的過程中，學(xué)生不僅能掌握機(jī)械CAD學(xué)科的知識(shí)，而且學(xué)生的綜合能力和STEM綜合素養(yǎng)都會(huì)有質(zhì)的提升，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的同時(shí)也為高素質(zhì)人才的培養(yǎng)打下了基礎(chǔ)。

（二）課程結(jié)束大考核

機(jī)械CAD課程安排課時(shí)是一個(gè)學(xué)年，在課程結(jié)束前兩周是這樣安排的：每個(gè)班級(jí)分成兩個(gè)小班，一個(gè)小班到企業(yè)實(shí)踐一周（校企合作），一個(gè)小班結(jié)合STEM素養(yǎng)理念，完成一個(gè)綜合任務(wù)。這個(gè)任務(wù)就是拆裝臺(tái)虎鉗，測(cè)繪，最后用機(jī)械CAD繪制完成臺(tái)虎鉗的零件圖及裝配圖（STEM素養(yǎng)的綜合測(cè)評(píng)）。一周后小班交換任務(wù)。

學(xué)校里有鉗工實(shí)訓(xùn)室，部分舊的臺(tái)虎鉗已經(jīng)換新，這部分就成為我們的實(shí)驗(yàn)品。學(xué)生自由組合六人學(xué)習(xí)小組，最后完成任務(wù)時(shí)每個(gè)同學(xué)必須有一套圖紙。

任務(wù)一，完全拆開臺(tái)虎鉗，拆分出各個(gè)零件。

任務(wù)二，對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行測(cè)繪，學(xué)生需要測(cè)量零件的所有尺寸，并手工繪制零件視圖（必要時(shí)需要采用各種視圖，剖視圖或斷面圖及其他表示方法正確完整表達(dá)零件）并標(biāo)注尺寸。

任務(wù)三，機(jī)械CAD完成零件圖。利用機(jī)械CAD繪制的零件圖要求完整合理清晰，內(nèi)容包括：（1）需要一組圖形正確、完整、清晰地表達(dá)零件;（2）需要正確、完整、清晰、合理地標(biāo)注出組成零件各形體的大小及其相對(duì)位置尺寸;（3）需要技術(shù)要求，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、熱處理及其他特殊要求等。

任務(wù)四，重裝臺(tái)虎鉗，學(xué)生需要借鑒鉗工實(shí)訓(xùn)室里裝好的臺(tái)虎鉗，重新組裝臺(tái)虎鉗。

任務(wù)五，完成臺(tái)虎鉗裝配圖。機(jī)械CAD繪制臺(tái)虎鉗裝配圖。內(nèi)容包括：（1）一組視圖，采用各種表達(dá)方式準(zhǔn)確完整、清楚簡(jiǎn)便地表達(dá)臺(tái)虎鉗工作原理、結(jié)構(gòu)、零件之間的裝配關(guān)系、連接方式和零件的主要結(jié)構(gòu)形狀等;（2）尺寸標(biāo)注，裝配圖上應(yīng)注出臺(tái)虎鉗有關(guān)規(guī)格、安裝、外形、配合和連接方式等方面的尺寸;（3）技術(shù)要求，用文字或符號(hào)來說明臺(tái)虎鉗的性能、裝配和使用等方面所必需滿足的技術(shù)條件;（4）零件的序號(hào)、明細(xì)欄和標(biāo)題欄。

學(xué)生需要完成的這項(xiàng)任務(wù)是綜合任務(wù)，對(duì)于中職生讓他們繪制零件圖尚可，若還需完成裝配圖對(duì)他們而言是個(gè)難題，他們需要查閱相關(guān)資料，利用信息化資源搜索與臺(tái)虎鉗有關(guān)的信息，同時(shí)要求深刻領(lǐng)悟臺(tái)虎鉗的工作原理，部件之間的裝配原理等等以及公差與配合、連接方式等知識(shí)。當(dāng)學(xué)生完成這項(xiàng)任務(wù)之后，他們對(duì)曾經(jīng)學(xué)過的知識(shí)，包括機(jī)械制圖、公差與配合、機(jī)械原理、機(jī)械CAD等基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)能夠有更多思考、體會(huì)與領(lǐng)悟，對(duì)所學(xué)知識(shí)能相互連接，融會(huì)貫通。這也是STEM教育理念的精髓。

