翻转课堂模式下三维CAD软件在机械制图中的教学研究

张凤敏

摘要：本文分析了三维CAD软件的发展对机械制图课程的影响，介绍了翻转课堂模式下如何应用三维CAD软件辅助机械制图“教”与“学”中的改革研究。根据目前应用型大学对高素质人才培养的需要，将三维CAD引入机械制图的课程翻转课堂，对优化课程体系、丰富教学内容、提高教学质量起到了重大作用。同时对提高学生动手能力、创新能力和工程意识起到重要作用。

关键词：翻转课堂；机械制图；自主学习

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0195-02

机械制图是研究如何用图样确切地表达机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的一门学科。机械制图的学习是逐步学生空间想象力的过程，但是却存在教学过程枯燥，积木教具笨重等问题。传统的机械制图教学方法以及教学模式以及渐渐地不能满足新时代人才培养的需要。

在“翻转课堂教学模式”下，学生在宿舍或者家中用三维CAD软件建模，学生能更加直观、清晰地看懂投影过程并完成当堂的学习内容，而在课堂上通过老师与学生、学生与学生之间互动，包括答疑解惑、知识的运用等来完成课业的学习。这种方式下学生参与感强烈，学习兴趣浓厚。基于CAD建模的机械制图翻转课堂教学对培养学生学习符合设计要求和工艺要求的造型方法，对培养大学生培养创新能力和实际工程意識的能力有重大意义。

一、翻转课堂的特点

1.重构教学流程。“翻转课堂”对学生的学习流程进行了重构。传统的教学流程是在课堂完成课程的学习，课下完成课程内容的吸收。而翻转课堂模式下，学生课下完成课程的学习，在课堂上通过与教师以及其他学生的交流，完成课程内容的消化吸收。教师能够提前了解学生学习中的困惑点，能在课堂上给予有效的辅导，提高学习效率。

2.学习方式多样化。翻转课堂教学下，学生课下可以通过观看微视频来完成内容的学习。而微视频短小精悍，便于利用零碎时间来学习，也可随时随地学习，并且易于传播。

二、翻转课堂模式下三维建模在教学中的实践应用

1.三维CAD软件在截交线、相贯线“教”与“学”中的应用。传统的截交线、相贯线教学中，教师一般是利用挂布或堆积积木的方式讲解，挂布教学对初学的学生来说，很难对假象的剖切面形成直观的印象，堆积积木效果虽好，但是却增加教师上课的负担及增加教学成本。在翻转课堂模式下，在这一章节的讲解中，学生课前或者当堂建立相应的三维模型，利用三维软件的切除功能，将零件在任意平面位置切除，形成假象的剖切面，学生自己动手调整和拖动视图位置以及剖切的位置，能更加直观地看到假象截面截取模型所形成的交点，学生更容易理解截交线、相贯线相关内容。

2.三维CAD软件在组合体“教”与“学”的应用。我们在教学中常用的组合体教学方法有“形体分析法”和“线面分析法”。这一章节中，学生可以分别将各部分结构建立模型，利用三维CAD软件给模型的不同表面添加不同颜色，结合视口的四视图功能以及特征隐藏的功能，可以逐步将各部分显示、叠加，学生通过自己动手建模，能很生动、形象地将该方法理解透彻，提高教学效率，这也可以极大地吸引学生课堂学习的注意力。

3.三维软件在表达方法中“教”与“学”的应用。在零件的表达方法章节中，初学者一般很难准确地想象假象剖切后的形体。利用三维软件的剖切或者断面功能，可以将零件在任意位置剖切开，并且可以动态修改剖切面的位置参数，对比不同切割位置得出的剖面图，学生自己去选择不同的剖切进行剖切，教师之后讲解学生在不同剖切位置剖切的优缺点，这样能达到更好的教学效果。

三、翻转课堂教学模式下机械制图发展方向

随着本校测绘实验室的建立和完善，我校逐步形成将计算机绘图、测绘、徒手绘图、尺规绘图融为一体的机械制图教学模式。在这一教学模式的发展下，我校近年来连续几届获得“高教杯”制图大赛的一等奖、二等奖！

翻转课堂是一种新的教学理念和教学手段，不但可以提高学生的自主学习能力，也可以发展更为灵活的考核方式。通过笔者研究，翻转课堂教学模式下机械制图的发展方向主要包括：

1.三维CAD辅助学习与教学。将三维CAD软件融合在翻转课堂模式下的机械制图“教”与“学”中，不但可以加强加机械制图教学质量，并且可以带动其他机械相关专业课的学习，为培养出适应社会发展所需人才做铺垫。

2.加强徒手绘图训练。徒手绘图在设计交流阶段以及一些现场测绘时经常被使用到。徒手绘图要求有较高的对空间想象能力，是工程技术人员必备的技术能力，也是目前教学改革模式下非常重要一项手段。

3.开设测绘实践。建立测绘实验室，开设相关测绘实验，培养学生对机械零部件的认知度以及动手能力。

4.微课教学。翻转课堂教学与微课息息相关，微课不但可以满足个性化人才自主学习的需求，并且公开网络教学资源，有利于不同大学之间的沟通和各个学科之间的建设。

四、总结

将翻转课堂模式下将三维CAD软件引入机械制图的教学，为机械制图的教学带来新的机遇与发展。学生自主学习三维CAD软件可以很好地辅助机械制图课程的理解，能更加透彻地理解教学内容，提高教学效率，对提高学生学习效率和学习积极性、提高形体构思能力和空间想象能力以及工程意识能力都有很大的帮助。教学结果证明将三维CAD软件融入机械制图教学的翻转课堂教学改革思路，应该继续深入探讨和实践。

参考文献：

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Abstract：This paper analyzes the influence of the development of 3D CAD software on the course of mechanical drawing，and introduces the application of 3D CAD software to the reform of "teaching" and "learning" in mechanical drawing. According to the current needs of high-quality personnel training in applied universities，the introduction of three-dimensional CAD mechanical drawing of the flipped classroom has played a significant role in optimizing the curriculum，enriching the teaching content and improving the teaching quality. At the same time，it plays an important role in the improvement of the students ' practical ability，innovation ability and engineering consciousness.

Key words：Flipped Classroom；Mechanical Drawing；self-directed learning