融合Inventor三维技术的高职《机械制图》立体化教材建设研究

王清

摘 要：本文重点介绍了《机械制图》立体化教材的特点、三维软件的作用和立体化教材的建设思路。提出对接企业岗位能力需求，将inventor三维软件学习融入教学，以二维码形式链接各种信息化资源，编写一整套立体化教材，覆盖整个教学过程，提升学生学习积极性，化解学习中的重难点。

关键词：机械制图 立体化教材 Inventor

1 机械制图立体化教材建设背景

近些年，国家大力发展高职教育，高职院校已成为国家教育的重要组成部分，也成为为社会、企业输送应用型专业技能人才的重要部门。同时，由于高职院校招生规模不断扩大，学生的成绩普遍不高，学习基础和自觉性普遍较差，如何保证教学质量的不降反升，是摆在所有高职院校面前的一个难题。

2019年国家提出要“建设一大批国家规划教材，并倡导使用新型教材配套开发信息化教材资源，以适应‘互联网+职业教育’的发展需求”。并提倡运用现代化技术，把各种互相联系的信息化资源有机整合，形成“立体化教材”，为学校提供一套整体解决方案。

高职院校《机械制图》课程是一门专业基础课，为学生后续课程的学习以及将来就业有着重要作用。而《机械制图》立体化教材的研究和应用，能极大地提升教学质量。

2 高职教育《机械制图》的现状

目前市场上的高职教材五花八门，种类较多，但质量参差不齐，高质量的高职教材更是缺乏。总的来说，具有以下几个问题：

2.1 纸质教材的不足

虽然现在的教材对图形绘制的步骤进行了详细讲解，但文字说明较多，步骤枯燥较难理解，加上高职学生本身学习能力和动力有所欠缺，导致学生学习起来较为吃力。此外，现在的教材虽然加入了大量模型图片，在一定程度上能提升学生的空间想象力。但二维的图片在三维结构的表达上还是有所不足，导致学生对复杂零件的立体结构还是难以理解。

2.2 信息化资源的不足

现在大部分的教材都配有PPT和一定数量的动画，能提高教师授课的生动性、直观性。但问题也是有的。首先，PPT的动画对于机械图形的绘制过程并不能清楚地表达出来，学生不懂的难点还是难点。其次，PPT和动画基本上都在随书附赠的光盘里，或者需要网上下载，使用过程较为繁琐[1]。造成只有教师能灵活应用，学生大概率不会使用。而且PPT需要电脑才能正常使用，而学生更习惯使用手机。所以这些信息化资源的利用率并不高。

2.3 应用软件的不足

很多学校都将Auto CAD软件的学习作为学习机械制图的一门辅助课程。Auto CAD软件在以前确实广泛应用于制造业，但笔者通过走访调研发现，随着科技的不断进步，现在的企业都用三维软件来设计机械零部件，再直接导出二维工程图，只会用Auto CAD软件对工程图进行简单地修改。所以，现在二维CAD软件运用得并不多，反而是三维软件开始大规模运用。

3 立体化教材的特点

3.1 立体化教材是一体化完整的教学资源

立体化教材的形式包含纸质教材、习题集、电子教案、PPT、习题库、试题库，其中载体包含有文字、图片、3D立体图形、动画、音频、视频等，形成了从教师端到学生端的全覆盖，从课前预习、课中学习、课后练习以及拓展的全覆盖，做到了信息全方位的融合，教与学全方位的相互融合，形成了立体化的教学体系。

3.2 立体化教材能更有利于学生学习

传统教材以文字+图片形式讲解，枯燥且难懂。而立体化教材能把动画、微课视频、3D立体图形等以二维码的形式链接到纸质课本的每个知识点上，不但能更生动、直观地讲解知识，将零部件的结构形状、工作原理、装配拆卸过程可视化，也能让学生直观地了解每一步作图步骤，能更好的提高学生的读图、绘图能力。

3.3 立体化教材有利于激发学生学习的积极性

传统教材形式单一、内容局限，教师多以课堂讲授为主，学生处于被动地位。而立体化教材不但优化了教师“教”的方面，更加强了学生“学”的方面。教材上链接了动画、视频等信息化资源，还有本校建设的国家级教学资源库里丰富的教学资源，可以让学生通过手机随时随地学习[2]，利用碎片化时间，打破时间和空间的限制。教师的上课形式，也由原来的当面讲授变为线上、线下相互结合的互动式交流，能大幅度调动学生的积极性、主动性，从而提高教学质量。

