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      信息技術下工程制圖課程教學改革淺議

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      信息技術下工程制圖課程教學改革淺議

      摘要:隨著現代信息化教學技術及三維數字化建模軟件的發展,著眼于培養學生圖學素養及正確構型思維,實現以學生學習為中心的教學目標,依托超星學習通對傳統圖學課程進行線上線下混合式教學方法改革,加大多元化過程考核機制,拓寬制圖課教學的知識面和受訓面,提升了教學效果。

      關鍵詞:工程制圖;混合式教學;超星學習通

      工程制圖是研究繪制和閱讀工程圖樣理論和方法的專業基礎課,是經典的工科必修類課程。作為工程教育的先導啟蒙,工程制圖對學生工程能力培養具有重要作用。課程教學目標是能夠利用工程圖樣語言,正確表達空間幾何體、零件、部件的結構、尺寸和加工制造信息等,培養就簡單工程問題與業界同行和社會公眾進行有效溝通和交流的業務能力。隨著三維數字建模軟件的普及,以及現代教育技術中“互聯網+”的不斷發展,傳統教學方法已經不能適應行業對高等教育的發展要求,工程制圖課程進行教學方法改革勢在必行。在課改中依托超星學習通云平臺,開展線上線下混合式教學實踐,強化多元化過程考評;融入三維建模軟件的構型思維,著眼于培養圖學素養,實現以學生學習為中心的教學目標。

      一、重構教學內容

      空間想象和思維方式是圖學素質培養的核心。三維設計軟件能夠將學生圖學學習從三維空間帶入制圖教學的“繪圖”和“讀圖”教學過程,深入了解形體分析法和線面分析法。為了實現工程制圖課程與后續三維數字化建模課程無縫銜接,教學內容上,將課程內容重構,體現在以下三點。一是新增知識點,認識工程中的立體。工程制圖課程核心內容是表達工程立體(結構形狀、尺寸參數、制造工藝),無論是二維圖紙還是三維數字模型,都要加工成立體即零件,再裝配成部件。遵循“從體出發”教學觀念,開篇利用2學時引導學生認識工程中的“立體”,以及掌握工程中體的演變過程,將原來第一章的制圖基本知識放到“體”的內容之后。這樣可以讓學生領悟“立體”的重要性,理解工程中立體形狀的由來,也可以幫助建立正確的空間構型思維,對課程后續學習有極大的幫助。二是重新劃分基本體的分類。傳統教材把基本體分為平面立體(棱柱、棱錐)和曲面立體(圓柱、圓錐、球、圓環),是基于二維平面繪圖的繪圖思路從工程結構中抽象得來,但對于復雜的組合體,理解其構型過程就要復雜繁瑣得多。利用現代圖學設計手段中三維數字模型建模方法,根據草圖和路徑之間關系把基本體劃分成拉伸體、回轉體、掃描體和放樣體。重新歸類的好處是對于復雜組合體構型思路簡單、清晰、直觀,加強了組合體構造的完整性和嚴密性,也為后續三維軟件學習打下很好的過渡基礎。三是重新梳理圖學中體的演變過程,實時把握課程進度脈絡。基本體經過切割或者疊加等布爾運算形成組合體,組合體是設計階段的抽象幾何模型,構型過程遵循三維數字建模構型思路。組合體加上工藝結構(倒角、圓角等)和標準結構(螺紋等)經加工制造形成了現實零件,零件經裝配組成部件(裝配體),各部件經組裝形成設備,設備即為設計的最終目標。在整個學習過程中實時明確階段目標,有利于學生進行自主設計創作時對設計流程的掌控[1]。

