融合Inventor三維技術(shù)的高職《機(jī)械制圖》立體化教材建設(shè)研究

王清

摘 要：本文重點介紹了《機(jī)械制圖》立體化教材的特點、三維軟件的作用和立體化教材的建設(shè)思路。提出對接企業(yè)崗位能力需求，將inventor三維軟件學(xué)習(xí)融入教學(xué)，以二維碼形式鏈接各種信息化資源，編寫一整套立體化教材，覆蓋整個教學(xué)過程，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，化解學(xué)習(xí)中的重難點。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖 立體化教材 Inventor

1 機(jī)械制圖立體化教材建設(shè)背景

近些年，國家大力發(fā)展高職教育，高職院校已成為國家教育的重要組成部分，也成為為社會、企業(yè)輸送應(yīng)用型專業(yè)技能人才的重要部門。同時，由于高職院校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，學(xué)生的成績普遍不高，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和自覺性普遍較差，如何保證教學(xué)質(zhì)量的不降反升，是擺在所有高職院校面前的一個難題。

2019年國家提出要“建設(shè)一大批國家規(guī)劃教材，并倡導(dǎo)使用新型教材配套開發(fā)信息化教材資源，以適應(yīng)‘互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育’的發(fā)展需求”。并提倡運用現(xiàn)代化技術(shù)，把各種互相聯(lián)系的信息化資源有機(jī)整合，形成“立體化教材”，為學(xué)校提供一套整體解決方案。

高職院?！稒C(jī)械制圖》課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及將來就業(yè)有著重要作用。而《機(jī)械制圖》立體化教材的研究和應(yīng)用，能極大地提升教學(xué)質(zhì)量。

2 高職教育《機(jī)械制圖》的現(xiàn)狀

目前市場上的高職教材五花八門，種類較多，但質(zhì)量參差不齊，高質(zhì)量的高職教材更是缺乏?？偟膩碚f，具有以下幾個問題：

2.1 紙質(zhì)教材的不足

雖然現(xiàn)在的教材對圖形繪制的步驟進(jìn)行了詳細(xì)講解，但文字說明較多，步驟枯燥較難理解，加上高職學(xué)生本身學(xué)習(xí)能力和動力有所欠缺，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來較為吃力。此外，現(xiàn)在的教材雖然加入了大量模型圖片，在一定程度上能提升學(xué)生的空間想象力。但二維的圖片在三維結(jié)構(gòu)的表達(dá)上還是有所不足，導(dǎo)致學(xué)生對復(fù)雜零件的立體結(jié)構(gòu)還是難以理解。

2.2 信息化資源的不足

現(xiàn)在大部分的教材都配有PPT和一定數(shù)量的動畫，能提高教師授課的生動性、直觀性。但問題也是有的。首先，PPT的動畫對于機(jī)械圖形的繪制過程并不能清楚地表達(dá)出來，學(xué)生不懂的難點還是難點。其次，PPT和動畫基本上都在隨書附贈的光盤里，或者需要網(wǎng)上下載，使用過程較為繁瑣[1]。造成只有教師能靈活應(yīng)用，學(xué)生大概率不會使用。而且PPT需要電腦才能正常使用，而學(xué)生更習(xí)慣使用手機(jī)。所以這些信息化資源的利用率并不高。

2.3 應(yīng)用軟件的不足

很多學(xué)校都將Auto CAD軟件的學(xué)習(xí)作為學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的一門輔助課程。Auto CAD軟件在以前確實廣泛應(yīng)用于制造業(yè)，但筆者通過走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，隨著科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在的企業(yè)都用三維軟件來設(shè)計機(jī)械零部件，再直接導(dǎo)出二維工程圖，只會用Auto CAD軟件對工程圖進(jìn)行簡單地修改。所以，現(xiàn)在二維CAD軟件運用得并不多，反而是三維軟件開始大規(guī)模運用。

