“機械制圖”課程數(shù)字化教學(xué)模式探索

張 晶，高宇博*，董 維

（哈爾濱石油學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150028）

1 高校機械制圖課程教學(xué)中存在的問題及數(shù)字化教學(xué)的必要性

1.1 機械制圖課程教學(xué)存在的問題

機械制圖是高等院校工科各專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它的開設(shè)對機械類專業(yè)學(xué)生知識體系的形成和專業(yè)技能的塑造起到了極為重要的作用。該課程設(shè)置在大一學(xué)期，主要培養(yǎng)學(xué)生的繪圖和讀圖能力，旨在為后續(xù)的機械原理、機械設(shè)計、各種專業(yè)課程及相關(guān)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等關(guān)鍵教學(xué)奠定基礎(chǔ)，該課程所培養(yǎng)的繪圖、讀圖能力更是學(xué)生從事機械類科研和工作的必備專業(yè)技能[1]。機械制圖課程的教學(xué)研究問題始終是教學(xué)工作者的探索熱點，但當前，高校機械制圖課程教學(xué)依然存在各種不同的問題[2]。

1.1.1 課程學(xué)時的縮減和龐大的課程內(nèi)容之間的矛盾

該課程教學(xué)內(nèi)容繁重，主要分為畫法幾何部分和機械制圖部分，對理論知識的掌握和動手實踐練習(xí)均有嚴格要求，需設(shè)置一定量的習(xí)題講解課和大作業(yè)制圖課。目前，為減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)，加上各類公共課、通識課對學(xué)時的要求，機械制圖課程在逐年縮減學(xué)時。以哈爾濱石油學(xué)院為例，該課程從最初的96 學(xué)時縮減到78 學(xué)時，又縮減到64 學(xué)時，近三年維持在64 學(xué)時不變。

1.1.2 教學(xué)內(nèi)容枯燥，學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)缺乏

在該課程學(xué)習(xí)的初始階段，大部分學(xué)生深知其重要性，對之充滿興趣。但隨著課程的持續(xù)開展，因課程難度的增加、教學(xué)內(nèi)容枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣降低，影響了課程教學(xué)效果。且該課程設(shè)置在大一學(xué)期，此時學(xué)生對機械類專業(yè)的認識不深，對各種機械零部件的形體、功用、加工過程不甚了解，這些對機械制圖的學(xué)習(xí)有較大影響。

1.1.3 教學(xué)手段單一，師生課前、課后溝通薄弱

為提高學(xué)生對形體的感性認識，教師會借助各種教學(xué)模型或PPT 授課，并結(jié)合板書反復(fù)講解。在這種單一的教學(xué)中，學(xué)生易產(chǎn)生疲勞感，影響學(xué)習(xí)效果。

1.1.4 過程性考核缺乏

機械制圖課程授課學(xué)時長，教學(xué)知識點多，因此應(yīng)注重考查學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對知識的掌握和能力的培養(yǎng)及提升。結(jié)合課程章節(jié)的特點合理設(shè)置階段性測試，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況對課程教學(xué)效果有很大幫助，但當前的考核方式多以期末考試為主，亟需優(yōu)化與改進。

1.2 數(shù)字化教學(xué)的必要性

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，微信、騰訊會議、抖音，以及專為教學(xué)研究的軟件如雨課堂、超星學(xué)習(xí)通，專業(yè)的課程平臺如中國大學(xué)MOOC，借助數(shù)字化建立的智慧教室，為課程的開展提供了全新的途徑[3]。借助這些信息化手段，可改善甚至解決機械制圖課程授課中存在的問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。綜上所述，機械制圖課程教學(xué)數(shù)字化建設(shè)勢在必行，本文主要進行機械制圖數(shù)字化教學(xué)模式探索。

2 機械制圖數(shù)字化教學(xué)模式構(gòu)建與實施

本文將數(shù)字化手段雨課堂、抖音、微信公眾號應(yīng)用到機械制圖授課的各環(huán)節(jié)，具體實施路線如圖1。

圖1 機械制圖數(shù)字化教學(xué)實施路線

2.1 借助雨課堂的數(shù)字化教學(xué)

雨課堂是一種智慧教學(xué)工具，由學(xué)堂在線和清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)。雨課堂能和PowerPoint、微信、騰訊會議、大學(xué)MOOC 實現(xiàn)信息化技術(shù)融合，利用手機、電腦等信息化工具，在課前預(yù)習(xí)、課上學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)和知識拓展等環(huán)節(jié)，為師生之間的有效互動提供平臺[4]。

2.1.1 借助雨課堂設(shè)置課前預(yù)習(xí)

