以慕课与实践教学相结合的机械CAD制图教学方法研究

蒙建国，于文妍*，王 斌，解文霞

(1.内蒙古科技大学 机械工程学院,内蒙古 包头 014010；2.内蒙古科技大学 生命科学与技术学院,内蒙古 包头 014010)

工程图样是工业生产中设计、制造与维修机器等过程中必不可少的技术资料，同时也是工程界交流技术思想的语言[1]。以工程教育为导向，培养大学生实践创新思维能力已成为高等教育改革的重要内容。机械制图与CAD基础课程是工学类专业学生所必修的一门基础课程，尤其是机械CAD制图基础课程的实践应用性强，是对机械制图理论部分教学过程的体现，从综合教育方面角度，更是为工程实践型人才的培养打下坚实的基础，其教学和学习效果的好坏直接影响学生对工程领域的认知和学习兴趣。

1 教学实践存在问题剖析

在机械CAD制图教学环节和改革实践中取得成果的同时，也发现了新的问题：

主要表现为学生学习机械CAD制图制图主动性差，自主学习能力较弱，综合应用能力较差。因为机械CAD制图课程一般在大一的第二学期开设，学生已经学完机械制图的基础理论部分，初步明确了课程的学习目的，也已经具备一定的手工绘图能力，就是需要将理论部分准确应用到计算机绘图中，进一步促进教、学与实践的协调。

机械CAD制图基础是一种用“图形”来表达各种机器零部件内容的工程语言，工程图是利用二维平面投影图表达三维物体结构形状，除了学生具有良好的学习习惯外，还要求学生在学习制图的过程中不断的变换思维方式，即三维—二维—三维相转换在教学中既需要基本理论知识的讲授，更需要实践技能的训练，机械CAD制图正是以培养学生综合应用所学理论知识，强化工程实践的能力。在教学中忽略实践训练，导致学生所学理论与实践相脱节。在机械CAD制图教学过程中，课程安排为20学时，其中10学时为课堂演练教学，另外10学时为计算机绘图练习，传统考核过程以给定图样，按规定比例画图，以完成图样的正确与否评定成绩。综合教学质量管理平台中学生意见反馈中看出，大部分学生对学好机械CAD制图的信心很足，但也有一小部分学生的立体感不强，导致学习兴趣降低。综合分析，主要存在的一个关键问题是教学过程单一，学生学习过程以“过”为主，忽略工程实践应用的重要性，课后学生自主学习能力较弱。由于学生在学习完机械制图课程后，在计算机绘图环节安排教学和练习学时较少，课后学生自学较为盲目，从而使学生不能很好地将所学知识融合应用到后续课程的学习和创新实践中。

2 以慕课教学培养工程实践型人才是实现教育计划的重要途径

以国际最前沿的慕课(MOOCS)-网络在线开放课程等体系将工程制图课程、机械CAD制图、工程实践与教学成果等有机地紧密结合，突破时空界限的网络在线开放课程为依托，避免学生出现“课前手中无、课堂一本书、课后眼过目”的学习习惯[2]，促进学生学习能力提升培养，以达到培养学生的工程意识和实践应用能力[3]。

建立工程图教育网，为工程制图与CAD基础慕课教学提供保证。机械CAD制图需要以突破时空界限的网络在线开放课程为依托，以达到培养学生主动地、自主地学习为目的，为社会培养高素质工程型人才的教学模式，教育网涵盖的主要教学资源包括：工程图、虚拟模型库(以实体模型为基础)，课件库(课堂教学内容)、习题库、习题答案库、模拟试题库、教学日历、教学大纲、教学计划、课程介绍和在线讨论及答疑等一系列资源库的建立，全方位服务于慕课的在线开放课程。

(1)慕课完全颠覆了传统教学。即将教师在课堂教授的知识，用网络的形式再次传授给学生，学生在任何时空内根据自己的需要通过自学来完成相应课程的学习，通过自己练习来消化所学内容，其本质就是将面对面的知识传授变为通过信息技术的辅助在课前完成，而学生的思考和问题则在课堂中经老师的帮助而完成，也就是课堂时间教师用来解答学生问题、改正学生作业，讨论问题，帮助学生答疑等。这种学习形式颠覆了传统教学，形成了“翻转课堂”，但机械CAD制图有其特殊性，它是将三维立体进行平面化变成二维平面图，再将二维平面图变成三维立体图的过程，而机器零件千差万别，样数千奇百怪，想去掌握其难度可想而知，对于空间想象能力差的同学更是难上加难，通过与在校学生和毕业后工作的学生多次交流与调查后发现这种完全的翻转课堂并不完全符合工程制图的教学，因此必须将机械CAD制图慕课的资源与传统的教学模式形成有机的结合，才能达到更好的教学效果。

(2)按照慕课体系要求，必须在网络教学中以视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节中而开展教与学活动的各种教学资源的有机组合，开发的工程图教育网包含了工程制图与机械CAD制图慕课70%的教学资源，还需要在视频录制、练习、讨论、测试及学生反馈、教师点评、实时解答等教学支持资源进行细化，形成一个完整的、强大的工程制图慕课在线教学资源库，将有效的利用教学成果，为学生自主学习起到更大的推动作用。

(3)教学改革的计划实施过程。

1)课堂教学视频录制。完善网络视频资源，将每堂课的知识点、重点完全表述出来，让学生学习一目了然，掌握关键内容。

2)制定讨论题目及相关的练习和习题参考思路。细化具体的讨论题目，对每一章节的知识点提出相应的针对性强的问题，使学生能简洁明了地了解问题。针对每堂课的知识点、重点的设定应竟可能地少同时能体现各知识点的重要内容，并附习题的答题参考思路，使学生及时消化每一章节的内容。

3)制定相关测试、定制讨论等详细办法。在每一章节完毕后，制定相关的测试题目，以检测学生对知识点的掌握程度，并且能使学生查缺补漏，对后续内容的学习奠定良好基础、提供保障。对学生的信息反馈，自学情况，测试结果进行点评和反馈，实时解答学生在学习过程中存在的问题。

在线下教学过程中，按照工程实践培养目标，以机械零部件或者教学模具等实体模型作为教学过程中采用的工具之一，开展现场测量、现场绘制的教学模式，整个教学过程让学生切实明确学习目的，学期末组织知识竞赛和考核，同样以工程机械等设备为主，以小组形式区分部件进行拆装、测量，并利用计算机绘图，将理论与实践相结合，实现自主学习和灵活应用的培养目标，增强学生测绘能力、尺规绘图和计算机绘图能力，更培养了学生良好的学习兴趣，并以此作为学期重要考核方式，利于学生综合学习素质和工程实践能力的培养。

4)慕课资源与实践教学资源整合。将机械制图与CAD基础的慕课资源与实践教学理念进行有机整合，形成一个完成的工程教育为导向的机械CAD制图教学体系，使工程制图教育教学效果达到一个更新高度，使学生学到真本领，自信地面对后续课程学习和未来的就业。

3 总结

以工程教育为导向，以慕课与工程实践教学整合为过程，以达到实现培养高标准实用工程型人才为目的机械CAD制图基础教学改革。在传统教学模式基础上，以学生为主体，网络课程教学为辅助，结合工程实践测绘，不拘泥于固定的教与学方式，灵活地展现学生的综合学习、测量和制图能力，将理论与实践有机地结合起来，为学生提供一种以工程实践训练为背景的创新教育，此方式教学改革对促进学习和教学过程均具有重要指导意义，也为未来工程型人才培养奠定良好基础。