淺析信息化教學及在中職“機械制圖”課程中的應用

(天津市勞動保障技師學院，天津 300162)

一、信息化教學概述

(一)教育信息化

教育信息化是指在教育領域全面深入地運用現(xiàn)代信息技術來進行教育改革和發(fā)展的過程。其技術特點是數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和多媒體化，基本特征是開放、共享、交互、協(xié)作。教育信息化是國家信息化的重要組成部分，對轉(zhuǎn)變教育思想和觀念、深化教育改革、提高教育質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有深遠意義。

(二)教學信息化與信息化教學

教學信息化是教育信息化的主要內(nèi)容，是在信息教育理念指導下充分利用信息技術改革教學、提高教學質(zhì)量和效能的過程。教學信息化的內(nèi)容是開展信息化教學。

信息化教學是與傳統(tǒng)教學相對而言的現(xiàn)代教學的一種表現(xiàn)形態(tài)，它是在現(xiàn)代教學理念指導下，重視現(xiàn)代信息技術在教學中的作用，充分利用現(xiàn)代教育技術手段，應用現(xiàn)代教學方法，調(diào)動多種教學媒體、信息資源，構建良好的教學與學習環(huán)境，在教師組織和指導下，充分發(fā)揮學生主動新、積極性、創(chuàng)造性，使學生能夠真正成為知識、信息的主動構建者，從而達到良好的學習效果。

(三)信息化教學設計

信息化教學設計是充分利用現(xiàn)代信息技術和信息資源，科學安排教學過程的各個環(huán)節(jié)和要素，為學習者提供良好的信息化學習條件，實現(xiàn)教學過程全優(yōu)化的系統(tǒng)方法。在形式上，它不僅僅是傳統(tǒng)意義上的教案，而是為促進學習，依據(jù)學習者特征和學習需要，將學習資源、學習環(huán)境與信息技術有效融合，以達到過程最優(yōu)化而編制的教與學的實施方案，它通常是包含教學情景問題定義、教學活動設計規(guī)劃、教學課件及多媒體網(wǎng)絡資源的教學設計單元包。

(四)理論基礎

信息化教學設計是建立在建構主義理論基礎之上，構建主義核心要義即以學生為中心，強調(diào)學生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學知識的主動構建。與其相適應的教學模式為：“以學生為中心，在整個教學過程中教師起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情境、協(xié)作、會話等學習環(huán)境要素充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達到使學生有效地實現(xiàn)對當前所學知識的意義構建的目的。構建主義認為，知識是在一定的學習環(huán)境下獲得的，這個環(huán)境通常包括情境、協(xié)作、交流和意義構建四個部分。同樣，在信息化教學設計過程中，我們也應該遵照這四個部分努力創(chuàng)設良好的學習環(huán)境。

二、傳統(tǒng)教學與信息化教學對比

(一)教學手段方面

表1 信息化教學手段與傳統(tǒng)教學手段對比

(二)教學資源方面

表2 信息化教學資源與傳統(tǒng)教學資源對比

(三)教學模式方面

表3 信息化教學模式與傳統(tǒng)教學模式對比

三、傳統(tǒng)《機械制圖》課程教學的弊端

(一)機械制圖課程的地位及教學要求

機械制圖是中等職業(yè)技術學校機械類專業(yè)學生必修的一門重要專業(yè)技術基礎課程。重要性體現(xiàn)在其研究對象是識讀和繪制機械圖樣，無論是在設計零件環(huán)節(jié)還是在加工、裝配、檢驗環(huán)節(jié)都需要以機械圖樣為依據(jù)；技術性體現(xiàn)在相對于文化類課程，機械制圖課程的專業(yè)性較強；基礎性說的是學習該課程，能為學生后續(xù)學習其他專業(yè)性較強的課程打下一定的知識基礎。

機械制圖的教學要求是學生通過學習制圖基本規(guī)定和正投影法，培養(yǎng)其空間想象能力和識讀、繪制機械圖樣的能力，并最終能夠讀懂中等較復雜零件圖和裝配圖，繪制一般零件圖和簡單裝配圖。