3 立體化教材的特點

3.1 立體化教材是一體化完整的教學(xué)資源

立體化教材的形式包含紙質(zhì)教材、習(xí)題集、電子教案、PPT、習(xí)題庫、試題庫，其中載體包含有文字、圖片、3D立體圖形、動畫、音頻、視頻等，形成了從教師端到學(xué)生端的全覆蓋，從課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后練習(xí)以及拓展的全覆蓋，做到了信息全方位的融合，教與學(xué)全方位的相互融合，形成了立體化的教學(xué)體系。

3.2 立體化教材能更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)教材以文字+圖片形式講解，枯燥且難懂。而立體化教材能把動畫、微課視頻、3D立體圖形等以二維碼的形式鏈接到紙質(zhì)課本的每個知識點上，不但能更生動、直觀地講解知識，將零部件的結(jié)構(gòu)形狀、工作原理、裝配拆卸過程可視化，也能讓學(xué)生直觀地了解每一步作圖步驟，能更好的提高學(xué)生的讀圖、繪圖能力。

3.3 立體化教材有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

傳統(tǒng)教材形式單一、內(nèi)容局限，教師多以課堂講授為主，學(xué)生處于被動地位。而立體化教材不但優(yōu)化了教師“教”的方面，更加強了學(xué)生“學(xué)”的方面。教材上鏈接了動畫、視頻等信息化資源，還有本校建設(shè)的國家級教學(xué)資源庫里豐富的教學(xué)資源，可以讓學(xué)生通過手機(jī)隨時隨地學(xué)習(xí)[2]，利用碎片化時間，打破時間和空間的限制。教師的上課形式，也由原來的當(dāng)面講授變?yōu)榫€上、線下相互結(jié)合的互動式交流，能大幅度調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

4 inventor三維軟件的融入

4.1 對接企業(yè)崗位能力需求

高職院校培養(yǎng)的是技能型人才，要求學(xué)生畢業(yè)后能直接進(jìn)入企業(yè)工作，因此學(xué)生的培養(yǎng)方案需直接對接企業(yè)崗位所需求的能力。筆者通過調(diào)研走訪，發(fā)現(xiàn)高職院校機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后大多從事一線加工、生產(chǎn)、裝配、質(zhì)檢、檢修等工作。而這類型工作基本上不需要手工繪圖，只需要能正確識讀零件圖和裝配圖就可以了。因此，識讀零件圖、裝配圖作為學(xué)生培養(yǎng)的首要能力。

筆者又調(diào)查到，有一部分學(xué)生在校期間通過成人高考能取得本科學(xué)歷，有一部分學(xué)生畢業(yè)后會專升本，進(jìn)入本科學(xué)習(xí)。本科學(xué)歷的學(xué)生畢業(yè)后有可能進(jìn)入企業(yè)的技術(shù)員等崗位。另有一部分學(xué)生在企業(yè)工作后通過自身努力，職位會得到升遷，大概率也會進(jìn)入技術(shù)員崗位。而技術(shù)員崗位通常負(fù)責(zé)產(chǎn)品的研發(fā)、升級等工作，需要運用三維軟件來設(shè)計機(jī)械零部件。因此，三維軟件的使用，以及出二維工程圖的能力作為培養(yǎng)學(xué)生的第二種能力，也是符合他們職業(yè)發(fā)展方向的能力。

傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)中，重點培養(yǎng)的是手工繪圖的能力，再輔以Auto CAD二維軟件的學(xué)習(xí)，筆者發(fā)現(xiàn)這已不符合現(xiàn)代企業(yè)的要求。因此，筆者決定弱化手工繪圖和二維CAD軟件的學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)而強調(diào)讀圖和三維軟件的學(xué)習(xí)。

4.2 提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)的制圖是以手工繪圖為主，方式單一內(nèi)容枯燥，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣受到一定程度的影響。而應(yīng)用三維軟件建模，生動有趣，能大幅提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.3 解決教學(xué)中的難點問題

