信息化工具在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

本文格式為Word版，下載可任意編輯——信息化工具在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用張慶宇

信息化技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械制圖教學(xué)提供了多元化發(fā)展途徑，針對機(jī)械制圖課程學(xué)習(xí)中實訓(xùn)程度要求高、學(xué)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(xué)中。論文針對信息化工具在教學(xué)中應(yīng)用進(jìn)行了實踐摸索，基于雨課堂的教學(xué)模式有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動性，為構(gòu)建以“學(xué)〞為中心奠定堅實基礎(chǔ)，基于三維構(gòu)型軟件及其他教學(xué)輔助軟件有力提升了學(xué)生形體分析能力，充實了課堂教學(xué)內(nèi)容。

機(jī)械制圖;雨課堂;Solidworks;教學(xué)應(yīng)用

前言

機(jī)械制圖是應(yīng)用型本科院校機(jī)械類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究機(jī)械圖樣的繪制和識讀規(guī)律的一門學(xué)科。通過機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)，有效培養(yǎng)了學(xué)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(xué)過程中，教師需要建立以學(xué)為中心的教學(xué)模式，幫助學(xué)生建立起二維平面圖形與三維空間立體之間的聯(lián)系。而由于教學(xué)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(xué)生擁有直觀印象。通過一些教學(xué)工具，可以有效提高與學(xué)生之間的互動，增加學(xué)員認(rèn)知能力，現(xiàn)將其闡述如下：

一、基于雨課堂的機(jī)械制圖教學(xué)應(yīng)用

雨課堂是一種線上教學(xué)平臺，這種基于微信和PPT的教學(xué)手段使線上線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合，為師生提供了廣闊的其次空間。受實際教學(xué)條件限制，傳統(tǒng)教學(xué)模式下教師需要為眾多學(xué)生“教〞課。在這種以“教〞為中心的教學(xué)模式下，學(xué)生被動接收知識，難以真正理解把握，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(jìn)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(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會遇到大量問題，基于雨課堂的教學(xué)可以有效對學(xué)生相關(guān)信息進(jìn)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(xí)階段，教師上傳MOOC、微課視頻及前測習(xí)題，通過雨課堂了解學(xué)生預(yù)習(xí)程度、把握學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)生把握程度、學(xué)習(xí)困難群體清楚直觀[3]。通過雨課堂及時發(fā)現(xiàn)存在的普遍共性問題并進(jìn)行著重講解，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題并解決錯誤，發(fā)揮學(xué)生主體作用。

此外，授課過程中，利用雨課堂可以對學(xué)員學(xué)習(xí)狀態(tài)實時統(tǒng)計，降低教師工作負(fù)擔(dān)，提升工作效率。機(jī)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楚的把握，了解學(xué)生是否有開小差等情形。在主觀題中，學(xué)生將自身思考后想法提交，教師可直觀快速了解學(xué)員心理活動;在客觀題中，雨課堂實時統(tǒng)計學(xué)生正確狀況，及時發(fā)現(xiàn)的學(xué)員的錯誤，有針對性進(jìn)行講解，課程終止后，通過雨課堂可以及時統(tǒng)計整理學(xué)生課堂反饋看法，幫助教師揚長避短，不斷調(diào)整授課策略。對某專業(yè)教學(xué)1班57名學(xué)生的機(jī)械制圖課程應(yīng)用雨課堂教學(xué)狀況進(jìn)行問卷調(diào)查，大部分學(xué)生對基于雨課堂的機(jī)械制圖課程教學(xué)呈積極確定態(tài)度;有84.2%的學(xué)生喜歡這種在教學(xué)模式，75.4%的學(xué)生表示能夠適應(yīng)基于雨課堂的教學(xué)模式，82.5%的學(xué)生認(rèn)為通過雨課堂課前預(yù)習(xí)課件與自身學(xué)習(xí)有所幫助，89.2%的學(xué)生認(rèn)為自身學(xué)習(xí)興趣有所提高。

二、基于三維建模軟件的機(jī)械制圖教學(xué)應(yīng)用

機(jī)械制圖教學(xué)需要鍛煉學(xué)生的形體分析和空間想象能力，但好多學(xué)生的空間想象能力較為欠缺，通過Solidworks等三維設(shè)計軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，可以幫助學(xué)生建立三維與二維的聯(lián)系。Solidworks軟件具有強(qiáng)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(xué)生上手把握[4]。

機(jī)械制圖的知識好多都是抽象的，學(xué)生在實際學(xué)習(xí)過程中會遇到大量難題。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(dá)，最終是零件與裝配體的認(rèn)知。這些假如沒有見到真實物體，僅憑傳統(tǒng)教學(xué)方法，依靠學(xué)生想象是很難幫助學(xué)生總體提高的。

利用Solidworks軟件可以輔助教師進(jìn)行教學(xué)，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(jī)結(jié)合，型幫助學(xué)生了解把握形體特征[5]。如圖3所示，利用軟件制作相應(yīng)形體，學(xué)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(jī)械制圖的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠分析繪制裝配圖，其裝配圖的學(xué)習(xí)需要應(yīng)用大量的專業(yè)知識，且需要學(xué)生對具備一定的實訓(xùn)能力。但實際教學(xué)中受課時、教學(xué)條件限制難以滿足學(xué)生相關(guān)學(xué)習(xí)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，零件間協(xié)同關(guān)系直觀進(jìn)行展示，有助于學(xué)生理解分析工程圖樣。

通過相關(guān)技能學(xué)習(xí)之后，還可以勉勵學(xué)生加入相應(yīng)的學(xué)科競賽，例如先進(jìn)成圖與產(chǎn)品信息建模、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計比賽等。我校代表隊加入江西省第三屆先進(jìn)成圖與產(chǎn)品信息建模、第十三屆“高教杯〞全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模大賽，均取得團(tuán)體一等獎及單項一等獎的好成績。

三、基于教學(xué)輔助軟件在機(jī)械制圖教學(xué)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，好多國產(chǎn)軟件對功能進(jìn)行了摸索，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(xué)生對形體的理解把握。以中望CAD軟件為例，其中中望CADbro軟件和3DOneplus軟件對于機(jī)械制圖教學(xué)具有很大幫助。

中望的CADbro具備很強(qiáng)的具備智的2D/3D查看和先進(jìn)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測到具體的三維模型，并對模型進(jìn)行分解、結(jié)合、剖視等操作。如圖5所示，其強(qiáng)大的可視化功能，簡易的操作使用，使學(xué)生自己動手觀測模型，充分參與到課堂的互動中來。

中望3DOneplus在具備三維模型制作基礎(chǔ)上，增加了投影系統(tǒng)功能，將三視圖、剖視圖功能進(jìn)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(xué)生加深空間投影概念。在剖視圖功能中，通過進(jìn)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，可以便利教師課堂授課。此外增加的斷面功能可以使學(xué)生直觀感受到剖視與斷面的不同，加深視圖表達(dá)方法的認(rèn)知。