      二、創新教學模式

      (一)超星學習通SPOC線上班課組織

      隨著信息技術的迅猛發展,以及教育部的大力倡導,線上線下混合式教學模式異軍突起。2019年,在借鑒學習了大量圖學在線精品課程后,著手在超星泛雅平臺上創建適合本校特點的SPOC課程資源《畫法幾何與工程制圖》,為學生提供了自主開放學習平臺。課程共計48學時,為線下課堂理論講解及線上自學自測相結合方式。學習通平臺的具體應用如下。課前一周發布本周課程資源、課程公告,明確教學內容、重點難點、學習方法;碎片化的學習資源,根據知識點將內容分解并錄成短視頻,每個視頻長度控制在7~8分鐘,有助于集中注意力,避免長視頻學習的枯燥乏味,可以高效利用碎片化時間進行預習復習。完善的在線試題庫,約400道,涵蓋各個知識點,以選擇、判斷和填空客觀題為主,分散于各個章節,共計26次,每次以隨機抽題10道的方式進行線上章節測驗或課前測驗。完善課程資料,尤其是疫情期間,需要提供給學生習題作業電子版,習題動態模型二維碼,以及習題答案參考資料。為提高工程學習的興趣,豐富課外實踐,添加大量生產視頻與資料,拓展視野。作業板塊,每周線下作業批閱之后,將成績錄入作業系統,方便系統自動統計計算。討論、選人、問卷調查等板塊,發布討論話題,包括課程反饋,優秀作業展示,相關資料收集,可以更方便的反饋學生的學習效果。簽到,可以進行拍照簽到、二維碼拍照簽到、位置簽到、普通簽到。實際應用中,發現使用拍照簽到和二維碼簽到,可以大大減少簽到作弊情況。數據統計,自動統計學生從課前、課中到課后的整體學習數據,包括視頻任務點觀看情況、在線測試成績統計、各項作業完成情況等,對學生進行過程性綜合評價及成績評定[2-3]。

      (二)基于BOPPPS理念的線下課堂教學方法

      BOPPPS教學是一種以教學目標為導向,以學生學習為中心的教學模式。將教學全程設計為“引入(B),目標(O),前測(P),交互(P),后測(P),小結(S)”六個環節,從吸引學習興趣入手,教學前告知教學目標,并進行摸底測驗,了解學生知識儲備,進而進行互動式參與教學。教學活動完成后,用測驗掌握學生接受情況并對知識進行鞏固,最后進行課堂小結。在線下課堂講授中遵循BOPPPS教學方法,可以大大提高學生興趣,提高注意力與課堂參與度。以第六章機件表達方法第二節剖視圖為例,課時2學時,引入及前測:課前5分鐘,利用學習通拍照模式簽到,布置課前在線測驗,題目內容涉及視圖種類,包括基本視圖、向視圖、局部視圖、斜視圖,考察學生對視圖名稱、規定畫法的掌握程度。測驗利用學習通平臺,學生操作手機端,教師操作學習通教室一屏三端,實時統計答題情況,并進行點評。目標引入:為什么采用剖視圖,什么樣的機件適用剖視圖來表達,交互式講解:利用板書與PPT結合方式,講解剖視圖概念、種類及畫法。充分利用三維動態數字模型,學生掃描模型二維碼,在手機端觸屏操作虛擬模型,移動、旋轉、剖切等,充分理解剖切的含義及畫法。后測:利用學習通在線題庫,隨堂測驗,點評。小結:剖視圖的形成、概念、剖切種類、畫法、如何區分。重點:全剖、半剖、局部剖,難點,半剖。布置作業:包括線下習題作業及線上章節測驗[4]。

      三、優化課程評定方法

      工程制圖是一門實踐性和應用性很強的課程,單一的期末考卷成績很難反應學生的真實成績。在培養目標上要求考核方式能成功助推從課堂管理到全程參與的轉變,考核體系應包含課程所有學習成果,全面考查學生綜合能力。基于學習通線上線下混合式教學模式,重新制定課程總成績評定方式,注重學習過程評價,調整平時和期末考試的占比,將平時成績占比由30%提高至40%,將期末閉卷成績占比從70%下降至60%。其中,重點更改平時成績考核方式,由原來書面主觀性評價改為學習通線上客觀過程性評價,多元化綜合考核。新的考核方式突出“工程能力培養”這個主線,強化“過程+結果”“知識+能力”的考核模式,使工程制圖教學適應專業和社會需求變化的目標。具體考核指標點及權重分布如表1所示[5-6]。

      四、結語

      2019年3月起,課程體系逐漸完善,線上線下混合式教學模式已受益學生近1200人。實行混合式教學后課程總成績穩步提升,平均分提高約10%,優良率提高約28%,不及格率下降25%。2020年本課程被認定為校級慕課及省級一流本科課程。課程建設反哺實踐大賽,指導的學生連續三年在遼寧省及全國大學生先進成圖技術與產品信息建模大賽中榮獲團體及個人的一、二、三等獎,學生制圖實踐能力大大提升。2021年與廣州中望龍騰軟件股份有限公司簽定了關于中望3D的師資培訓項目,加大了三維數字模型在課堂上的應用。

      作者:韓興 李昌 孫艷平 單位:遼寧科技大學機械工程與自動化學院

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