吳隆江

基于“練、學、教”一體化模式的“工程制圖”課程改革

吳隆江

針對“工程制圖”課程教學中“教—學—練”的授課程式不符合學生認知和探索知識的順序，影響了課程教學效果的現(xiàn)狀，提出了“練、學、教”一體化教學模式。著重強調(diào)“練、學、教”一體化的內(nèi)涵是“以練為中心，實現(xiàn)學生在練中學，教師在練中教”，并詳細闡述了“練、學、教”一體化教學模式在“工程制圖”課程教學中的具體運用和所取得的顯著成效。

工程制圖；課程改革；互動式教學；“練、學、教”一體化

一、課程改革的背景分析

溫家寶總理2007年在國家重點職業(yè)中專——大連市輕工業(yè)學校調(diào)研時，曾發(fā)表以“做中學、做中教”為核心內(nèi)容的關于職業(yè)教育的重要講話，科學地揭示了技能型人才培養(yǎng)的基本規(guī)律、基本方法和基本途徑，精辟概括了新時期我國職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵；浙江亞龍教學儀器集團結合多年生產(chǎn)職教裝備的經(jīng)驗，提出“練、學、教”一體化的教學理念，并提供一整套的教學解決方案。這一理念符合當前職業(yè)教育的要求，并且很好地解決了學生的學、教師的教、企業(yè)的需求等多方面的問題。[1]

然而，傳統(tǒng)的“工程制圖”和“機械設計”課程教學仍沿襲“教—學—練”的授課程式，通常采用多媒體教學法，并且要求學生掌握一種計算機二維繪圖軟件，如AutoCAD、CAXA電子圖板等。教學實踐中發(fā)現(xiàn)，雖然二維繪圖軟件能夠提高學生的學習興趣，但是對學生掌握課程的輔助作用卻并不大，究其原因在于：用二維繪圖軟件在投影上繪圖，其實質等同于過去教師在黑板上繪圖，學生仍然無法參透“三視圖背后的玄機”。由于缺乏空間想像能力，學生普遍反映課程較難聽懂，尤其是很難弄清零件的剖切圖（剖面圖），以及晦澀難懂的機構運動狀態(tài)分析。如果學生不能想像出零件的三維形狀，教師的授課效果必然會事倍功半。鑒于此，可利用先進的三維CAD軟件制作三維零件圖和裝配圖，并將過程制作成動畫，授課時播放給學生觀看，要求學生親手模仿繪制這些零件圖和動畫，從而提高學生對課程的掌握程度。[2-3]

筆者根據(jù)多年的教學經(jīng)驗，進行教學反思，并嘗試對所在學校2010級機電專業(yè)進行了課程改革。一方面，對“工程制圖”、“機械設計”、“三維CAD繪圖”和“CAXA電子圖板繪圖”4門課程內(nèi)容進行整合；另一方面，反其道而行之，打破原有的教學程式，采用“練、學、教”一體化模式教學，改變單一的授課方式，使教學效果得到了顯著提高。

二、“練、學、教”一體化的內(nèi)涵和優(yōu)勢

（一）“練、學、教”為一體

傳統(tǒng)理解“教”即是用嘴講；“學”即是用耳聽；“練”即是用手干。“工程制圖”課程一直以來就遵循“教師講——學生聽——動手做”的教學程式。這種單一的教學模式不但分裂了“練、學、教”三位一體的過程，而且顛倒了學生認知和探索知識的順序?！熬?、學、教”一體化的教學理念是：以練為中心，實現(xiàn)學生在練中學、教師在練中教，練是學的中心、練是教的中心，練是學和教的基礎?？梢姡熬?、學、教”一體化應該是一件事，不僅要用手、耳、嘴，而且還要使用工具。“練、學、教”一體化主張做什么事，就用什么工具。[4-5]

（二）“練、學、教”一體化模式有利于采用互聯(lián)互動式教學

如圖1所示，與傳統(tǒng)的教學方法相比，“練、學、教”一體化反映了教學過程中教與學的交互、反饋和融合，使得教學過程成為一個協(xié)調(diào)的整體，更有利于發(fā)揮學生的優(yōu)勢，激發(fā)其主觀能動性，實現(xiàn)因人施教、因材施教，從而最大限度地提高他們的自主學習能力。

圖1 兩種教學方法的比較

三、課程改革的具體實施

課程教學根據(jù)由易到難、循序漸進的原則，首先，由教師結合“工程制圖”、“機械設計”、“三維CAD繪圖”和“CAXA電子圖板繪圖”4門課程內(nèi)容，從工科專業(yè)常用的《工程制圖》（《機械制圖》）、《機械設計》教材中篩選出常用零件圖形，并制作這些圖形的三維視圖和動畫；其次，要求學生利用簡單易學的CAXA實體設計、三維CAD軟件和CAXA電子圖板，根據(jù)教師制作的動畫自主繪制上述零件的三維視圖和相關裝配及分解爆炸動畫；然后，再由教師講解這些零件的三視圖、剖視圖、剖面圖、裝配圖等的繪制方法。學生通過制作三維視圖和三視圖，不僅學習了三維CAD軟件和二維CAD軟件的使用，而且更加直觀地學習了常用零件的繪制方法。

（一）以學生練習為重點

“練、學、教”一體化教學模式融實驗實訓、理論教學和知識討論于一體，以工作過程為導向，按職業(yè)活動規(guī)劃教學活動，使學生在主動完成工作任務的過程中形成職業(yè)能力。根據(jù)高職院校以職業(yè)技能培養(yǎng)為主線的教學特點，“練”應該成為課程教學中最重要的環(huán)節(jié)，學生的職業(yè)能力必須通過大量的、由淺入深、由單一到綜合的實踐練習才能逐步培養(yǎng)。

