基于任务驱动的“鞋楦逆向建模”教学设计

宋浩

基于任务驱动的“鞋楦逆向建模”教学设计

宋浩

通过五年制高职模具设计与制造专业“逆向工程技术”实训课程的实训项目“鞋楦逆向建模”这一教学案例，探讨了任务驱动教学在五年制高职CAD/CAM类课程教学中的应用。实践证明，任务驱动教学提高了学生学习的积极性，能让学生学习目标更加明确，增强了学生的实践能力，进而达到学以致用的目标。

五年制高职；模具设计与制造；逆向工程技术；教学设计；专业实训课程；任务驱动

“鞋楦逆向建模”是五年制高职模具设计与制造专业实训课程“逆向工程技术”的典型项目。传统的实训教学，往往只注重逆向建模Imageware软件命令的理解与运用。[1]通过学习，大多数学生可以掌握Imageware软件的点云分割、曲线构建与编辑、曲面构建与编辑等基本技能，但是无法举一反三，也无法达到学以致用的水平。[2-3]他们最缺的是分析问题和解决问题的能力，但在传统实训教学中往往也得不到培养。任务驱动教学法是以解决问题、完成任务为主的多维互动式教学为理念，将传统的再现式教学模式转变为以学生为主体的探究式学习模式，使学生处于积极的学习状态，使每位学生都能根据自己对当前问题的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题，从而恰好可以弥补传统实训教学的不足。[4-5]本文着重进行基于任务驱动的“鞋楦逆向建模”教学设计。

一、教学分析

（一）教学内容分析

“鞋楦逆向建模”是“逆向工程技术”实训课程的项目二，6个学时。本项目的主要学习内容包括：（1）鞋楦特征曲线的判断；（2）点云的截取与分割；（3）曲线的构建与编辑；（4）曲面的构建与编辑。

（二）学情分析

本课的授课对象是模具设计与制造专业三年级的学生，这些学生通过项目一的学习，已经掌握了逆向建模的基本流程和简单曲面的构建方法，具备基本的软件操作能力，形象思维能力尚可，但抽象思维能力较弱，他们在教师的引导下，乐于动手和探索。

（三）教学目标分析

根据模具设计与制造工作岗位的工作要求，确定本课的教学目标为：（1）知识目标。掌握点云截取、分割，曲线构建、编辑，曲面构建、编辑命令；（2）技能目标。能根据点云特征，正确判断特征线并构建曲面；（3）情感目标。通过学习任务演练，提高分析问题、解决问题的能力，培养严谨、细致和团结协作的工作作风。

（四）教学重难点分析

本课的教学重点是由点云构建曲面；教学难点是特征线的判断。

二、教学设计

（一）教学方法

本课采用的主要教学方法是任务驱动教学法，在教师的引领下以工作任务为学习目标，让学生在完成工作任务的过程中学习相关知识和技能,发展学生的综合职业能力。

（二）任务分解

基于逆向建模的工作过程，本课共设计了五个任务：（1）判断鞋楦外观的特征曲线位置；（2）截取鞋楦特征点；（3）构建鞋楦外观特征曲线；（4）编辑鞋楦外观特征曲线；（5）构建鞋楦外观曲面。这五个任务由简入深，环环相扣，学生在一连串的任务驱动下完成学习目标。

（三）教学评价

在参考相关评价表的基础上制定了以下评价量表，如表1所示。

表1 教学评价表

三、教学实施

课前，给学生布置任务，去鞋店体验买鞋过程。新课开始，播放一段制鞋工厂制鞋的视频，创设制鞋情境，提出本课的任务：利用小明脚部的扫描数据，为小明逆向建模鞋楦，提供给制鞋工厂，定制一款皮鞋。

以此为目标，首先要判断鞋楦的特征线位置，这是本节课的难点。为了突破难点，这里采用的方法是：教师与学生情景演绎买鞋过程，教师扮演营业员，学生扮演顾客，让学生初步了解一双合适的鞋必须在尺寸上具备哪些条件；接着，教师提供鞋楦设计工厂的设计图纸，让学生讨论鞋楦底部和顶部特征点的位置，学生通过小组讨论，发表自己的看法；在此基础上，教师提示学生可以借鉴三维建模中这些特征的建模思路，学生再次讨论，最终确定4条特征线的位置。

在正确判断特征线位置的基础之上，学生接下来要完成由点云构建曲面的任务，这是本节课的重点。为了突出重点，先进行任务分解，在此，教师演示典型马鞍面由点云构建曲面的过程动画，让学生从中找出点云构建曲面的步骤，从而将任务分解成四个环节：（1）截取鞋楦特征点云；（2）构建鞋楦外观特征曲线；（3）编辑鞋楦外观特征曲线；（4）构建鞋楦外观曲面。整个过程较为繁琐，如果教师演示全部建模过程会浪费时间，学生也记不住。为了解决这个难题，可将每个过程录制成15分钟左右的微课，以供学生参考。通过微课学习，可以实现学生分层教学，不同知识水平的学生可以根据自己的学习情况控制学习进度。在学习中，一旦遇到问题，可以提出疑问，教师就能针对学生提出的问题,有针对性地进行答疑。在整个教学过程中，教师不断巡视查看学生的学习过程，从而了解学生的学习进度。对非共性的问题可以进行单独交流和指导，对大多数学生共性的问题,可以通过教学播放系统给予广播式的指导。

任务完成后，学生将完成的成果保存并提交，教师收集和整理学生完成的作品，并对作品进行点评，肯定学生的成果。同时，教师组织学生进行思考和总结，填写工作任务书，以达到对知识的提炼和升华。

四、教学反思

使采用任务驱动教学的“逆向工程技术”实训课堂，学生学习的主动性得到了极大的提高。“鞋楦逆向建模”作为一个完整的项目，对于学生来说，直接上手具有一定的难度。经过教师的引导，将比较复杂的项目予以分解，先易后难,逐步推进，很好地激发了学生的学习兴趣。由学生提交的成果可知，大部分的学生能够适应这种教学模式的转变，能够在规定时间内顺利完成教师预先设定的任务，从而达到学以致用的目的。

但是，在教学过程中也发现了一些问题，因为“鞋楦逆向建模”是一个完整的项目，任务驱动教学只是将这一完整项目进行了分解，各任务之间也是环环相扣，下一任务的开始必须建立在上一任务正确完成的基础之上。如果有个别学生在开始的任务中就已经发生错误了，就会影响整个项目的完成情况。在今后的教学过程中，需要加强过程评价，针对每一个任务的成果教师都要进行收集和评判，以尽早地指出学生在任务完成过程中出现的问题。

[1]谭昌柏.《逆向工程技术》课程教学探讨[J].中国科技信息，2008（18）：276-277.

[2]胡笑奇，林云峰.“逆向工程与快速原型技术”教学改革初探[J].丽水学院学报，2016（5）：119-122.

[3]朱裕生.中职教育《机械制图与CAD》一体化改革的思考[J].装备制造技术，2016（4）：273-276.

[4]张洋，段磊.基于任务驱动的模具CAD/CAM技能实训教学研究[J].中国现代教育装备，2014（1）：93-95.

[5]陈志明.大赛引领下高职CAD/CAM课程教学改革与实践[J].职教通讯，2012（21）：70-71.

[责任编辑 赵文清]

宋浩，男，无锡机电高等职业技术学校讲师，硕士，主要研究方向为逆向工程技术教学。

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1674-7747（2017）15-0017-02