良好的課前預(yù)習(xí)包括對舊知識的溫習(xí)，引發(fā)對新知識的思考，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，有效提高學(xué)習(xí)效果。本文以切割體的投影為例，介紹借助雨課堂的課前預(yù)習(xí)設(shè)置。切割體的投影要求學(xué)生掌握平面切割體、曲面切割體、組合切割體的投影畫法。機械零件有千萬種，功能各不同，但只考慮形體方面，大部分有切割的存在，因此要求學(xué)生熟練掌握切割體的投影畫法。采用雨課堂融入PPT 技術(shù)，制作預(yù)習(xí)課件，課件中插入MOOC。此過程中，未要求學(xué)生自學(xué)切割體的具體畫法，而是溫習(xí)和新課相關(guān)的舊知識——四棱錐的投影、圓柱投影及表面取點，并設(shè)置考核題目，了解學(xué)生對舊知識的掌握情況?；谥茍D學(xué)習(xí)建立在形體分析之上，預(yù)習(xí)中展示四棱錐切割體、圓柱切割體的直觀圖，讓學(xué)生仔細觀察，激發(fā)其對切割體投影的求知欲。

2.1.2 基于雨課堂安排課上互動

雨課堂擁有成員管理、上課提醒、彈幕、隨機點名等功能[5]，通過上課提醒功能提醒學(xué)生上課，通過成員管理功能可清楚地查看學(xué)生到課情況，借助隨機點名功能，隨機提問，抽查學(xué)生的新知掌握情況。

為提高學(xué)生對知識的掌握程度，提高繪圖技能，共安排了5 次制圖的大作業(yè)：圓弧連接訓(xùn)練—起重鉤、根據(jù)軸測圖繪制三視圖、根據(jù)所給機件視圖改畫成剖視圖、螺栓連接、零件圖。以往大作業(yè)是課上教師講解，學(xué)生課堂繪制，課后教師批閱完成。這樣的布置存在一定問題：一次大作業(yè)占用2 學(xué)時，除去教師講解，大部分學(xué)生完成不了圖紙繪制；教師獨立完成幾十人的大作業(yè)修改和反饋，工作量大。鑒于學(xué)生在繪制大作業(yè)前已完成相關(guān)章節(jié)的學(xué)習(xí)，有了一定繪圖基礎(chǔ)，大作業(yè)可通過翻轉(zhuǎn)課堂進行。以根據(jù)軸測圖繪制三視圖為例：

①教師根據(jù)學(xué)生的意愿及學(xué)情，通過雨課堂完成班級分組，40 人/班，5 人/組，共8 組，每組包含學(xué)習(xí)成績優(yōu)良、一般的學(xué)生，然后教師通過雨課堂發(fā)布自學(xué)視頻和大作業(yè)任務(wù)。

②同組內(nèi)學(xué)生完成相同的題目，相互指正和修改；組內(nèi)推薦一張質(zhì)量最好和質(zhì)量最差的圖紙。每組制作一份翻轉(zhuǎn)課堂用PPT：包括軸測圖、質(zhì)量最好和質(zhì)量最差的兩張圖紙、繪圖心得。在整個繪圖和PPT 制作中，教師通過雨課堂和學(xué)生做好線上的溝通和答疑。

③課上翻轉(zhuǎn)：每組出一位代表匯報本組繪圖情況，組外補充點評，最后由教師總結(jié)。教師當場給出大作業(yè)成績。

在整個大作業(yè)的繪制中，學(xué)生參與程度很高，學(xué)習(xí)興趣也很高。相關(guān)教學(xué)活動能提高學(xué)生的繪圖技能，訓(xùn)練學(xué)生的協(xié)作、PPT 制作、批判等能力。

2.1.3 基于雨課堂細化過程考核

過程考核滿分100 分，占期末考核的50%。其中出勤20 分，采用扣分制，遲到、早退、病假扣1 分，曠課扣2 分，扣完則取消其期末考核資格；作業(yè)占過程考核的30%，每次制圖大作業(yè)10 分，共5 次，章節(jié)平時作業(yè)共批閱5 次，每次10 分；階段性測試占過程考核的30%，測試共4 次，每次100 分；課堂表現(xiàn)20 分，回答問題1 次2 分，參與制圖直播、翻轉(zhuǎn)匯報每次3 分，加滿為止。過程考核計算公式：出勤+作業(yè)×30%+階段性測試（滿分400）×25%×30%+課堂表現(xiàn)。雨課堂平臺顯示學(xué)生的到課時間，提供線上批閱功能，便于成績的導(dǎo)出和管理，采用EXCEL統(tǒng)計過程考核結(jié)果。

