基于三維實(shí)體造型的現(xiàn)代工程制圖研究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

1、基于三維實(shí)體造型的現(xiàn)代工程制圖研究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)           關(guān)鍵詞  三維實(shí)體造型     現(xiàn)代工程制圖      研究性學(xué)習(xí)     設(shè)計(jì)方案1 前言                 

2、0;                                            國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀     隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的飛速發(fā)

3、展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和教育模式都發(fā)生了深刻的變化，機(jī)械產(chǎn)品已進(jìn)入了數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析與制造時(shí)代。三維設(shè)計(jì)軟件以其形象、直觀、精確、快速方便、易于掌握、便于修改的特點(diǎn)，在企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。1990年10月波音公司啟動(dòng)新一代客機(jī)B777的全部設(shè)計(jì)工作在計(jì)算機(jī)上展開(kāi)，從設(shè)計(jì)到制造都是無(wú)圖紙進(jìn)行。2005年初，中國(guó)首次研制的聯(lián)合攻擊作戰(zhàn)飛機(jī)“飛豹3” ，主要采用了法國(guó)達(dá)索公司CATIA軟件完成了數(shù)字化無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。為了適應(yīng)二十一世紀(jì)的科技發(fā)展，國(guó)內(nèi)外不少院校對(duì)圖學(xué)課程進(jìn)行了改革，如南京理工大學(xué)創(chuàng)建了基于Web的工程制圖協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)，廣東工業(yè)大學(xué)以三維實(shí)體造型為核心建立的工程制圖精品課程，美國(guó)奧斯?。ˋustin）

4、德州大學(xué)在低年級(jí)開(kāi)設(shè)了以實(shí)體造型作為核心的工程設(shè)計(jì)制圖課。2000年5月，教育部在西安召開(kāi)的“工科制圖課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)”上指出，工程制圖課程應(yīng)“注重能力、拓寬面向、突出工程”。       學(xué)生學(xué)習(xí)狀況調(diào)查       長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的制圖教育由于受到技術(shù)手段的限制，不得不放棄用直觀感強(qiáng)的立體圖來(lái)表達(dá)產(chǎn)品，而是大量采用二維圖形，使得制圖教學(xué)內(nèi)容和方法都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。筆者曾在2003年7月對(duì)本校03級(jí)機(jī)械類專業(yè)五個(gè)班共253名學(xué)生進(jìn)行了一項(xiàng)問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)

5、生認(rèn)為制圖課“深?yuàn)W、枯燥、繁瑣”，因此學(xué)習(xí)時(shí)“沒(méi)有興趣、缺乏自信”。      一方面是時(shí)代發(fā)展需要我們培養(yǎng)出符合要求的創(chuàng)新人才，另一方面是制圖課程設(shè)置與時(shí)代發(fā)展脫節(jié)，課堂教學(xué)仍然沿襲“教師為主”的教學(xué)模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性，被動(dòng)地接受老師灌輸?shù)闹R(shí)。雖然目前許多學(xué)校在教學(xué)中運(yùn)用了現(xiàn)代教育技術(shù)，但因其教學(xué)模式?jīng)]有改變，“人灌”再加“電灌”，致使學(xué)生產(chǎn)生“知識(shí)疲勞”，同樣不利于培養(yǎng)創(chuàng)新人才。2 基于三維實(shí)體造型的現(xiàn)代工程制圖研究性學(xué)習(xí)概述       研究性學(xué)習(xí)簡(jiǎn)介 

6、60;     研究性學(xué)習(xí)（Researching Study）泛指學(xué)生主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)活動(dòng)，它以轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式為目的，強(qiáng)調(diào)一種主動(dòng)探究和創(chuàng)新實(shí)踐的精神，摒棄被動(dòng)接受、機(jī)械訓(xùn)練、死記硬背、簡(jiǎn)單重復(fù)的學(xué)習(xí)方式，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為目的。研究性學(xué)習(xí)以問(wèn)題為載體，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，從自然、社會(huì)和生活中選擇和確定專題進(jìn)行研究，并在研究過(guò)程中主動(dòng)獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)并解決問(wèn)題。      基于三維實(shí)體造型的現(xiàn)代工程制圖研究性學(xué)習(xí)      基于