(二)傳統(tǒng)機械制圖課程課堂教學的弊端

傳統(tǒng)課堂教學過程中，教師是主角，學生是配角，教師作為知識的施與者通過講授法將知識傳遞給學生，學生被動聽課，缺乏主動探究知識的過程。尤其對于中職學生，他們普遍基礎較差，缺乏空間想象能力，制圖過程中還未系統(tǒng)建立起由圖想物、由物想圖的轉(zhuǎn)換思維。過去學生接觸的圖樣多是平面圖樣，對于立體圖樣難以理解和掌握，產(chǎn)生一定的畏難情緒。加之缺乏現(xiàn)代信息技術手段和資源，教師只能利用傳統(tǒng)掛圖將圖樣展示給學生，缺乏圖物相互轉(zhuǎn)換的動態(tài)過程，學生自然覺得課程難度較大，不易學會。

四、機械制圖課程信息化教學手段的應用

(一)利用手機移動端課程平臺，完成課前預習環(huán)節(jié)

隨著信息技術的發(fā)展，網(wǎng)絡課程平臺例如人人通、藍墨云班課等相繼出現(xiàn)，通過使用這類應用，學生即可完成課前預習環(huán)節(jié)。以藍墨云班課為例，教師可以在手機中下載該應用并創(chuàng)建自己的班課，系統(tǒng)將自動生成班課邀請碼，教師將邀請碼告知學生，學生下載并安裝藍墨云班課，注冊賬號即可加入班課。通過藍墨云班課系統(tǒng)，教師可以發(fā)布預習通知、批閱預習報告、整理學生在預習過程中集中出現(xiàn)的問題；學生可以提前瀏覽課件、觀看微課視頻、教學動畫等，完成課前預習和課前測驗。通過這種手段，不僅拓展了學生的學習空間和時間，也實現(xiàn)了不同層次學生的個性化、差異化學習。

(二)利用繪圖軟件輔助教學，提升學生空間想象能力

目前市面上常用的機械繪圖軟件有Auto CAD、Pro/E、 UG、 Solidworks等，這些繪圖軟件不僅具有強大的三維實體造型功能，還能模擬裝配過程及創(chuàng)建二維工程圖樣，因此在課堂教學活動中，我們可以充分利用軟件中3D建模及2D制圖模塊來輔助教學。例如在講到零件圖時，教師在建模模塊中可根據(jù)教學需要快速設計創(chuàng)建各種形狀結構的3D零件模型；在制圖模塊中則可快速把設計好的3D零件模型直接轉(zhuǎn)換為2D工程圖樣，在軟件中教師可隨時修改3D零件模型，當3D零件模型改變時，2D工程圖樣也隨之改變。繪圖軟件提升了教學的直觀性，與傳統(tǒng)教具相比，通過在課堂上操作軟件并呈現(xiàn)給學生，學生能更加直觀地看到由物體到圖形的轉(zhuǎn)換過程，豐富了學生在視覺上的體驗，提升了學生的空間想象能力。

(三)利用動畫、視頻、微課、仿真軟件等數(shù)字化教學資源，豐富教學內(nèi)容的展示形式

在多數(shù)情況下，機械制圖課程是較難理解的，一些知識點內(nèi)容既抽象又復雜，很難在常規(guī)教學中講清楚，所以就需要教師合理配合課程，利用動畫、視頻、微課等形式將知識點內(nèi)容呈現(xiàn)出來。這種形式不僅能激發(fā)學生的學習興趣、提升學習效率，也幫助學生更好更快地理解知識點。

以采用動畫技術演示綜合型組合體軸承座的作圖方法及步驟為例，軸承座分為五部分組成，分別是底板、圓筒、支撐板、肋板和凸臺，用五種不同的顏色表示這五部分。首先用形體分析法將軸承座形體分解；弄清楚各部分的形狀結構、相對位置關系、組合形式及相鄰表面連接關系；按照各部分的主次和相對位置關系通過動畫逐個畫出它們的投影，最好能將畫圖步驟歸納為幾句簡單易懂的口訣，以便于學生掌握，如“先基準，后輪廓；先關鍵，后其他；三個視圖一起畫”。這幾句口訣可使學生很容易地記清：先畫基準線，包括長寬高三個方向的基準以及對稱中心線、軸線等，再畫輪廓線；先畫處于關鍵位置的那個基本體，如先畫底板、圓桶、支撐板，再在其視圖的基礎上按照方位對應關系畫出其他各部分如肋板、凸臺的的各個視圖。

