基于“练、学、教”一体化模式的“工程制图”课程改革

2012-12-06吴隆江

职教通讯 2012年15期

吴隆江

吴隆江

针对“工程制图”课程教学中“教—学—练”的授课程式不符合学生认知和探索知识的顺序，影响了课程教学效果的现状，提出了“练、学、教”一体化教学模式。着重强调“练、学、教”一体化的内涵是“以练为中心，实现学生在练中学，教师在练中教”，并详细阐述了“练、学、教”一体化教学模式在“工程制图”课程教学中的具体运用和所取得的显著成效。

工程制图；课程改革；互动式教学；“练、学、教”一体化

一、课程改革的背景分析

温家宝总理2007年在国家重点职业中专——大连市轻工业学校调研时，曾发表以“做中学、做中教”为核心内容的关于职业教育的重要讲话，科学地揭示了技能型人才培养的基本规律、基本方法和基本途径，精辟概括了新时期我国职业教育人才培养模式的内涵；浙江亚龙教学仪器集团结合多年生产职教装备的经验，提出“练、学、教”一体化的教学理念，并提供一整套的教学解决方案。这一理念符合当前职业教育的要求，并且很好地解决了学生的学、教师的教、企业的需求等多方面的问题。[1]

然而，传统的“工程制图”和“机械设计”课程教学仍沿袭“教—学—练”的授课程式，通常采用多媒体教学法，并且要求学生掌握一种计算机二维绘图软件，如AutoCAD、CAXA电子图板等。教学实践中发现，虽然二维绘图软件能够提高学生的学习兴趣，但是对学生掌握课程的辅助作用却并不大，究其原因在于：用二维绘图软件在投影上绘图，其实质等同于过去教师在黑板上绘图，学生仍然无法参透“三视图背后的玄机”。由于缺乏空间想像能力，学生普遍反映课程较难听懂，尤其是很难弄清零件的剖切图（剖面图），以及晦涩难懂的机构运动状态分析。如果学生不能想像出零件的三维形状，教师的授课效果必然会事倍功半。鉴于此，可利用先进的三维CAD软件制作三维零件图和装配图，并将过程制作成动画，授课时播放给学生观看，要求学生亲手模仿绘制这些零件图和动画，从而提高学生对课程的掌握程度。[2-3]

笔者根据多年的教学经验，进行教学反思，并尝试对所在学校2010级机电专业进行了课程改革。一方面，对“工程制图”、“机械设计”、“三维CAD绘图”和“CAXA电子图板绘图”4门课程内容进行整合；另一方面，反其道而行之，打破原有的教学程式，采用“练、学、教”一体化模式教学，改变单一的授课方式，使教学效果得到了显著提高。

二、“练、学、教”一体化的内涵和优势

（一）“练、学、教”为一体

传统理解“教”即是用嘴讲；“学”即是用耳听；“练”即是用手干。“工程制图”课程一直以来就遵循“教师讲——学生听——动手做”的教学程式。这种单一的教学模式不但分裂了“练、学、教”三位一体的过程，而且颠倒了学生认知和探索知识的顺序。“练、学、教”一体化的教学理念是：以练为中心，实现学生在练中学、教师在练中教，练是学的中心、练是教的中心，练是学和教的基础。可见，“练、学、教”一体化应该是一件事，不仅要用手、耳、嘴，而且还要使用工具。“练、学、教”一体化主张做什么事，就用什么工具。[4-5]

（二）“练、学、教”一体化模式有利于采用互联互动式教学

如图1所示，与传统的教学方法相比，“练、学、教”一体化反映了教学过程中教与学的交互、反馈和融合，使得教学过程成为一个协调的整体，更有利于发挥学生的优势，激发其主观能动性，实现因人施教、因材施教，从而最大限度地提高他们的自主学习能力。