4 inventor三维软件的融入

4.1 对接企业岗位能力需求

高职院校培养的是技能型人才，要求学生毕业后能直接进入企业工作，因此学生的培养方案需直接对接企业岗位所需求的能力。笔者通过调研走访，发现高职院校机械类专业的学生，毕业后大多从事一线加工、生产、装配、质检、检修等工作。而这类型工作基本上不需要手工绘图，只需要能正确识读零件图和装配图就可以了。因此，识读零件图、装配图作为学生培养的首要能力。

笔者又调查到，有一部分学生在校期间通过成人高考能取得本科学历，有一部分学生毕业后会专升本，进入本科学习。本科学历的学生毕业后有可能进入企业的技术员等岗位。另有一部分学生在企业工作后通过自身努力，职位会得到升迁，大概率也会进入技术员岗位。而技术员岗位通常负责产品的研发、升级等工作，需要运用三维软件来设计机械零部件。因此，三维软件的使用，以及出二维工程图的能力作为培养学生的第二种能力，也是符合他们职业发展方向的能力。

傳统的机械制图教学中，重点培养的是手工绘图的能力，再辅以Auto CAD二维软件的学习，笔者发现这已不符合现代企业的要求。因此，笔者决定弱化手工绘图和二维CAD软件的学习，转而强调读图和三维软件的学习。

4.2 提升学生学习兴趣

传统的制图是以手工绘图为主，方式单一内容枯燥，学生的学习兴趣受到一定程度的影响。而应用三维软件建模，生动有趣，能大幅提升学生的学习兴趣。

4.3 解决教学中的难点问题

学生在学习机械制图中最大的难点，就是空间想象力不够，想象不出复杂机件的结构。而三维软件的应用，直接建模出三维结构，并且可以旋转、剖切，能大幅度提升学生的空间想象力，解决学习中的难点问題。

4.4 三维软件的选择

现在国内流行的三维设计软件有很多种，比如solidworks、proe、catia、中望3D、inventor等，各有各的优势。其中inventor软件应用广泛，与Auto CAD软件是同一家母公司，三维与二维能无缝对接，加上国家、省市都在举办CAD机械设计技能大赛，主要的参赛软件就是inventor，所以笔者选择inventor软件。

5 构建立体化教材的思路

5.1 进行整体设计

在进行职业能力分析的基础上，结合学生情况分析、行业调研、学校资源等，课程团队认真讨论，重新制定出符合高职特色的《机械制图》课程标准。再重构教学内容，选取数个企业中的典型工作任务为项目[3]，确定职业能力，设计教学项目单元、教学目标、教学内容、实施方法、课后练习、课后拓展等。

5.2 编写立体化教材

立体化教材不仅包含传统的纸质教材和纸质练习册，还包括编写电子教案、授课PPT，制作三维立体模型、工作原理动画、三维建模微课视频，完善国家级教学资源库中的多媒体资料、课前预习、课后拓展、项目讨论、项目考核等内容。

立体化教材需要将上面众多的资源有机地结合在一起，以纸质教材、纸质习题集为载体，并将国家级教学资源库中的内容以及其他的教学资源适当链接到教材和习题集上。比如可在复杂机件上链接3D模型二维码，以旋转、翻转、剖切等方式，对三维模型进行多角度、全方位展示，完美地表达机件的立体化结构，提升学生的空间想象力;在工作原理处链接动画视频，生动直观地表达机械的运动情况，通过透视看到机械内部的结构，快速掌握工作原理;在三维建模处链接微课视频，清晰地表达三维建模的每一个步骤;在每个项目后链接课后讨论，让学生进入网络互动平台互相讨论，向老师提出问题，以此解答疑惑;链接课后拓展，供学有余力的学生进行更深一步的学习;链接项目考核，及时检测学生的学习效果，第一时间掌握学生的学习情况，为下个项目教学的调整提供依据。

5.3 教材评测

通过使用和学生反馈，发现教材中的不足，不断进行修改和完善。

6 结语

融合Inventor三维技术的高职《机械制图》立体化教材突出以学生为主体，围绕职业能力需求和职业能力提升来进行整体规划设计，形成一整套立体化教材体系，彻底改变了传统《机械制图》课程的教学内容、教学方法和教学手段，更符合现代高职院校对技能型人才的培养需求。

当然，我们也应该看到，一套优秀的立体化教材不是一蹴而就的，需要课程团队在实践中不断地革新思想，更新和完善课程教材。

参考文献：

[1]薛立华，肖银玲，王丹虹.制图新形态教材研发的探索与实践[J].图学学报，2018，（39）：24-25.

[2]薛胜兰.智能手机融入课堂教学的应用研究[J].电化教育研究，2018，（01）：44-45.

[3]高美丽.浅谈项目引领，任务驱动的教学模式在机械制图教学中的应用[J].职业，2016，（17）：86-87.