基于三維建模軟件下的啟發(fā)式教學(xué)法在工程制圖課程中的探索與應(yīng)用

趙珍 戚丹 陸靜 馬琳

摘 要：工程制圖作為我國(guó)工科大學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，目前存在授課方式單一、效率低、無法顧全不同知識(shí)水平的學(xué)生，學(xué)生對(duì)復(fù)雜體往往難以理解等問題。本文將以啟發(fā)式教學(xué)法為教學(xué)手段，以三維建模軟件為輔助工具，介紹關(guān)于對(duì)《工程制圖》課程教學(xué)的探索與應(yīng)用。主要內(nèi)容有：對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理分組以提高學(xué)習(xí)效率;利用三維建模軟件建立相應(yīng)模型進(jìn)行輔助教學(xué)以促使學(xué)生理解;選用啟發(fā)式教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生興趣和加深學(xué)生記憶效果;將課上的重點(diǎn)內(nèi)容和課后較難習(xí)題錄制成小視頻建設(shè)成庫(kù)以解決傳統(tǒng)課后答疑的局限性。

關(guān)鍵詞：工程制圖;工科;PBHT;三維建模

Abstract：Engineering drawing is a required basic technical course for college students of engineering in China.At present，there are many problems，such as single teaching method，low efficiency，inability to take into account students with different levels of knowledge，and students' difficulty in understanding complex objects.This paper will introduce the exploration and application of the course teaching of engineering drawing by using heuristic teaching method and 3d modeling software.The main content includes：to carry on the reasonable grouping to the student to improve the study efficiency;Three-dimensional modeling software is used to establish the corresponding model for teaching to promote students' understanding;Adopt heuristic teaching method for teaching，improve students' interest and deepen students' memory effect;In order to solve the limitation of traditional after-class question-answering，the key content in class and the difficult problems after class are recorded into a small video.

Key words：engineering drawing;engineering;PBHT;3d modeling

1 啟發(fā)式教學(xué)法簡(jiǎn)介

啟發(fā)式教學(xué)（Problem Based Heuristic Teaching，PBHT），就是根據(jù)教學(xué)目的、內(nèi)容、學(xué)生的知識(shí)水平和知識(shí)規(guī)律，運(yùn)用各種教學(xué)手段，采用啟發(fā)誘導(dǎo)辦法傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力，使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，以促進(jìn)身心發(fā)展。在這種教學(xué)方法下，學(xué)生主動(dòng)參與到課堂教學(xué)中去，不再是單純的“教師教—學(xué)生學(xué)”的被動(dòng)模式，如此一來，便可以使得學(xué)生上課積極性大大提高，對(duì)課堂上的知識(shí)點(diǎn)也更為記憶深刻，從而在活躍課堂氛圍的同時(shí)提高班級(jí)整體學(xué)習(xí)效果。

2 工程制圖課程特點(diǎn)

工程制圖作為我國(guó)工科大學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，這門課程主要是學(xué)習(xí)如何根據(jù)投影的基本知識(shí)，將所想象的建筑形體，在圖紙上用二維或三維圖形準(zhǔn)確表達(dá)出來。同時(shí)通過正確閱讀和理解工程圖紙，培養(yǎng)學(xué)生的空間形象思維能力、工程基本素質(zhì)和創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計(jì)能力。

目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，《工程制圖》教學(xué)主要面臨以下問題：（1）《工程制圖》課往往設(shè)置在低年級(jí)，學(xué)生缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和工程觀念，在教學(xué)中沿用傳統(tǒng)的教材、教學(xué)計(jì)劃和模式相對(duì)固化，學(xué)生的圖形表達(dá)、實(shí)踐能力及工程意識(shí)的培養(yǎng)欠缺;（2）教學(xué)內(nèi)容的授課方式單一、效率低、無法顧全不同知識(shí)水平的學(xué)生，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、解決問題能力、創(chuàng)新能力和工程意識(shí)的培養(yǎng)與提高。（3）課程對(duì)于學(xué)生的空間形象思維能力要求較高，遇到較為復(fù)雜的立體，傳統(tǒng)教學(xué)法便難以幫助學(xué)生理解掌握這部分知識(shí)。（4）由于各專業(yè)教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，工程制圖授課學(xué)時(shí)逐年縮減，造成了教師不得不在更少的學(xué)時(shí)下卻要完成比以往更多教學(xué)內(nèi)容的情況。結(jié)果往往是課后輔導(dǎo)費(fèi)時(shí)且效果不好。

本文主要介紹啟發(fā)式教學(xué)法在工程制圖課程教學(xué)的探索與應(yīng)用。

3 教學(xué)方法的探索與應(yīng)用

以工程制圖課程中《基本體的投影及表面上的點(diǎn)》這一小節(jié)為例，通過以下教學(xué)實(shí)施過程，在課堂上將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提升課堂效果。具體實(shí)施步驟如下：