學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械制圖中最大的難點，就是空間想象力不夠，想象不出復(fù)雜機(jī)件的結(jié)構(gòu)。而三維軟件的應(yīng)用，直接建模出三維結(jié)構(gòu)，并且可以旋轉(zhuǎn)、剖切，能大幅度提升學(xué)生的空間想象力，解決學(xué)習(xí)中的難點問題。

4.4 三維軟件的選擇

現(xiàn)在國內(nèi)流行的三維設(shè)計軟件有很多種，比如solidworks、proe、catia、中望3D、inventor等，各有各的優(yōu)勢。其中inventor軟件應(yīng)用廣泛，與Auto CAD軟件是同一家母公司，三維與二維能無縫對接，加上國家、省市都在舉辦CAD機(jī)械設(shè)計技能大賽，主要的參賽軟件就是inventor，所以筆者選擇inventor軟件。

5 構(gòu)建立體化教材的思路

5.1 進(jìn)行整體設(shè)計

在進(jìn)行職業(yè)能力分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生情況分析、行業(yè)調(diào)研、學(xué)校資源等，課程團(tuán)隊認(rèn)真討論，重新制定出符合高職特色的《機(jī)械制圖》課程標(biāo)準(zhǔn)。再重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，選取數(shù)個企業(yè)中的典型工作任務(wù)為項目[3]，確定職業(yè)能力，設(shè)計教學(xué)項目單元、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、實施方法、課后練習(xí)、課后拓展等。

5.2 編寫立體化教材

立體化教材不僅包含傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材和紙質(zhì)練習(xí)冊，還包括編寫電子教案、授課PPT，制作三維立體模型、工作原理動畫、三維建模微課視頻，完善國家級教學(xué)資源庫中的多媒體資料、課前預(yù)習(xí)、課后拓展、項目討論、項目考核等內(nèi)容。

立體化教材需要將上面眾多的資源有機(jī)地結(jié)合在一起，以紙質(zhì)教材、紙質(zhì)習(xí)題集為載體，并將國家級教學(xué)資源庫中的內(nèi)容以及其他的教學(xué)資源適當(dāng)鏈接到教材和習(xí)題集上。比如可在復(fù)雜機(jī)件上鏈接3D模型二維碼，以旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、剖切等方式，對三維模型進(jìn)行多角度、全方位展示，完美地表達(dá)機(jī)件的立體化結(jié)構(gòu)，提升學(xué)生的空間想象力;在工作原理處鏈接動畫視頻，生動直觀地表達(dá)機(jī)械的運動情況，通過透視看到機(jī)械內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，快速掌握工作原理;在三維建模處鏈接微課視頻，清晰地表達(dá)三維建模的每一個步驟;在每個項目后鏈接課后討論，讓學(xué)生進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)互動平臺互相討論，向老師提出問題，以此解答疑惑;鏈接課后拓展，供學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行更深一步的學(xué)習(xí);鏈接項目考核，及時檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，第一時間掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為下個項目教學(xué)的調(diào)整提供依據(jù)。

5.3 教材評測

通過使用和學(xué)生反饋，發(fā)現(xiàn)教材中的不足，不斷進(jìn)行修改和完善。

6 結(jié)語

融合Inventor三維技術(shù)的高職《機(jī)械制圖》立體化教材突出以學(xué)生為主體，圍繞職業(yè)能力需求和職業(yè)能力提升來進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計，形成一整套立體化教材體系，徹底改變了傳統(tǒng)《機(jī)械制圖》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段，更符合現(xiàn)代高職院校對技能型人才的培養(yǎng)需求。

當(dāng)然，我們也應(yīng)該看到，一套優(yōu)秀的立體化教材不是一蹴而就的，需要課程團(tuán)隊在實踐中不斷地革新思想，更新和完善課程教材。

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