信息化工具在機械制圖教學中的應(yīng)用

張慶宇

【摘 ?要】信息化技術(shù)的發(fā)展為機械制圖教學提供了多元化發(fā)展途徑，針對機械制圖課程學習中實訓(xùn)程度要求高、學生空間想象能力弱等難題，將雨課堂與三維構(gòu)型軟件融入課堂教學中。論文針對信息化工具在教學中應(yīng)用進行了實踐探索，基于雨課堂的教學模式有效提升了學生學習積極主動性，為構(gòu)建以“學”為中心奠定堅實基礎(chǔ)，基于三維構(gòu)型軟件及其他教學輔助軟件有力提升了學生形體分析能力，充實了課堂教學內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】機械制圖;雨課堂;Solidworks;教學應(yīng)用

前言

機械制圖是應(yīng)用型本科院校機械類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究機械圖樣的繪制和識讀規(guī)律的一門學科。通過機械制圖的學習，有效培養(yǎng)了學生空間思維能力和繪圖技巧，為其在工程專業(yè)發(fā)展打下重要基礎(chǔ)。在教學過程中，教師需要建立以學為中心的教學模式，幫助學生建立起二維平面圖形與三維空間立體之間的聯(lián)系。而因為教學手段的缺少，教室在施教過程中往往會陷于“教”授知識，且無法讓學生擁有直觀印象。通過一些教學工具，可以有效提高與學生之間的互動，增加學員認知能力，現(xiàn)將其闡述如下：

一、基于雨課堂的機械制圖教學應(yīng)用

雨課堂是一種線上教學平臺，這種基于微信和PPT的教學手段使線上線下教學有機結(jié)合，為師生提供了廣闊的第二空間。受實際教學條件限制，傳統(tǒng)教學模式下教師需要為眾多學生“教”課。在這種以“教”為中心的教學模式下，學生被動接收知識，難以真正理解掌握，像制圖課程這種以“練”為主導(dǎo)的課程所受局限更為突出[1]。通過雨課堂進行授課，課堂上一對多與平臺中一對一同時建立起來，使因才施教成為可能。

學生在學習過程中會遇到許多問題，基于雨課堂的教學可以有效對學生相關(guān)信息進行搜集，使教師信息觸角前伸，師生交流渠道暢通。課前預(yù)習階段，教師上傳MOOC、微課視頻及前測習題，通過雨課堂了解學生預(yù)習程度、掌握學生學習困難[2]。課后作業(yè)階段，雨課堂將批改后的成績實時反饋，學生掌握程度、學習困難群體清晰直觀[3]。通過雨課堂及時發(fā)現(xiàn)存在的普遍共性問題并進行著重講解，引導(dǎo)學生自主發(fā)現(xiàn)問題并解決錯誤，發(fā)揮學生主體作用。

此外，授課過程中，利用雨課堂可以對學員學習狀態(tài)實時統(tǒng)計，降低教師工作負擔，提升工作效率。機械制圖的授課模式以講練結(jié)合為主，通過將雨課堂應(yīng)用于課堂，教師可以對課堂全局有更加清晰的掌握，了解學生是否有開小差等情形。在主觀題中，學生將自身思考后想法提交，教師可直觀快速了解學員心理活動;在客觀題中，雨課堂實時統(tǒng)計學生正確情況，及時發(fā)現(xiàn)的學員的錯誤，有針對性進行講解，課程結(jié)束后，通過雨課堂可以及時統(tǒng)計整理學生課堂反饋意見，幫助教師揚長避短，不斷調(diào)整授課策略。對某專業(yè)教學1班57名學生的機械制圖課程應(yīng)用雨課堂教學情況進行問卷調(diào)查，大部分學生對基于雨課堂的機械制圖課程教學呈積極肯定態(tài)度;有84.2%的學生喜歡這種在教學模式，75.4%的學生表示能夠適應(yīng)基于雨課堂的教學模式，82.5%的學生認為通過雨課堂課前預(yù)習課件與自身學習有所幫助，89.2%的學生認為自身學習興趣有所提高。

二、基于三維建模軟件的機械制圖教學應(yīng)用

機械制圖教學需要鍛煉學生的形體分析和空間想象能力，但很多學生的空間想象能力較為欠缺，通過Solidworks等三維設(shè)計軟件進行輔助教學，可以幫助學生建立三維與二維的聯(lián)系。Solidworks軟件具有強大的設(shè)計功能，其操作簡便，有助于教師輔導(dǎo)授課，也易于學生上手掌握[4]。

