《工程制图》课程五星教学模式的研究与实践

郑战光，潘淑琴

（广西大学，a.机械工程学院；b.图书馆，广西 南宁 530004）

《工程制图》是非机械类专业必修的一门专业基础课，分别在广西大学的电气、轻工、材料科学、无机材料、计算机网络、电信、资源安全及生命科学等专业中开设。该课程具有以下特点：

（1）《工程制图》的教学，一般是采用小分专业的传统教学模式，在全校范围内统一开课、统一考试。

（2）非机械类专业是机械类的“压缩饼干”，内容、体系与机械类一样，没有明确的界线，教师执行中只是进度上快于机械类。

（3）随着教学改革的深入，《工程制图》的课程时数不断减少。学校己由原有的80学时减少到64学时，至今又减少到36学时，然而对教学的要求并没有降低，教学内容也没有减少。

在如此背景下，教师往往只重视自己的教学过程，只向学生传递大量的信息，无法为学生提供练习新知识的时间[1]。结果导致老师难教、学生难学的困境。究其原因，是传统的教学模式存在着不合理之处[2]。因此，非常有必要探讨《工程制图》课程新的教学模式，以达到较好的教学效果。

五星教学模式，是美国教育专家M·戴维·梅里尔博士在2002年提出来的，并在理论上做了详细的论证。近年来，经浙江大学盛群力教授等的大力引进[3]，在初等教育领域如浙江上虞市丰惠镇中心小学与宁波江东小学得到了良好应用[4~5]，在职业与高等教育领域也有一定的应用[6~8]，如对大学英语阅读教学策略、结构稳定性课程等。

但从现有的文献分析，至今未见《工程制图》课程五星教学模式研究与实践方面的文献。为此，本文尝试对《工程制图》课程教学模式进行改革，采用五星教学模式，并取得了一定成效。

1 五星教学模式的要义

梅里尔博士认为：高效率高品质的教学，重中之重就应该面向解决生活实际中的问题，并不断重复“努力激活先前的相关知识和经验，通过实际举例来充分论证新知，提供足够机会练习和应用，融会贯通掌握进行知识迁移”所构成的4阶段循环圈，其结构模式如图1所示。

图1 五星教学模式的结构

从认知心理学的角度来看，当以问题为首的教学任务被置于这种循序渐进的教学模式中来完成时，才是符合学习者心理发展要求的优质高效的教学[3~7]。

图1的具体内容，主要包括如下方面：

（1）以问题为中心。在教学过程中，教师自始至终都应该清楚要教给学生什么内容，如何教，如何了解学生的掌握情况。只有当教学内容同现实问题联系，并在课堂上以问题的形式呈现，教师与学生共同协作来解决生活实际问题时，才能够促进学习。

（2）激活相关经验。这个环节是教学中的关键一步，是教学过程中的准备与介入阶段。教学活动不是空中楼阁，从来都是知识的积累过程。俗话说得好：从小就要打好基础，也就一语中的。教学过程中，学生还没有打好充分的基础前，就硬塞给新东西，学生就会囫囵吞枣，如云里雾里。因此，当教学能激活了相关的旧经验时，才能促进学习。

（3）展示论证新知。这个环节其实就是如何组织教学活动，也就是如何利用各种方式与方法，充分向学生呈现信息并具体刻画。在具体的教学过程中，只有为解决问题而提供一个以上的相关样例进行充分展示论证时，才能够促进学习。

（4）应用练习。该教学环节其实就是巩固提高阶段。在此阶段，必须布置适当且有针对性的作业，使学习者能应用刚刚理解的知识或技能去解决问题，也就是说只有加强对信息和例证的操练，才能促进学习。

（5）融会贯通掌握。当教学中学习者受到鼓励，将新知识技能融会贯通或迁移到日常生活中去时，才能够促进学习。

由此可见，五星教学模式不仅传递了信息，而且还组织、练习与反馈了信息并提供了相关的学习指导，因此它不仅关注教师的教学过程，同时更关注学生的学习过程，是多种教学理论的集大成者。

2 五星教学模式的课堂实践

由于五星教学模式有着传统教学模式不可比拟的优势，本文按照五星教学模式原理，对剖视图这一节的课堂教学，进行了如下尝试。

2.1 联系现实生活提出问题

剖视图是表达机件结构的具体方法，是工程制图的重点与难点，是学习机械零件和装配结构表达的基础。剖视图是假想用一剖切面剖开物体，将处于观察者和剖切面之间的形体移去，而将其余部分向投影面上投射，得到的图形称之为剖视图，简称剖视。

由于采用了假想、剖切、移去等概念，学生要想完全理解并掌握此节的内容有一定的难度。为此，本文按照五星教学模式理论，在课堂教学中创设了一定的问题情境。

首先拿出如图2所示的教具给同学们看，接着就问两端的空心圆柱怎样才能看得并表达得清楚，同学们会给出各种答案，但基本上是基于视图概念给出的。

此时，老师接着问：高中的《生理卫生》课本上如何表达人体的内脏器官，同学们都会说：解剖图。老师又问：为什么要用解剖图，同学们也都会说：因为看不见。内脏器官是看不见的，同样，机械零件的内部结构，也看不见。能剖开来给同学们看，这就是本次课要解决的剖视图问题。

针对剖视图的教学内容，请同学看书并回答为什么要学习剖视图，答案是：视图中出现太多虚线，不便看图，不便画图和标注。要想清楚地表达机件的内部形状，就必须避免虚线重叠造成的层次不清和虚线处不宜标注尺寸等问题。