2.1.4 基于雨課堂開展課后復(fù)習(xí)、測試和擴展

階段性測試能幫助教師及時掌握學(xué)生的學(xué)情。根據(jù)機械制圖各個章節(jié)的關(guān)聯(lián)程度，共安排了4 次階段性測試：繪圖標準及點線面投影測試、立體及組合體投影測試、機件的常用表達及標準件與常用件畫法測試、零件圖及裝配圖測試。為減輕學(xué)生負擔(dān)，每次測試題量適中，題型為選擇題、填空題、判斷題和繪圖題。測試采用雨課堂平臺和騰訊會議結(jié)合的形式，教師將階段性測試題目發(fā)布到雨課堂中，并采用騰訊會議進行線上監(jiān)考。學(xué)生將答案上傳至平臺，客觀題由平臺自動批閱，主觀題由教師線上批閱。雨課堂平臺可詳細呈現(xiàn)學(xué)生的成績，方便試卷的管理、成績的導(dǎo)出。

為更好地協(xié)助學(xué)生完成課后的復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，可通過雨課堂為學(xué)生創(chuàng)建豐富的復(fù)習(xí)資料：借助雨課堂和MOOC 結(jié)合的技術(shù)，創(chuàng)建引入慕課的復(fù)習(xí)PPT如在PPT中引入中國石油大學(xué)的“畫法幾何與機械制圖”在線慕課課程。慕課視頻針對知識點進行講解，每個視頻不超過15 分鐘，適合用于課后的復(fù)習(xí)。機械制圖實踐性要求高，學(xué)生只有進行大量的訓(xùn)練，才可熟練掌握繪圖和讀圖技巧。教師通常會安排一定課時來講解習(xí)題，但因時間有限，效果一般，雨課堂能彌補這方面的不足——錄制講解視頻，借助平臺共享，方便學(xué)生隨時隨地查看，提高學(xué)習(xí)效果。

借助雨課堂建立知識擴展模塊。通過雨課堂平臺能完成制圖知識的擴展，有利于學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生拓展知識，包括AUTOCAD的介紹和簡單操作，三維軟件PROE的基本操作，常見機械零部件的造型分析、功能分析以及制造方法介紹，畢業(yè)設(shè)計答辯視頻，便于學(xué)生長期進行制圖課程的學(xué)習(xí)[6]。

2.2 基于抖音的制圖直播

抖音是由字節(jié)跳動研發(fā)的一款音樂創(chuàng)意短視頻社交軟件。目前，各年齡階段的人都可以擁有自己的賬號，拍攝視頻與大家共享，如有音樂直播、烹飪直播、帶貨直播等[7]。鼓勵學(xué)生將抖音應(yīng)用在課程學(xué)習(xí)中，能提高學(xué)生的參與度。鼓勵學(xué)生拍攝自己的繪圖作品和制圖學(xué)習(xí)日常，通過親人和朋友的關(guān)注，激發(fā)其學(xué)習(xí)的自信心和成就感。在學(xué)習(xí)標準件和常用件的畫法、零件圖、裝配圖前，教師指導(dǎo)、協(xié)助學(xué)生開啟抖音直播，由學(xué)生主持，每次直播時間約30 分鐘，鼓勵其余學(xué)生觀看與互動。直播目的在于在學(xué)習(xí)具體畫法前增強學(xué)生的感性認識。直播內(nèi)容包括生活中螺紋連接的發(fā)現(xiàn)、螺紋連接的介紹、螺紋緊固件的形體分析、鍵連接的介紹和形體分析、銷連接的介紹和形體分析、齒輪油泵的拆裝及相關(guān)零件的功用和形體分析。

2.3 基于微信公眾號建立制圖知識庫

微信是騰訊公司推出的為智能終端提供即時通訊服務(wù)的免費應(yīng)用程序。截至2016 年第二季度，微信已覆蓋中國94%以上的智能手機[8]。教師可申請訂閱型微信公眾號，借助微信公眾號的功能建立制圖知識庫，將常用的制圖知識點和典型例題解析以模塊的形式推送給學(xué)生，學(xué)生只需輸入關(guān)鍵詞就可獲得知識信息，有利于學(xué)生課后進行制圖訓(xùn)練、專業(yè)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等。

3 結(jié)語

在本次實踐中，借助雨課堂平臺完成了課前預(yù)習(xí)、大作業(yè)訓(xùn)練翻轉(zhuǎn)課堂、課后知識的拓展等環(huán)節(jié)的建設(shè)并實現(xiàn)了課堂管理的自動化；指導(dǎo)和協(xié)助學(xué)生利用抖音直播的方式，進行繪圖學(xué)習(xí)成果展示和經(jīng)驗分享，進行標準件、常用件、典型零件介紹和形體分析，以及齒輪油泵的拆裝；建立機械制圖學(xué)習(xí)微信公眾號，使其成為學(xué)生的有力幫手。這些說明數(shù)字化教學(xué)在機械制圖課程中的探索和實踐獲得了良好的效果。