浅析信息化教学及在中职“机械制图”课程中的应用

(天津市劳动保障技师学院，天津 300162)

一、信息化教学概述

(一)教育信息化

教育信息化是指在教育领域全面深入地运用现代信息技术来进行教育改革和发展的过程。其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化，基本特征是开放、共享、交互、协作。教育信息化是国家信息化的重要组成部分，对转变教育思想和观念、深化教育改革、提高教育质量、培养创新人才具有深远意义。

(二)教学信息化与信息化教学

教学信息化是教育信息化的主要内容，是在信息教育理念指导下充分利用信息技术改革教学、提高教学质量和效能的过程。教学信息化的内容是开展信息化教学。

信息化教学是与传统教学相对而言的现代教学的一种表现形态，它是在现代教学理念指导下，重视现代信息技术在教学中的作用，充分利用现代教育技术手段，应用现代教学方法，调动多种教学媒体、信息资源，构建良好的教学与学习环境，在教师组织和指导下，充分发挥学生主动新、积极性、创造性，使学生能够真正成为知识、信息的主动构建者，从而达到良好的学习效果。

(三)信息化教学设计

信息化教学设计是充分利用现代信息技术和信息资源，科学安排教学过程的各个环节和要素，为学习者提供良好的信息化学习条件，实现教学过程全优化的系统方法。在形式上，它不仅仅是传统意义上的教案，而是为促进学习，依据学习者特征和学习需要，将学习资源、学习环境与信息技术有效融合，以达到过程最优化而编制的教与学的实施方案，它通常是包含教学情景问题定义、教学活动设计规划、教学课件及多媒体网络资源的教学设计单元包。

(四)理论基础

信息化教学设计是建立在建构主义理论基础之上，构建主义核心要义即以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识的主动构建。与其相适应的教学模式为：“以学生为中心，在整个教学过程中教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义构建的目的。构建主义认为，知识是在一定的学习环境下获得的，这个环境通常包括情境、协作、交流和意义构建四个部分。同样，在信息化教学设计过程中，我们也应该遵照这四个部分努力创设良好的学习环境。

二、传统教学与信息化教学对比

(一)教学手段方面

表1 信息化教学手段与传统教学手段对比

(二)教学资源方面

表2 信息化教学资源与传统教学资源对比

(三)教学模式方面

表3 信息化教学模式与传统教学模式对比

三、传统《机械制图》课程教学的弊端

(一)机械制图课程的地位及教学要求

机械制图是中等职业技术学校机械类专业学生必修的一门重要专业技术基础课程。重要性体现在其研究对象是识读和绘制机械图样，无论是在设计零件环节还是在加工、装配、检验环节都需要以机械图样为依据；技术性体现在相对于文化类课程，机械制图课程的专业性较强；基础性说的是学习该课程，能为学生后续学习其他专业性较强的课程打下一定的知识基础。

机械制图的教学要求是学生通过学习制图基本规定和正投影法，培养其空间想象能力和识读、绘制机械图样的能力，并最终能够读懂中等较复杂零件图和装配图，绘制一般零件图和简单装配图。

(二)传统机械制图课程课堂教学的弊端

传统课堂教学过程中，教师是主角，学生是配角，教师作为知识的施与者通过讲授法将知识传递给学生，学生被动听课，缺乏主动探究知识的过程。尤其对于中职学生，他们普遍基础较差，缺乏空间想象能力，制图过程中还未系统建立起由图想物、由物想图的转换思维。过去学生接触的图样多是平面图样，对于立体图样难以理解和掌握，产生一定的畏难情绪。加之缺乏现代信息技术手段和资源，教师只能利用传统挂图将图样展示给学生，缺乏图物相互转换的动态过程，学生自然觉得课程难度较大，不易学会。

四、机械制图课程信息化教学手段的应用

(一)利用手机移动端课程平台，完成课前预习环节

随着信息技术的发展，网络课程平台例如人人通、蓝墨云班课等相继出现，通过使用这类应用，学生即可完成课前预习环节。以蓝墨云班课为例，教师可以在手机中下载该应用并创建自己的班课，系统将自动生成班课邀请码，教师将邀请码告知学生，学生下载并安装蓝墨云班课，注册账号即可加入班课。通过蓝墨云班课系统，教师可以发布预习通知、批阅预习报告、整理学生在预习过程中集中出现的问题；学生可以提前浏览课件、观看微课视频、教学动画等，完成课前预习和课前测验。通过这种手段，不仅拓展了学生的学习空间和时间，也实现了不同层次学生的个性化、差异化学习。

(二)利用绘图软件辅助教学，提升学生空间想象能力

目前市面上常用的机械绘图软件有Auto CAD、Pro/E、 UG、 Solidworks等，这些绘图软件不仅具有强大的三维实体造型功能，还能模拟装配过程及创建二维工程图样，因此在课堂教学活动中，我们可以充分利用软件中3D建模及2D制图模块来辅助教学。例如在讲到零件图时，教师在建模模块中可根据教学需要快速设计创建各种形状结构的3D零件模型；在制图模块中则可快速把设计好的3D零件模型直接转换为2D工程图样，在软件中教师可随时修改3D零件模型，当3D零件模型改变时，2D工程图样也随之改变。绘图软件提升了教学的直观性，与传统教具相比，通过在课堂上操作软件并呈现给学生，学生能更加直观地看到由物体到图形的转换过程，丰富了学生在视觉上的体验，提升了学生的空间想象能力。