圖1 軸承座三視圖

以采用動畫技術演示切割型組合體導向塊的作圖方法及步驟為例，在進行教學時建議將形體分析發(fā)與面形分析法有機結合起來對組合體進行分析，因為切割型組合體的形成過程本身就是基本體通過若干次切割或者鉆孔形成的。導向塊在未切割前是一個長方體，經(jīng)過逐一切割三個四棱柱而形成了導向塊。首先要直觀地判斷導向塊是由哪類基本體通過哪幾次切割而形成的；再分析每次是由哪種面進行切割的，切口平面在各個視圖中的投影是怎樣的，等等。這樣把面形分析法與形體分析法結合起來，能充分發(fā)揮面形分析法的優(yōu)勢，便于快速畫出導向塊三視圖。

在眾多數(shù)字化教學資源中，除動畫外，微課也是使用較頻繁的一種形式。通常情況下，微課用于課前的任務環(huán)節(jié)，當然也可用于課中授課環(huán)節(jié)，具體應根據(jù)教學設計而確定微課在本節(jié)課中出現(xiàn)的位置和作用。作為學生自學的重要資料，微課主要起到突出重點突破難點的一個作用。

以根據(jù)組合體兩視圖，補畫第三視圖為例，學生在做這類題型時，出現(xiàn)錯漏的情況較多，究其原因其實是讀組合體視圖能力欠缺，對作圖方法及步驟沒有深刻理解體會。如果教師根據(jù)學生出現(xiàn)的錯誤情況進行整體匯總分類、分析錯誤原因并進行修正，以微課的形式展示給學生，學生可以觀看微課視頻，聆聽語言講解，得到更有針對性的指導。

(四)利用VR、AR、可穿戴設備，創(chuàng)設真實的教學情境

VR、AR、可穿戴設備是非常新的技術，隨著技術的不斷完善，現(xiàn)在已經(jīng)進入了教育領域。它們在教育中的應用場景非常多，可以很好的服務教學，教師應用得當，可以創(chuàng)新出新的教學方法。

比如利用VR設備為學生創(chuàng)設真實的情景，提供在正常教學過程中無法實現(xiàn)的教學環(huán)境。在機械制圖由物繪圖的過程中，尤其繪制零件圖和裝配圖時，由于零件、部件或機器形狀結構較復雜，學生如果沒有真正觀察和測繪過，往往很難繪制出其圖樣。所以，應用VR技術，利用虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)設學生在實訓場觀察和測繪零件的過程，便于學生體驗到由物繪圖的教學過程，同時增加了課堂趣味性，有效激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)造力。

(五)利用二維掃碼技術，突破傳統(tǒng)教學評價反饋形式

傳統(tǒng)的教學評價反饋形式往往采用紙質(zhì)調(diào)查問卷的形式進行，由于需要人工統(tǒng)計，所以會花費一定的時間和耗費一定的人力。而當今信息化時代為我們提供了更加簡潔便利的問卷形式，我們可利用調(diào)查問卷網(wǎng)站創(chuàng)建一份調(diào)查問卷，在網(wǎng)站上自動生成二維碼，學生通過手機掃描二維碼進入移動端界面填寫問卷并提交，教師在后臺可實時看到問卷結果，軟件還能自動分析問卷結果，發(fā)現(xiàn)學生集中出現(xiàn)的問題，便于教師了解學生對知識的了解掌握情況，這種評價方式，增強了教學評價的時效性和統(tǒng)計性。

掌握信息化教學手段，是每一位教師應該具備的職業(yè)素養(yǎng)，也是新時代對每一位教師提出的職業(yè)要求。信息化教學使教學形式更加多樣，教學資源更加豐富，開拓了學生視野，提高了教學質(zhì)量，是教育發(fā)展的必然趨勢。隨著信息技術的不斷發(fā)展和課程改課的不斷推進，信息化教學手段對《機械制圖》教學的促進作用也會越來越明顯。