图2 典型的组合体

2.2 激活先前的相关知识和经验

在新内容的教学过程中，要充分激活学生先前的相关知识和经验，将之作为新知识的基础。认知心理学认为：认知结构是由原有的知识与经验所构成，在学习新知识时，就是对原有认知结构的发展。因此，在学习剖视图时，不能一步到位就要求学生立马把剖视图画出来，而应努力激活已有知识和技能。前面已经学习了立体的投影及组合体的视图等内容。这些内容均是剖视图的基础，是因为在视图的基础上进行改画，并消去其中的虚线，来表达机件内部的结构形状。

在多年的教学经验中，发现了一种普遍现象：如果要求学生由两个视图补画出第三个视图的剖视图时，正确率极低，甚至有交白卷的现象；然而当要求学生由已知视图改画剖视图时，结果刚好与前面的情况相反。为什么同学们觉得前面难度大，而后面却很容易呢？显然，答案是不言而喻的。

因此，要想正确地绘制出组合体的剖视图，就应充分激活绘制组合体视图的能力。此时，就可以问学生：图2所示的组合体的视图，是怎样的？他们首先进行形体分析，该组合体是由底座、开有阶梯孔的圆柱体和空心圆柱体组成；接着画上基准线后就可以画其视图了，由于以上3个结构是组合在一起，就可以根据组成形体的由下往上、由外到里的关系，一步一步地叠起来画，很快就可以给出如图3所示的答案。

图3 组合体的视图

2.3 通过实际举例来充分论证新知

本文以图2所示的组合体为例，来开展剖视图的课堂教学，同时前面也已经给出了如图3所示的相应的视图。现在要求在已知视图的基础上，改画出相应的剖视图。由于剖视图是采用假想的方法，用一剖切面（平面、曲面或折面）剖开机件，将处于观察者和剖解面之间的部分移去，并将其余部分向投影面上投射所得到的图形。这样使得剖视图显得抽象，同学们也一下子难以接受。同时，很多老师也都有这样的体会，利用传统的教学方法，在讲解剖视图这一章节时十分费时，40 min的一堂课，往往是只能讲解一两道题。按照五星教学模式的理论，要善于利用多媒体与先进的三维CAD软件，对传统的教学模式进行改造，使课堂效率与情景式互动教学得到大大的改善。

本文采用UG三维CAD软件对如图2所示的组合体进行剖切。由于该组合体的外形比较简单，内形比较复杂，所以采用主视图采取全剖视图的方式进行表达。实体剖切的结果如图4所示。最后，在图3所示的视图的基础上，结合实体剖切结果，就可以改画出相应的剖视图，结果如图5所示。

图4 组合体的剖切

图5 组合体的剖视图

2.4 提供足够机会练习和应用

学习是一个循序渐进的过程，合理安排练习，使学生克服对剖视图的畏惧心理。在教学过程中，我们一般都是先从简单的基本体开始，如空心平面方体的作图，然后是空心圆柱体的绘制，接着是画组合体。画组合体是绘制剖视图的基础，没有画组合体的能力，是不可能较好地绘制出剖视图的。另外，还合理调整了练习的难度，在一些难度较高或者比较典型的练习中，配备了轴测图，帮助学生能够顺利解题，并提高学习的兴趣与信心。

2.5 融会贯通掌握进行知识迁移

俗话说“读书要由厚到薄，再由薄到厚”，其意思就是，读书要做到触类旁通，融会贯通及灵活应用。梅里尔教授也认为，学习者受到鼓励，将新知识或技能迁移到日常生活中去时，才能够促进学习。因此，在教学活动中要积极营造反思、讨论及辩护气氛，以及提供创造、发明或探索的实例，以创造应用新知识和技能的机会。

前面已经学习了向视图与剖视图的概念，请学生反思剖视图与向视图的关联，强化投影的使用与理解；同时，前面也学习了斜视图与局部视图的概念，在课堂上热烈讨论斜视图、局部视图与剖视图的关系，以及它们之间是否能衍生出新的视图，经过课堂讨论后，便可以引出旋转剖视图和局部剖视图的概念。同时，由于该教学过程重在拓展升华，学以致用，因此，还需加强工程实际的使用，以迁移相关知识，多用好于少用，早用好于晚用。

3 结束语

本文在传统教学经验的基础上，以五星教学模式理论为指导，以问题为中心并结合实例展开教学，层层引申，环环相扣，对《工程制图》的课堂教学进行了探索。该模式符合“教学先扶后放，渐进撤除支架”的建构主义原则；初步缓解了传统教学方法中存在的问题；基本实现了教与学的良性互动，充分激发了学习的积极性与主动性，使学生能由浅入深、循序渐进地接受和理解所学的新知识和技能；同时，也培养了学生的动手能力和应用所学知识解决实际问题的能力。

[1]童秉枢，田 凌，冯 涓.10年来我国工程图学教学改革中的问题、认识与成果[J].工程图学学报，2008，（4）：1-5.

[2]余明浪.《工程制图》教学改革的反思和探索[J].工程图学学报，2009，（5）：157-161.

[3]盛群力.教学设计[M].北京：高等教育出版，2005.

[4]盛群力，宋 询.五星教学模式的应用探讨——兼及一堂课的分析[J].湖南师范大学教育科学学报，2008，7(1)：69-72.

[5]祝浩军.从数学经验到数学模型——例谈“五星教学模式”在小学数学教学中的应用[J].科技信息，2009，（25）：639-640.

[6]李玉仙.五星教学模式对大学英语阅读教学策略的启示[J].沈阳教育学院学报，2009，11(6)：44-47.

[7]蒋友宝，贺艺华，杨春侠.结构稳定性课程采用五星教学模式的探索[J].高等建筑教育，2008，17(1)：51-54.

[8]陈芬兰，缪兴锋.浅析高职国际物流人才英语能力培养策略[J].物流教学，2008，（7）：148-149.