（1）對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，將參加學(xué)習(xí)的學(xué)生以4-6人分為一組，以小組為單位進(jìn)行課堂討論。小組組長(zhǎng)由小組成員按照課次輪流擔(dān)任，主要負(fù)責(zé)課堂討論的組織和紀(jì)律維持，提高學(xué)習(xí)效率。

（2）利用三維建模軟件建立所需基本體，向同學(xué)們進(jìn)行展示并開展教學(xué)活動(dòng)。這種展示方法和傳統(tǒng)實(shí)體模型展示相比有較多優(yōu)點(diǎn)，首先，它可供各組同學(xué)同時(shí)觀看各基本體的投影情況且觀察角度相同，避免出現(xiàn)不同方向的學(xué)生看到不同結(jié)果的情況，節(jié)約了傳統(tǒng)教學(xué)中輪流觀看模具的時(shí)間;其次，對(duì)于較為復(fù)雜的切割體和疊加體，教師可以很快時(shí)間內(nèi)建立好模型，并可以直觀地向?qū)W生們演示其形成過程，利用軟件中的剖切功能，還可以向?qū)W生展示復(fù)雜體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有利于學(xué)生理解。此外，將習(xí)題中的復(fù)雜體建立立體模型，然后將其各個(gè)方向投影的動(dòng)態(tài)視頻加入電子資源習(xí)題庫(kù)中，可以方便課下所有同學(xué)的自主學(xué)習(xí)，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的同時(shí)大大節(jié)省了教師課后答疑的時(shí)間。

（3）啟發(fā)式教學(xué)法的應(yīng)用。在《基本體的投影及表面上的點(diǎn)》這一小節(jié)中，關(guān)鍵內(nèi)容的教學(xué)有以下三個(gè)部分：

①基本體按其表面的幾何性質(zhì)可分為平面立體和曲面立體，其中平面體介紹棱柱體和棱錐體;曲面體介紹圓柱體、圓錐體和球體。各小組成員對(duì)熒幕顯示的各基本體三維模型進(jìn)行三視圖投影特點(diǎn)歸納，探討總結(jié)出各自的投影特點(diǎn)，以棱柱體為例，棱柱體的三視圖投影特性為“兩個(gè)矩形和一個(gè)多邊形”，如圖1～圖2所示。這種教學(xué)法不但能提高學(xué)生對(duì)課程的興趣，還可以加深學(xué)生對(duì)本節(jié)課程知識(shí)的記憶效果。

②根據(jù)習(xí)題中的已知條件和總結(jié)的基本體投影特點(diǎn)，繪制出習(xí)題中的基本體三視圖。并將知識(shí)點(diǎn)延伸到簡(jiǎn)單的疊加體和切割體。如圖3所示為三棱柱和四棱柱前后方向的模型，圖4為該模型所對(duì)應(yīng)的的三視圖。

（4）課后作業(yè)的批改和問題反饋。將本節(jié)課關(guān)鍵內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)的講解錄制成幾分鐘的短視頻，供基礎(chǔ)功薄弱的學(xué)生進(jìn)行課下學(xué)習(xí)和考前的復(fù)習(xí)。同時(shí)將習(xí)題冊(cè)中較為復(fù)雜的形體建成三維模型，并錄制講解視頻，將其加入習(xí)題庫(kù)中。

4 結(jié)論

工程制圖課程是我國(guó)工科大學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及知識(shí)面多，應(yīng)用范圍廣，對(duì)學(xué)生的空間想象力要求較高。本文以啟發(fā)式教學(xué)法為教學(xué)手段，以三維建模軟件為輔助工具，對(duì)《工程制圖》課程教學(xué)改革做了探索與應(yīng)用。主要結(jié)論有：（1）對(duì)學(xué)生合理分組進(jìn)行課堂討論，有助于使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。（2）在課上利用三維建模軟件建立相應(yīng)模型進(jìn)行輔助教學(xué)，可以直觀地向?qū)W生們演示其形成過程，有利于學(xué)生理解。（3）選用啟發(fā)式教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，不但能提高學(xué)生對(duì)課程的興趣，還可以加深學(xué)生對(duì)本節(jié)課程知識(shí)的記憶效果。（4）將課上的重點(diǎn)內(nèi)容和課后較難習(xí)題錄制成小視頻并建設(shè)成庫(kù)以供學(xué)生進(jìn)行課下學(xué)習(xí)和考前復(fù)習(xí)，可以解決傳統(tǒng)課后答疑的局限性。

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作者簡(jiǎn)介：趙珍（1991-），女，陜西西安人，碩士研究生，助教，主要從事水工結(jié)構(gòu)方面的教學(xué)與研究。