（三）校企合作，STEM理念再升華

我校與廈門匯識(shí)科技咨詢有限公司校企合作，匯識(shí)科技咨詢公司是Autodesk授權(quán)培訓(xùn)服務(wù)及考試中心，Autodesk福建教育行業(yè)總代理。機(jī)械CAD課程結(jié)束前兩個(gè)星期，學(xué)生分成兩個(gè)小班，一個(gè)小班在校進(jìn)行拆裝臺(tái)虎鉗，繪制臺(tái)虎鉗零件圖及裝配圖，而另一個(gè)小班由教師帶隊(duì)到匯識(shí)公司進(jìn)行機(jī)械CAD培訓(xùn)，提升專業(yè)能力。第一，學(xué)生按照企業(yè)上班下班時(shí)間，不遲到不曠工，學(xué)習(xí)企業(yè)人員嚴(yán)格遵守企業(yè)規(guī)章制度，培養(yǎng)崗位意識(shí)與責(zé)任感;第二，接觸企業(yè)，深刻體會(huì)企業(yè)對(duì)人才的需求，包括職業(yè)道德、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、待人接物、個(gè)人素養(yǎng)等等，看到差距才會(huì)努力追求進(jìn)步;第三，參與繪制企業(yè)實(shí)際工程圖紙，真正體會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致制圖態(tài)度的重要性，同時(shí)速度、效率也是硬核，學(xué)生必須努力提高繪圖速度，才能滿足企業(yè)的實(shí)際需求;第四，在繪制工程實(shí)例的過程中，迅速提高學(xué)生讀繪零件圖和裝配圖的能力，為將來走上崗位打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

為期一周的校企合作實(shí)踐，學(xué)生收獲頗豐，不僅將在校期間學(xué)到的機(jī)械專業(yè)學(xué)科專業(yè)知識(shí)在企業(yè)中得到運(yùn)用，機(jī)械CAD技能也得到最大限度的提升，同時(shí)更深刻領(lǐng)悟社會(huì)對(duì)人才的要求，從而明確努力奮斗的重要性，為今后的努力找到方向。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，社會(huì)的不斷發(fā)展，國(guó)家和社會(huì)需要的是綜合型應(yīng)用型人才，對(duì)學(xué)校教學(xué)提出了較高的要求。傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求。為適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)綜合性人才的需求，在機(jī)械CAD教學(xué)中時(shí)刻貫穿STEM教育理念，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱知識(shí)，在機(jī)械CAD的學(xué)習(xí)中時(shí)刻結(jié)合機(jī)械專業(yè)各學(xué)科知識(shí)，相互交叉融合，豐富機(jī)械CAD的教學(xué)內(nèi)容，并通過校企合作、促進(jìn)機(jī)械CAD實(shí)踐等等方式來提高機(jī)械CAD的教學(xué)效果，從而促進(jìn)中職院校機(jī)械專業(yè)的發(fā)展，并且為社會(huì)培養(yǎng)出優(yōu)秀的技能型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊暉.淺談中職機(jī)械CAD教學(xué)中信息化技術(shù)的運(yùn)用：以搖臂的繪制為例[J].職業(yè)，2018（35）：99-100.

[2]羅永華.CAD/CAM一體化在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的有效應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2018，35（11）：75-77，82.

[3][美]826全美.基于課程標(biāo)準(zhǔn)的STEM教學(xué)設(shè)計(jì)：有趣有料有效的STEM跨學(xué)科培養(yǎng)教學(xué)方案[M].林悅，譯.中國(guó)青年出版社，2018-03.

◎編輯 司 楠