課程教學應在配備電腦的理實一體化教室進行，教師首先通過投影儀播放本次課程零件的三維視圖及制作過程；再適當講解該零件的特點及三維軟件使用方法、三維零件圖繪制方法；然后，要求學生在電腦上繪制該零件的三維視圖。

1.制作零件三維圖。圖2、圖3所示分別為機械制圖中常見的活塞機構和帶鍵槽的齒輪軸機構，圖4、圖5所示分別為螺栓連接和螺釘連接。

2.制作相關零件的剖視圖。圖6所示為零件剖切（階梯剖）的三維效果圖，圖 7（a）（b）分別為機械類課程中典型零件減速器的箱體剖切圖和三維裝配視圖。

3.制作零件的三維動畫，并轉換為Windows通用的AVI視頻格式文件。如圖8、圖9所示為“機械設計”課程教學中常見的雙曲柄機構和曲柄滑塊機構動畫分解圖。

（二）以學生學習為主體

采用“練、學、教”一體化的教學模式，以工作過程為導向，以項目任務為引領，更能激發(fā)學生的學習興趣。學生在完成實驗/實訓項目的過程中，會遇到種種問題，有目標（去練），就會有動力（主動去學）。課程教學以學生自主繪圖為主，極大地調(diào)動了學生的主觀能力性，同時，學生自己動手繪制三維視圖，也加深了對零件內(nèi)部結構的理解和掌握，為后續(xù)三視圖、剖切圖、裝配圖的學習打下了堅實的基礎。

（三）以教師教學為輔助

在學生掌握了基本的三維視圖繪制方法后，教師結合工程制圖基礎理論，向學生講解諸如投影理論、三視圖的作圖方法等。首先，可用三維CAD軟件生成被測零件的三維實體輪廓特征，在課堂上直接演示用過渡、倒角、肋板、抽殼、拔模、打孔等特征處理手段，對生成的實體作局部修改，使學生對零件上特定結構的形成及其作用有更深一步的認識。然后，再利用三維CAD軟件與二維CAD軟件的無縫集成技術，通過輸出視圖和接收視圖，自動生成測繪零件所需的視圖，并對視圖進行修改、尺寸標注和工程標注等操作，從而生成一張完整的零件圖。最后，結合該零件的三視圖，向學生講解三視圖的繪制方法和注意事項。這一過程可以讓學生先看到零件的實體模型，分析零件的各個組成部分及其相對位置，再將零件投影到基本投影面上，輸出基本視圖，從而幫助學生完成從空間形體到平面圖形，再從平面圖形到空間形體認識的二次飛躍[6]。

圖2 活塞機構

圖3 帶鍵槽的齒輪軸機構

圖4 螺栓連接

圖5 螺釘連接

圖6 零件剖切圖（階梯剖）

圖7 減速器箱體

對于零件圖的講解，通常還會要求學生自己動手測繪幾個零件，然后手工繪制零件圖，并用電腦繪制三維視圖和二維三視圖。在裝配圖授課過程中，通常需要學生自己動手拆卸變速箱，然后根據(jù)測繪的零件圖來繪制裝配圖。這時，可先利用三維CAD軟件生成變速箱的三維實體裝配圖，在課堂上直接演示利用三維零件圖怎樣進行裝配并制作相關的“裝配/爆炸動畫”，使學生對變速箱的裝配過程有了更深一步的認識；再通過輸出視圖和接收視圖，自動生成裝配圖所需的視圖；對視圖進行修改、尺寸標注和工程標注等操作，最后生成一張完整的裝配圖。這一教學過程既提高了學生的學習興趣，又取得較好的教學效果。

圖8 雙曲柄機構

圖9 曲柄滑塊機構

四、課程改革取得的成效

2011級傳統(tǒng)教學班與教改試點班課程考核成績統(tǒng)計如表1所示。由表1可見，教改試點班課程學習情況明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學班，改革取得了明顯成效。通過“練、學、教”一體化的改革嘗試，在寓教于練的環(huán)境中，學生不僅主動學習制圖課程知識，而且掌握了三維CAD和二維CAD軟件的使用，職業(yè)能力也得到了明顯的提高。

表1 課程考核成績統(tǒng)計表

[1]王志洲，梁衛(wèi).大連市職業(yè)教育堅持“做中學、做中教”培養(yǎng)人才調(diào)查[J].職教論壇，2009（6）：58-61.

[2]侯洪生,張云輝，朱玉祥，等.工程制圖教材中傳統(tǒng)內(nèi)容與三維CAD融合的研究[J].工程圖學學報，2008（2）:173-177.

[3]李冰，莫春柳，唐西隆，等.工程制圖教改與網(wǎng)絡資源利用研究 [J].東華大學學報：自然科學版，2008（3）:351-354.

[4]吳文林.運用“做中教、做中學”教學理念推動中等職業(yè)學校教育教學改革[J].衛(wèi)生職業(yè)教育,2009,27（7）：39-40.

[5]段世民，鐘燕謹，葉妍.基于“做、學、教”一體化的高職課堂管理模式探析[J].致富時代，2010（1）：125.

[6]劉斌，吳雪，徐昌貴，等.基于CAD技術的工程圖學融入式教學模式研究[J].教學研究,2009（3）：55-58.

吳隆江，男，浙江交通職業(yè)技術學院講師，工程師，高級技師，主要研究方向為機電一體化、數(shù)控技術。

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1674-7747（2012）15-0020-04

[責任編輯 盛 艷]