7、三維實(shí)體造型的現(xiàn)代工程制圖（Modern Engineering Drawing based on 3D Solid Modeling，3DMED）研究性學(xué)習(xí)以一系列學(xué)習(xí)專題為主線，以三維實(shí)體造型為核心，借助三維CAD軟件、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使學(xué)生在“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題分析問(wèn)題解決問(wèn)題”的過(guò)程中，培養(yǎng)搜集、分析和利用信息的能力，提高解決問(wèn)題的能力，學(xué)會(huì)協(xié)作交流的手段和技巧，逐步獲得對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的建構(gòu)。3DMED研究性學(xué)習(xí)開(kāi)展步驟如下：       變革高級(jí)技工學(xué)校制圖教學(xué)模式，徹底摒棄傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)內(nèi)容從抽象的平面到具體的空間的體系，建

8、立從三維形體構(gòu)形向二維視圖表達(dá)的體系。       創(chuàng)建3DMED研究性學(xué)習(xí)專題網(wǎng)站，為學(xué)生提供能引發(fā)其思考問(wèn)題的情境、探究所需的信息資源和相關(guān)鏈接、協(xié)商討論的互動(dòng)平臺(tái)、總結(jié)評(píng)價(jià)空間、教師在線輔導(dǎo)、虛擬模型庫(kù)以及公告板等。      緊緊圍繞三維實(shí)體造型，開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生在信息技術(shù)環(huán)境中借助必要的工具（三維CAD軟件、網(wǎng)絡(luò)等）主動(dòng)探究學(xué)習(xí)問(wèn)題，并在教師的指導(dǎo)下，逐步培養(yǎng)空間思維能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。      3DMED研究性學(xué)習(xí)特點(diǎn)&#

9、160;     發(fā)現(xiàn)性      布魯納認(rèn)為，學(xué)習(xí)知識(shí)的最佳方式是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)能提高學(xué)生的智慧潛能，培養(yǎng)學(xué)生的直覺(jué)思維，有助于激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，更好地促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)。3DMED研究性學(xué)習(xí)圍繞一個(gè)問(wèn)題情境展開(kāi)，以學(xué)生探究活動(dòng)為主。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，激發(fā)和培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。     過(guò)程性      3DMED研究性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的能力、團(tuán)結(jié)合作精神

10、以及促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。與此相應(yīng)建立的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不僅考察學(xué)生獲取新知識(shí)的情況，而且關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)中能力的變化，全面評(píng)價(jià)學(xué)生的發(fā)展。     人本性      以學(xué)生為中心開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，是3DMED研究性學(xué)習(xí)的一大特色。在研究性學(xué)習(xí)實(shí)施過(guò)程中，將學(xué)生的需要、興趣和動(dòng)機(jī)置于核心位置，鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇適合自己的方式學(xué)習(xí)，為其個(gè)性的充分發(fā)展創(chuàng)造有利條件。      實(shí)踐性     強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)和主動(dòng)探究獲取知識(shí)

11、，在“做”中學(xué)，在“探索”、“研究”、“設(shè)計(jì)”中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。      先進(jìn)性      3DMED研究性學(xué)習(xí)符合時(shí)代發(fā)展需要，為培養(yǎng)符合時(shí)代發(fā)展需要的人才提供了及時(shí)的知識(shí)源泉。3  3DMED研究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原則     3DMED研究性學(xué)習(xí)依據(jù)以下幾個(gè)原則來(lái)設(shè)計(jì)：      “主體主導(dǎo)”原則      在3

12、DMED研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生被置于主體地位，研究的課題、內(nèi)容、方式、進(jìn)度、實(shí)施及最后的成果表現(xiàn)形態(tài)等主要由學(xué)生個(gè)人或?qū)W生小組來(lái)決定。學(xué)生是信息加工的主體，是知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者。與此同時(shí)，教師的主導(dǎo)作用也沒(méi)有被忽視。教師不僅要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，而且還要通過(guò)創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容要求的情境和提示新舊知識(shí)之間聯(lián)系的線索，誘導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前所學(xué)知識(shí)意義建構(gòu)的目的。      有效的認(rèn)知工具原則      學(xué)習(xí)環(huán)

