多情景融合的项目引导式机械制图教学改革创新与实践

徐 芳 程 琛

河南科技大学 河南洛阳 471003

机械制图作为普通本科院校开设的一门必修课，是一门专业性、实践性很强的基础课，尤其对于机械专业的学生来说，对其知识的掌握程度和灵活运用程度，直接影响着后续课程设计、专业课及毕业设计等课程的学习和灵活运用，因而对学校人才培养的质量起着基础性和决定性的作用。大部分学生在机械制图课程学习过程中存在空间想象能力不足、识图能力不强和工程实践能力弱等问题，所以及时调整教学方法，对现有教学内容和教学方法进行改革创新，充分调动学生的积极性，培养社会需要的优秀人才，刻不容缓。对机械类专业机械制图课程教学的改革和实践对培养学生学习兴趣，提高空间想象和识图能力，培养创新思维和开展创新工程活动具有现实意义。

1 传统机械制图课程教学存在的问题

传统的机械制图课程教学以教师为中心，采取课堂讲授知识，学生课后进行练习的教学方式。在接受知识的过程中，学生处于被动地位，主动参与的机会很少，积极思考与提出问题的学生也很少，导致学生在课下练习过程中出现简单问题复杂化和思考问题不积极的现象，所以，要尽量把学生被动的学习状态改为主动，即以学生为中心，教师则作为导演，设计教学的情景和过程，让学生作为演员，置身其中，主动参与，积极提问，与教师一起探讨教学中的问题。

随着计算机技术和多媒体技术的普及及社会对高技术人才的大量需求，计算机绘图、多媒体教学以及相应的工程实践训练已经成为工程制图不可分割的重要组成部分。计算机绘图已经写入课程教学基本要求中，多媒体教学方法也已经在课程教学中普遍应用，但机械制图课程一直沿用分段式的教学模式，即在传统机械制图教学内容结束后，集中讲授计算机绘图内容。这种模式不仅将传统工程制图与计算机绘图两者内在的联系人为分离，而且不能使计算机绘图内容渗透到机械制图课程的讲授中，更不能发挥计算机绘图的辅助教学功能。同时，单纯使用多媒体的教学方式，学生上课像看“电影”一样，给课后复习和独立完成作业带来困难，不利于学生综合能力的培养，课程教学效果大打折扣。

另外，虽然目前的教学安排了一些工程实践活动，但还远远不够，绝大部分学生很难有机会参与到实际工程实践训练中。

为此，我们把项目教学法引入机械制图教学中，选取合适的教学内容，设计合理且难度适中的项目，让学生分组讨论，针对学生讨论结果进行评价。同时，借助于计算机绘图技术、多媒体教学方法和课外兴趣小组等多情景融合教学模式，将先进的教学手段和教学方法与传统机械制图两者固有的内在联系及共性内容进行有机整合，将计算机绘图、多媒体教学方法单列后置的教学方式改为穿插多情景融合式教学，充分利用计算机绘图技术和多媒体教学的先进性、快捷性及三维辅助功能，提高机械制图的教学效果。

2 多情景融合教学项目和实施方案的制定

2.1 素材的搜集和项目内容的制定

结合教学大纲和教学内容，选取既有一定难度能吸引学生兴趣，又能方便组织教学活动的项目，是开展项目教学法的关键内容。项目既要满足教学内容需要，又要结合工程实际，不仅使学生能够通过项目加深对课堂知识的理解和体会，而且可促使学生学习和运用新知识、新技能，解决过去从未遇到过的实际问题。

2.2 项目实施平台建设及实施方案制定

针对课程内容，制定合理的方案，在课堂教学过程中，组织实施项目的开展，是融合多情景教学的重要前提。在具体的实施过程中，针对课程的主要内容，对全班学生分组，每一组都依据教师课前准备的素材和研究对象开展活动。学生根据教师布置的教学任务分步骤讨论，增强师生互动，学生主动从提出问题、思考问题逐步转化成自己解决问题，把被动学习变成主动研究，使整个学习过程变得轻松，而且促进了知识点的掌握和物体空间能力的培养。

