基于三维软件和云班课APP的机械设计课程教学实践

毛建忠

摘 要：针对机械设计基础课程中铰链四杆机构部分内容教师难教、学生难学的情况，本文介绍了如何运用CAXA实体造型软件和云班课手机App课前教学资源共享、课中教学环节合并、课后作业整合等方式将知识点交织利用，并配以电子任务书等手段来搭建立体的辅助学习平台，以“做中学，学中做”为指导思想，鼓励学生自主探究、发现、验证并理解知识，以培养学生知识运用能力和自学能力。

关键词：三维软件 机械设计基础 教学实践

教师教学最终目的在于让学生学会学习、主动学习、终生学习。职业学校新设课程教学应以学生运用已学的知识为基础，去学习新课程的新知识，在提高学生自信心的同时，也让学生明白了知识的用处，学以致用，从而增强学生的学习动力。在职业学校课程改革的大背景下，在信息化的浪潮推动下，教学内容急需打破原有的课堂模式，采用“双课堂结合”的模式，将教与学、学与练，练与用有机结合在一起，从学生的就业需求出发，优化教学资源，提高课堂效率。通过小组合作探究的方式，实现组内学生的优势互补，通过小组竞争培养学生的职业能力和学习能力。

一、教学现状

1.教学内容直观性、互动性较差

机械设计基础课程中的平面四杆机构传统教学手段缺乏动态，直观性差，抽象难学，往往采用先理论后计算的教学模式。学生需要掌握大量的平面四杆机构各种类型特点，动力传递方式等知识。学生锻炼较少，学习兴趣不大。通过多媒体教学的介入可以部分解决直观性的问题，但互动性的问题并不能很好地解决。

2.教与学效率低下

由于受到教学内容和教学方式的限制，以教师讲授为主的教学模式缺乏学生的主动性，学生参与度低，难以形成“教师主导、学生为主体”的教学环境。学生的练习需要通过大量的手工计算来完成，要消耗大量的课堂时间。教学反馈周期长，教师不能及时处理学生遇到的问题，学生易出现厌学、弃学的现象。

二、解决策略

数控专业高级工班学生已经学过三维软件包括CAXA实体设计，PRO/E，UG等，能运用三维软件进行零件装配，具备了本次课学习的必要条件。而他们较强的表现欲望和动手能力，有助于通过已经学习过的知识，去化解枯燥的未学知识。

本课以信息化为平台，以“动手-发现-验证-分析-总结”为主要脉络，以任务驱动为主要教法，发现学习法为主要学法，能激发学生的兴趣，吸引学生的注意力。

1.发现学习法

利用职高学生较强的动手能力，课前设计完成平面四杆机构的三维杆件库，包括机架，连架杆，曲柄，连杆等不同长度的杆件，搭建学生自主学习的舞台。将本课程理论知识和任务有机结合起来，培养学生发现问题、解决问题的能力。

2.任务驱动法

通过游戏式的任务驱动法结合学生感兴趣的三维软件，将原本以教师理论教学为主的讲演内容，转变成以学生完成任务为主的实践内容。发挥学生的主观能动性，活跃课堂气氛。

3.小组合作学习法

单独的行为参与不利于学生高层次思维能力的发展。只有积极的情感体验和思维交流，才能促进学生全面素质的提高。

4.信息化手段

运用微视频导入，点燃学生学习热情；运用电子教室，完成学生电子签到，学生可通过电子教室举手提问；下发任务书，组织学生分组完成，对学生进行屏幕控制，实现课堂信息化沟通，提高教学效率；用电子任务书代替纸质任务书，提高课堂效率，游戏式的评价机制，学习效果有效反馈。