图1 两种教学方法的比较

三、课程改革的具体实施

课程教学根据由易到难、循序渐进的原则，首先，由教师结合“工程制图”、“机械设计”、“三维CAD绘图”和“CAXA电子图板绘图”4门课程内容，从工科专业常用的《工程制图》（《机械制图》）、《机械设计》教材中筛选出常用零件图形，并制作这些图形的三维视图和动画；其次，要求学生利用简单易学的CAXA实体设计、三维CAD软件和CAXA电子图板，根据教师制作的动画自主绘制上述零件的三维视图和相关装配及分解爆炸动画；然后，再由教师讲解这些零件的三视图、剖视图、剖面图、装配图等的绘制方法。学生通过制作三维视图和三视图，不仅学习了三维CAD软件和二维CAD软件的使用，而且更加直观地学习了常用零件的绘制方法。

（一）以学生练习为重点

“练、学、教”一体化教学模式融实验实训、理论教学和知识讨论于一体，以工作过程为导向，按职业活动规划教学活动，使学生在主动完成工作任务的过程中形成职业能力。根据高职院校以职业技能培养为主线的教学特点，“练”应该成为课程教学中最重要的环节，学生的职业能力必须通过大量的、由浅入深、由单一到综合的实践练习才能逐步培养。

课程教学应在配备电脑的理实一体化教室进行，教师首先通过投影仪播放本次课程零件的三维视图及制作过程；再适当讲解该零件的特点及三维软件使用方法、三维零件图绘制方法；然后，要求学生在电脑上绘制该零件的三维视图。

1.制作零件三维图。图2、图3所示分别为机械制图中常见的活塞机构和带键槽的齿轮轴机构，图4、图5所示分别为螺栓连接和螺钉连接。

2.制作相关零件的剖视图。图6所示为零件剖切（阶梯剖）的三维效果图，图 7（a）（b）分别为机械类课程中典型零件减速器的箱体剖切图和三维装配视图。

3.制作零件的三维动画，并转换为Windows通用的AVI视频格式文件。如图8、图9所示为“机械设计”课程教学中常见的双曲柄机构和曲柄滑块机构动画分解图。

（二）以学生学习为主体

采用“练、学、教”一体化的教学模式，以工作过程为导向，以项目任务为引领，更能激发学生的学习兴趣。学生在完成实验/实训项目的过程中，会遇到种种问题，有目标（去练），就会有动力（主动去学）。课程教学以学生自主绘图为主，极大地调动了学生的主观能力性，同时，学生自己动手绘制三维视图，也加深了对零件内部结构的理解和掌握，为后续三视图、剖切图、装配图的学习打下了坚实的基础。

（三）以教师教学为辅助

在学生掌握了基本的三维视图绘制方法后，教师结合工程制图基础理论，向学生讲解诸如投影理论、三视图的作图方法等。首先，可用三维CAD软件生成被测零件的三维实体轮廓特征，在课堂上直接演示用过渡、倒角、肋板、抽壳、拔模、打孔等特征处理手段，对生成的实体作局部修改，使学生对零件上特定结构的形成及其作用有更深一步的认识。然后，再利用三维CAD软件与二维CAD软件的无缝集成技术，通过输出视图和接收视图，自动生成测绘零件所需的视图，并对视图进行修改、尺寸标注和工程标注等操作，从而生成一张完整的零件图。最后，结合该零件的三视图，向学生讲解三视图的绘制方法和注意事项。这一过程可以让学生先看到零件的实体模型，分析零件的各个组成部分及其相对位置，再将零件投影到基本投影面上，输出基本视图，从而帮助学生完成从空间形体到平面图形，再从平面图形到空间形体认识的二次飞跃[6]。

图2 活塞机构

图3 带键槽的齿轮轴机构

图4 螺栓连接

图5 螺钉连接

图6 零件剖切图（阶梯剖）

图7 减速器箱体

对于零件图的讲解，通常还会要求学生自己动手测绘几个零件，然后手工绘制零件图，并用电脑绘制三维视图和二维三视图。在装配图授课过程中，通常需要学生自己动手拆卸变速箱，然后根据测绘的零件图来绘制装配图。这时，可先利用三维CAD软件生成变速箱的三维实体装配图，在课堂上直接演示利用三维零件图怎样进行装配并制作相关的“装配/爆炸动画”，使学生对变速箱的装配过程有了更深一步的认识；再通过输出视图和接收视图，自动生成装配图所需的视图；对视图进行修改、尺寸标注和工程标注等操作，最后生成一张完整的装配图。这一教学过程既提高了学生的学习兴趣，又取得较好的教学效果。