13、境是學(xué)生自由探索和自主學(xué)習(xí)的場(chǎng)所，他們利用各種工具和信息資源來(lái)獲取知識(shí)。因此，有效的學(xué)習(xí)環(huán)境能為學(xué)生的主動(dòng)探索提供極大的幫助。3DMED研究性學(xué)習(xí)不僅應(yīng)為學(xué)生的探究學(xué)習(xí)提供了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，還應(yīng)從教學(xué)實(shí)際和學(xué)生認(rèn)知水平出發(fā)選擇合適的三維CAD軟件，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好條件。      自主學(xué)習(xí)原則      教師需要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，即：確定學(xué)習(xí)表（為完成與給定問(wèn)題相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)所需的知識(shí)清單）能力、獲取有關(guān)信息與資料的能力、利用和評(píng)價(jià)有關(guān)信息與資料的能力。  &

14、#160;   協(xié)作學(xué)習(xí)原則       在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)在可能條件下組織學(xué)生討論、交流，共同地考察各種理論、觀點(diǎn)、信仰和假說(shuō)。在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者（教師和學(xué)生）群體的思維和智慧被整個(gè)群體所共享，學(xué)生構(gòu)建知識(shí)意義的效率更高，質(zhì)量更好。4  3DMED研究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方案      “形體構(gòu)造分析”自主學(xué)習(xí)      目標(biāo)      學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)三

15、維實(shí)體造型的方法，認(rèn)識(shí)空間物體的立體結(jié)構(gòu)、組合方式及設(shè)計(jì)原則，培養(yǎng)學(xué)生空間想像力、多元智力和自主學(xué)習(xí)能力。     意義      從三維建模入手，直接進(jìn)入三維空間構(gòu)形，充分加強(qiáng)了空間思維能力訓(xùn)練，不僅符合現(xiàn)代培養(yǎng)目標(biāo)要求，而且激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。     教學(xué)結(jié)構(gòu)流程圖     圖1  “形體構(gòu)造分析”自主學(xué)習(xí)教學(xué)結(jié)構(gòu)流程圖     “典型零件調(diào)查”探究學(xué)習(xí)

16、0;    目標(biāo)     使學(xué)生了解工程中典型零件的類型、構(gòu)造特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合，熟悉各類型零件的一般表達(dá)方法及技術(shù)要求。     意義     培養(yǎng)學(xué)生處理信息的能力。根據(jù)探究學(xué)習(xí)結(jié)果，利用三維CAD軟件建立常用零件三維模型庫(kù)，為后續(xù)學(xué)習(xí)提供資源。     教學(xué)結(jié)構(gòu)流程圖      圖2  “調(diào)查典型零件”探究學(xué)習(xí)教學(xué)結(jié)構(gòu)流程圖  

17、;   “產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)”協(xié)作學(xué)習(xí)     目標(biāo)     讓學(xué)生認(rèn)識(shí)裝配體中各零部件之間的裝配關(guān)系及工作原理；了解零部件、裝配體結(jié)構(gòu)形狀與其功能之間的關(guān)系；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的理念和能力。    意義     使學(xué)生在掌握基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力、空間思維能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。    教學(xué)結(jié)構(gòu)流程圖    圖3  “產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)”協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)結(jié)構(gòu)流程圖5  結(jié)束語(yǔ)      在高級(jí)技工學(xué)校制圖教育中開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，不僅順應(yīng)了信息時(shí)代發(fā)展的步伐，而且符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，使學(xué)生享受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。研究性學(xué)習(xí)雖然強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，但決不能忽略教師的指導(dǎo)作用，尤其在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)偏差和分歧時(shí)，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生朝著有利于意義建構(gòu)的方向發(fā)展，從而使研究性學(xué)習(xí)更有效，質(zhì)量更高。