三、教学实践

CAXA实体设计是一款在中职学校得到广泛的推广应用三维设计软件。我们已经跨入移动互联时代，智能手机、平板电脑、笔记本电脑已经在我们身边普及，而传统的教室多媒体将老师和学生固定在 PC 前教与学，教室没有开展课堂互动反馈的设施。蓝墨云班课App专门为移动环境下的教、学而设计，能实现即时的沟通分享，让教、学更轻松、自由、有趣。课前确保教师和学生手机都已下载安装蓝墨云班课App。教师课前上传铰链四杆机构的课程资源，创建铰链四杆机构的班课并发送邀请码邀请学生加入，根据需要可组织班课成员进行投票问卷，讨论答疑，头脑风暴，课堂测验，布置任务，小组讨论等教学环节，丰富移动课堂与学习体。

1.创设情景

教师结合学生闲暇时常玩的游戏跑跑卡丁车来吸引学生的注意力。学生在三维软件模拟操作卡丁车三维模型，引出铰链四杆机构实现车辆的转向机构。

2.任务一

教师进行演示并且讲解铰链四杆机构的定义和组成并布置任务一：在电脑三维软件中打开准备好的四套铰链四杆机构模型，模拟连杆现实运动，在任务书内填入四杆机构各杆杆长。该过程充分利用中职学生好动手的特点。学生在摸索中完成对知识点的理解和记忆，同时提高了积极性和自信心。

3.任务二

教师讲解铰链四杆机构的三种基本形式以及三种机构的各自特点，并列举实例，如汽车前轮转向机构、汽车雨刮器、搅拌器、火车车轮、吊车、雷达、旋转式水泵等，最后布置任务内容：判断以上任意四种实例的连架杆是否能作360度整周运动，并判断属于哪种铰链四杆机构，并鼓励学生进行相互竞赛。学生多角度地观看实例的三维模型，动手操作并找出每个模型的机构原型。带着理论知识去看实践，更能发现知识的真谛。

4.任务三

学生根据自己的分工和设想，尝试从三维软件杆件库中选择相应的杆件进行组装，进行探究。在任务书的帮助下，归纳总结曲柄机构的共同特点，进而验证曲柄存在条件，最终总结出平面四杆机构曲柄的存在条件。学生通过自主探索，培养了归纳总结的能力，团队协作工作作风，一丝不苟的职业素养。

5.任务四

教师归纳本节课的上课重点，并以寻求帮助的方式给学生提出最后一个任务，判断雨刮器和健身平步机分别属于哪种类型的铰链四杆机构。学生相互讨论完成任务，展示任务成果。

6.拓展与评估

评价是对学生项目完成情况的判断过程，包括专业知识掌握、职业能力提升情况等多方面内容，同时是对教师教学设计是否合理的反馈。学生通过电子任务书包含的自评和小组评价环节，每完成一项不同难度任务都能获得相应的“经验值”。教师可以随时让学生提交任务，主动接收每个学生的即时任务完成情况，并通过电子表格进行统计整合。

最后的拓展可以从课堂延伸至课外，作业布置，巩固提升，通过超星数字图书馆查找发现查看相应机械设计类课程电子图书，教学视频，进行拓展学习在生活中寻找更多生活中的四杆机构。鼓励学生学以致用，知行结合，培养主动学习及创新能力。

四、小结

学生利用已学过的三维设计软件，学习新的机械设计课程中的铰链四杆机构部分的内容，通过小组探究学习，在尝试过程中发现问题。教师演示解决问题，并给学生锻炼的机会，充分体现了学生的主体地位，把时间交给学生，实现了“做中学，学中做”的教学理念。采用分组互评、老师点评等评价方式，让学生交流分享，调动了学生的积极性，学生勤于动手，课堂气氛活跃。从整个教学任务情况看，知识目标完全达到，能力和情感目标基本实现。同时，电子表格、电子书、网络学习平台等信息化教学手段，使教学的各环节紧密相连，层层递进，通过多种途径实现了对教学内容的过程性评价和总结性评价。本课的教学实践证明，信息化的使用在提高学生学习效率和提升学习质量方面的确有着积极作用。

参考文献：

[1]何呈娟，孟广斐.CAXA实体设计在机械制图教学中的应用探索[J].职业，2013（4）.

[2]赵金广.基于 Solidworks 的小型电瓶叉车创新设计研究[J].机械研究与应用，2015（4）.

（ 作者单位：浙江省海宁市高级技工学校）