3 多情景教学、实践环境的设计与构建

3.1 课堂教学环境的设计

在项目实施过程中，综合利用计算机二维(如AutoCAD，CAXA)和三维软件(PRO/E，Solidworks等)、多媒体技术(如Flash动画演示，Authorware，3DMax等)、网络技术(博客、微博等主流互动交流平台)等先进技术和教学理念融入课程和项目教学的各个环节中，交替穿插进行，营造多情景学习环境，融合多种教学方法，增强学生的学习兴趣和互动性。

3.2 实践教学情景的设计

针对课堂教学中存在的问题，有针对性地组织学生到陈列室和模型室，以现场讲解和提问的形式进行项目教学活动，适当安排学生到测绘室进行典型零部件的拆装和测绘，增强学生的感性认识，提高空间想象能力，并根据学生反馈的信息，补充更新或者自制满足教学需要的各种零部件模型。

3.3 现场学习情景的构建和组织

组织学生在业余时间多去实习车间进行参观学习，并组建课外兴趣小组，通过现场沟通学习和兴趣活动的开展，给枯燥的课本内容赋予生命力，让学生感到“学以致用”。

4 项目的具体实施和效果

(1)结合机械制图课程教学大纲和教学内容，选取齿轮油泵为项目的主要素材，由于齿轮油泵是工程实际中常见的一种机械装置，比较贴合工程实际，相对于简单的机械装置而言又具有一定的难度，而且，教研室模型库中有实物模型，便于组织教学活动的开展。在教学实践过程中，以齿轮泵的设计为主线，通过融合课堂教学动画演示、绘图室实物讲解及测绘、计算机设计室CAD绘图、设计结果分组讨论等多情景教学环境设置，使学生通过齿轮油泵项目的设计过程加深对课堂知识的理解和体会，促使学生学习和运用新知识、新技能去解决过去从未遇到过的实际问题。

(2)针对项目内容，组织编写了教学类教材2部、计算机辅助设计类教材2部以及配套的《零部件测绘实验指导书》，充分利用三维软件和多媒体技术，组织典型零件及组合体的三维模型制作，重新编排课件，在课堂教学过程中补充对齿轮泵基本原理、动画演示等内容，并补充陈列室和测绘室中齿轮油泵实物模型和典型零部件模型，满足学生开展模型拆装、测绘等实践活动。在对齿轮油泵的测绘中，全班学生自由分组，每3～4人一组，先由小组内学生自由讨论，针对个别学生或个别小组出现问题，教师现场个别指导，对共性问题，集中讲解，最后，根据各组学生的测绘结果和课堂表现进行考核打分。学生在相对轻松的课堂气氛中体验到了设计的乐趣，又解决了实际问题，有效提高了教学效果。

(3)在课程资源库建设方面，建立了“工程制图”网络课程资源库，该资源库包含多媒体课件、习题库和网上在线答疑等内容，可以满足不同层次学生的需求。学生可通过校园网进入“工程图学网络教学系统”参加网络学习、答疑和自我测试。目前课程内容、电子教案、实验指导章节习题、自测练习、教学大纲等均已上网，学生可利用网络教学平台自主学习。而且，充分利用网络技术的便利，任课教师开通了面向教学的微博、博客及微信等网络交流平台，实时与学生进行交流沟通。

(4)在课外实践活动建设方面，组建了机械制图课外兴趣小组。在教研室教师的指导下，该小组连续3年获得全国“工图杯”大赛一等奖和个人单项一等奖等奖项，分别于2012年和2013年荣获第五届和第六届“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛团体一等奖。

通过项目的实施，将先进教学理念和技术融入到课程和项目教学的各个环节中，交替穿插进行，营造多情景学习环境，融合多种教学方法，增强学生兴趣和互动性，学习兴趣和学习效果明显提升。

5 结束语

以项目导入为主线，多情景信息融合的教学模式便于开展启发式教学，培养了学生自主学习的能力，增强了学生独立发现问题、解决问题的能力，增加了教师与学生的互动效果，课堂气氛也更活跃，学生的学习主动性、积极性明显增强。多情景融合的项目引导式教学既丰富和保证了机械制图的教学内容和教学品质，又提升了学生的空间思维能力、实践动手能力、计算机绘图解决实际问题的能力及对工程项目的实际应用能力。该项目的实施有效激发了学生对基础学科的学习兴趣，增强了学生团结协作、探索发现问题的能力，对提高机械制图课程的教学效果以及对类似课程的教学改革与创新起到示范和带动作用，可以在类似的课程教学中推广实行。

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