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信息化工具在机械制图教学中的应用

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  【摘  要】信息化技术的发展为机械制图教学提供了多元化发展途径,针对机械制图课程学习中实训程度要求高、学生空间想象能力弱等难题,将雨课堂与三维构型软件融入课堂教学中。论文针对信息化工具在教学中应用进行了实践探索,基于雨课堂的教学模式有效提升了学生学习积极主动性,为构建以“学”为中心奠定坚实基础,基于三维构型软件及其他教学辅助软件有力提升了学生形体分析能力,充实了课堂教学内容。
  【关键词】机械制图;雨课堂;Solidworks;教学应用
  前言
  机械制图是应用型本科院校机械类专业重要的技术基础课,是研究机械图样的绘制和识读规律的一门学科。通过机械制图的学习,有效培养了学生空间思维能力和绘图技巧,为其在工程专业发展打下重要基础。在教学过程中,,教师需要建立以学为中心的教学模式,帮助学生建立起二维平面图形与三维空间立体之间的联系。而因为教学手段的缺少,教室在施教过程中往往会陷于“教”授知识,且无法让学生拥有直观印象。通过一些教学工具,可以有效提高与学生之间的互动,增加学员认知能力,现将其阐述如下:
  一、基于雨课堂的机械制图教学应用
  雨课堂是一种线上教学平台,这种基于微信和PPT的教学手段使线上线下教学有机结合,为师生提供了广阔的第二空间。受实际教学条件限制,传统教学模式下教师需要为众多学生“教”课。在这种以“教”为中心的教学模式下,学生被动接收知识,难以真正理解掌握,像制图课程这种以“练”为主导的课程所受局限更为突出[1]。通过雨课堂进行授课,课堂上一对多与平台中一对一同时建立起来,使因才施教成为可能。
  学生在学习过程中会遇到许多问题,基于雨课堂的教学可以有效对学生相关信息进行搜集,使教师信息触角前伸,师生交流渠道畅通。课前预习阶段,教师上传MOOC、微课视频及前测习题,通过雨课堂了解学生预习程度、掌握学生学习困难[2]。课后作业阶段,雨课堂将批改后的成绩实时反馈,学生掌握程度、学习困难群体清晰直观[3]。通过雨课堂及时发现存在的普遍共性问题并进行着重讲解,引导学生自主发现问题并解决错误,发挥学生主体作用。
  此外,授课过程中,利用雨课堂可以对学员学习状态实时统计,降低教师工作负担,提升工作效率。机械制图的授课模式以讲练结合为主,通过将雨课堂应用于课堂,教师可以对课堂全局有更加清晰的掌握,了解学生是否有开小差等情形。在主观题中,学生将自身思考后想法提交,教师可直观快速了解学员心理活动;在客观题中,雨课堂实时统计学生正确情况,及时发现的学员的错误,有针对性进行讲解,课程结束后,通过雨课堂可以及时统计整理学生课堂反馈意见,帮助教师扬长避短,不断调整授课策略。对某专业教学1班57名学生的机械制图课程应用雨课堂教学情况进行问卷调查,大部分学生对基于雨课堂的机械制图课程教学呈积极肯定态度;有84.2%的学生喜欢这种在教学模式,75.4%的学生表示能够适应基于雨课堂的教学模式,82.5%的学生认为通过雨课堂课前预习课件与自身学习有所帮助,89.2%的学生认为自身学习兴趣有所提高。
  二、基于三维建模软件的机械制图教学应用
  机械制图教学需要锻炼学生的形体分析和空间想象能力,但很多学生的空间想象能力较为欠缺,通过Solidworks等三维设计软件进行辅助教学,可以帮助学生建立三维与二维的联系。Solidworks软件具有强大的设计功能,其操作简便,有助于教师辅导授课,也易于学生上手掌握[4]。
  机械制图的知识很多都是抽象的,学生在实际学习过程中会遇到许多难题。从点线面的投影到立体表面取点到截交线、相贯线,再到组合体的形体分析和视图表达,最后是零件与装配体的认知。这些如果没有见到真实物体,仅凭传统教学方法,依靠学生想象是很难帮助学生总体提高的。
  利用Solidworks软件可以辅助教师进行教学,通过三维设计软件实现三维模型与形体分析法的有机结合,型帮助学生了解掌握形体特征[5]。如图3所示,利用软件制作相应形体,学生可以直观感受形体成型过程,建立起三维模型与二维图形之间的对应桥梁。
  
  机械制图的教学目标是让学生能够分析绘制装配图,其装配图的学习需要应用大量的专业知识,且需要学生对具备一定的实训能力。但实际教学中受课时、教学条件限制难以满足学生相关学习要求[6]。如图4所示,通过Solidworks软件可将其装配体的内部构造、工作原理,零件间配合关系直观进行展示,有助于学生理解分析工程图样。
  通过相关技能学习之后,还可以鼓励学生参加相应的学科竞赛,例如先进成图与产品信息建模、机械创新设计比赛等。我校代表队参加江西省第三届先进成图与产品信息建模、第十三届“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模大赛,均取得团体一等奖及单项一等奖的好成绩。
  三、基于教学辅助软件在机械制图教学应用
  除了Solidworks等形体制作软件外,国产化的三维软件也正在兴起,在满足三维制作需求的基础上,很多国产软件对功能进行了探索,将一些实用功能应用于课堂之中可以提升课堂互动效果,加深学生对形体的理解掌握。以中望CAD软件为例,其中中望CADbro软件和3D One plus软件对于机械制图教学具有很大帮助。
  中望的CADbro具备很强的具備智的2D/3D查看和先进云服务功能。将3维模型导入至CADbro中后,可通过其上传至云服务平台,其模型生成网址链接,通过扫描二维码即可直观观察到具体的三维模型,并对模型进行分解、结合、剖视等操作。如图5所示,其强大的可视化功能,简易的操作使用,使学生自己动手观察模型,充分参与到课堂的互动中来。
  
  中望3D One plus在具备三维模型制作基础上,增添了投影系统功能,将三视图、剖视图功能进行了优化。如图6所示,在三视图功能中,通过展示三维投影视图可以帮助教师讲授视图投影理论和形体结构投影特点,使学生加深空间投影概念。在剖视图功能中,通过进入剖视界面可以实现形体的剖视及断面操作,如图7所示。在剖视功能中可以实现对零件的单一剖切面、多个剖切面的剖切。较之传统的solidworks软件,其功能更加简便快捷,可以方便教师课堂授课。此外增添的断面功能可以使学生直观感受到剖视与断面的不同,加深视图表达方法的认知。
  总结
  教学实践证明,将雨课堂、三维构型软件等信息化工具应用于机械制图教学是卓有成效的。这种混合式的教学模式可以构建以“学”为中心教学模式,将抽象的绘图知识转化为形象具体的可见模型,激发学生学习兴趣,提升学生学习主动性,为今后的专业课程学习打下较为坚实基础。
  参考文献:
  [1]史俊伟,董羽,陈章良.高校工程制图课程混合式教学模式探索与实践[J].图学学报,2018(4)791-796.
  [2]陈怡,赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J].现代教育技术,2014(02)49-54.
  [3]武学峰,寇保福,胡晓丽等.基于“雨课堂”的混合教学模式在机械制图在机械制图教学中的探索与实践[J].教育现代化,2020(55)34-38.
  (作者单位:江西省南昌市新建区陆军步兵学院)

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