機械制圖的知識很多都是抽象的，學生在實際學習過程中會遇到許多難題。從點線面的投影到立體表面取點到截交線、相貫線，再到組合體的形體分析和視圖表達，最后是零件與裝配體的認知。這些如果沒有見到真實物體，僅憑傳統(tǒng)教學方法，依靠學生想象是很難幫助學生總體提高的。

利用Solidworks軟件可以輔助教師進行教學，通過三維設(shè)計軟件實現(xiàn)三維模型與形體分析法的有機結(jié)合，型幫助學生了解掌握形體特征[5]。如圖3所示，利用軟件制作相應(yīng)形體，學生可以直觀感受形體成型過程，建立起三維模型與二維圖形之間的對應(yīng)橋梁。

機械制圖的教學目標是讓學生能夠分析繪制裝配圖，其裝配圖的學習需要應(yīng)用大量的專業(yè)知識，且需要學生對具備一定的實訓(xùn)能力。但實際教學中受課時、教學條件限制難以滿足學生相關(guān)學習要求[6]。如圖4所示，通過Solidworks軟件可將其裝配體的內(nèi)部構(gòu)造、工作原理，零件間配合關(guān)系直觀進行展示，有助于學生理解分析工程圖樣。

通過相關(guān)技能學習之后，還可以鼓勵學生參加相應(yīng)的學科競賽，例如先進成圖與產(chǎn)品信息建模、機械創(chuàng)新設(shè)計比賽等。我校代表隊參加江西省第三屆先進成圖與產(chǎn)品信息建模、第十三屆“高教杯”全國大學生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模大賽，均取得團體一等獎及單項一等獎的好成績。

三、基于教學輔助軟件在機械制圖教學應(yīng)用

除了Solidworks等形體制作軟件外，國產(chǎn)化的三維軟件也正在興起，在滿足三維制作需求的基礎(chǔ)上，很多國產(chǎn)軟件對功能進行了探索，將一些實用功能應(yīng)用于課堂之中可以提升課堂互動效果，加深學生對形體的理解掌握。以中望CAD軟件為例，其中中望CADbro軟件和3D One plus軟件對于機械制圖教學具有很大幫助。

中望的CADbro具備很強的具備智的2D/3D查看和先進云服務(wù)功能。將3維模型導(dǎo)入至CADbro中后，可通過其上傳至云服務(wù)平臺，其模型生成網(wǎng)址鏈接，通過掃描二維碼即可直觀觀察到具體的三維模型，并對模型進行分解、結(jié)合、剖視等操作。如圖5所示，其強大的可視化功能，簡易的操作使用，使學生自己動手觀察模型，充分參與到課堂的互動中來。

中望3D One plus在具備三維模型制作基礎(chǔ)上，增添了投影系統(tǒng)功能，將三視圖、剖視圖功能進行了優(yōu)化。如圖6所示，在三視圖功能中，通過展示三維投影視圖可以幫助教師講授視圖投影理論和形體結(jié)構(gòu)投影特點，使學生加深空間投影概念。在剖視圖功能中，通過進入剖視界面可以實現(xiàn)形體的剖視及斷面操作，如圖7所示。在剖視功能中可以實現(xiàn)對零件的單一剖切面、多個剖切面的剖切。較之傳統(tǒng)的solidworks軟件，其功能更加簡便快捷，可以方便教師課堂授課。此外增添的斷面功能可以使學生直觀感受到剖視與斷面的不同，加深視圖表達方法的認知。

總結(jié)

教學實踐證明，將雨課堂、三維構(gòu)型軟件等信息化工具應(yīng)用于機械制圖教學是卓有成效的。這種混合式的教學模式可以構(gòu)建以“學”為中心教學模式，將抽象的繪圖知識轉(zhuǎn)化為形象具體的可見模型，激發(fā)學生學習興趣，提升學生學習主動性，為今后的專業(yè)課程學習打下較為堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]史俊偉，董羽，陳章良.高校工程制圖課程混合式教學模式探索與實踐[J].圖學學報，2018（4）791-796.

[2]陳怡，趙呈領(lǐng).基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學設(shè)計及應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014（02）49-54.

[3]武學峰，寇保福，胡曉麗等.基于“雨課堂”的混合教學模式在機械制圖在機械制圖教學中的探索與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2020（55）34-38.

（作者單位：江西省南昌市新建區(qū)陸軍步兵學院）