(三)利用动画、视频、微课、仿真软件等数字化教学资源，丰富教学内容的展示形式

在多数情况下，机械制图课程是较难理解的，一些知识点内容既抽象又复杂，很难在常规教学中讲清楚，所以就需要教师合理配合课程，利用动画、视频、微课等形式将知识点内容呈现出来。这种形式不仅能激发学生的学习兴趣、提升学习效率，也帮助学生更好更快地理解知识点。

以采用动画技术演示综合型组合体轴承座的作图方法及步骤为例，轴承座分为五部分组成，分别是底板、圆筒、支撑板、肋板和凸台，用五种不同的颜色表示这五部分。首先用形体分析法将轴承座形体分解；弄清楚各部分的形状结构、相对位置关系、组合形式及相邻表面连接关系；按照各部分的主次和相对位置关系通过动画逐个画出它们的投影，最好能将画图步骤归纳为几句简单易懂的口诀，以便于学生掌握，如“先基准，后轮廓；先关键，后其他；三个视图一起画”。这几句口诀可使学生很容易地记清：先画基准线，包括长宽高三个方向的基准以及对称中心线、轴线等，再画轮廓线；先画处于关键位置的那个基本体，如先画底板、圆桶、支撑板，再在其视图的基础上按照方位对应关系画出其他各部分如肋板、凸台的的各个视图。

图1 轴承座三视图

以采用动画技术演示切割型组合体导向块的作图方法及步骤为例，在进行教学时建议将形体分析发与面形分析法有机结合起来对组合体进行分析，因为切割型组合体的形成过程本身就是基本体通过若干次切割或者钻孔形成的。导向块在未切割前是一个长方体，经过逐一切割三个四棱柱而形成了导向块。首先要直观地判断导向块是由哪类基本体通过哪几次切割而形成的；再分析每次是由哪种面进行切割的，切口平面在各个视图中的投影是怎样的，等等。这样把面形分析法与形体分析法结合起来，能充分发挥面形分析法的优势，便于快速画出导向块三视图。

在众多数字化教学资源中，除动画外，微课也是使用较频繁的一种形式。通常情况下，微课用于课前的任务环节，当然也可用于课中授课环节，具体应根据教学设计而确定微课在本节课中出现的位置和作用。作为学生自学的重要资料，微课主要起到突出重点突破难点的一个作用。

以根据组合体两视图，补画第三视图为例，学生在做这类题型时，出现错漏的情况较多，究其原因其实是读组合体视图能力欠缺，对作图方法及步骤没有深刻理解体会。如果教师根据学生出现的错误情况进行整体汇总分类、分析错误原因并进行修正，以微课的形式展示给学生，学生可以观看微课视频，聆听语言讲解，得到更有针对性的指导。

(四)利用VR、AR、可穿戴设备，创设真实的教学情境

VR、AR、可穿戴设备是非常新的技术，随着技术的不断完善，现在已经进入了教育领域。它们在教育中的应用场景非常多，可以很好的服务教学，教师应用得当，可以创新出新的教学方法。

比如利用VR设备为学生创设真实的情景，提供在正常教学过程中无法实现的教学环境。在机械制图由物绘图的过程中，尤其绘制零件图和装配图时，由于零件、部件或机器形状结构较复杂，学生如果没有真正观察和测绘过，往往很难绘制出其图样。所以，应用VR技术，利用虚拟现实技术创设学生在实训场观察和测绘零件的过程，便于学生体验到由物绘图的教学过程，同时增加了课堂趣味性，有效激发学生的学习兴趣和创造力。

(五)利用二维扫码技术，突破传统教学评价反馈形式

传统的教学评价反馈形式往往采用纸质调查问卷的形式进行，由于需要人工统计，所以会花费一定的时间和耗费一定的人力。而当今信息化时代为我们提供了更加简洁便利的问卷形式，我们可利用调查问卷网站创建一份调查问卷，在网站上自动生成二维码，学生通过手机扫描二维码进入移动端界面填写问卷并提交，教师在后台可实时看到问卷结果，软件还能自动分析问卷结果，发现学生集中出现的问题，便于教师了解学生对知识的了解掌握情况，这种评价方式，增强了教学评价的时效性和统计性。

掌握信息化教学手段，是每一位教师应该具备的职业素养，也是新时代对每一位教师提出的职业要求。信息化教学使教学形式更加多样，教学资源更加丰富，开拓了学生视野，提高了教学质量，是教育发展的必然趋势。随着信息技术的不断发展和课程改课的不断推进，信息化教学手段对《机械制图》教学的促进作用也会越来越明显。