工程制图网络教学资源系统的规划与开发

孙 昂，刘德良，曹淑华

(大连海事大学交通装备学院，辽宁 大连 116026)

一、引言

工程图样作为工程信息的载体，是工程技术人员交流思想、表达设计结果的重要工具。工程制图讲授图样画法、图样阅读方法，是航海院校轮机工程等专业学生必修的重要基础课。近些年来，由于知识容量的快速增加，原有的学时已无法全面完成大纲规定的教学内容和要求，而且授课班型由小变大，教师批改作业工作量繁重，个别辅导和课后答疑难以进行。

目前高校的工程制图课程一般采用多媒体教学。多媒体教学虽然具有一定的优势，但由于多媒体教学信息量大，教学信息在屏幕上停留短暂，学生缺乏课堂记录和独立思考过程，导致部分学生很难理解和消化当堂所学内容，学生对所学知识掌握的熟练程度下降，对学科重点内容不了解，在机械设计等后续课程需要用到时已基本忘记。

随着网络技术的飞速发展，知识的传播方式发生着深刻的变化，将课堂教学与网络教学相结合是解决学时短、课程内容多的有效办法［1－5］。其优势表现在:(1)基于Web 的工程制图网络课程教学在任何联网的计算机上都能进行学习，不受地点的限制;(2)实现老师和同学的网络交流和讨论，提高了讨论的深度和广度;(3)把现代技术和传统的课堂教学很好地结合起来，建立智能化的网络学习系统，可引导学生自主学习，并对学生作具体指导，弥补课堂教学存在的不足。本文在广泛查阅文献的基础上，结合学校自身特点，规划和开发了一套包括课堂教学和网络教学一体的教学资源系统。本文就此进行探讨。

二、系统构建的指导思想

本系统的定位是服务于教师和学生。服务于教师，要求本系统提供教师讲课的基本平台即电子教案、与本课程相关联的详细知识介绍以及优秀教学资源。为使系统能更好地服务于学生，系统需要构建一种生动高效的教学方式，激发学生的自学兴趣，提高教学效果。在课堂教学的电子教案编写中采用“基于问题驱动”的方式，通过问题的提出、问题的分析、问题的解决、问题的延伸等环节，激发学生学习兴趣，实现融知识传授、能力培养、素质教育于一体(见图1)。

图1 基于问题驱动的学习示例

网络课程按知识点组织内容，包括视频授课、文字资料、典型例题、练习题、资源扩展等相关内容，有机地融合各种学习资源，全方位多角度地对网络教学的内容进行系统阐述和诠释，有利于学生深刻理解知识点，培养自主学习能力(见图2)。

图2 知识点学习设计

系统结合工程制图课程的特点和具体教学内容，采用现代教学手段，通过多媒体课件、动画、虚拟模型等形式呈现给学习者，采用三维动画与二维投影图形的同步显示技术，帮助学生正确理解和利用二维图形对三维几何形体的表达。

三、系统的组成与特点

将系统从功能上分成课堂教学、课后辅导和网络学习三大部分，采取模块化组织，各模块具体结构如图3 所示。

图3 系统总体结构

1．课堂教学模块

课堂教学模块服务于教师，为教师提供一个讲课的基本平台，每个教师可以在基本电子教案的基础上结合所教的专业进行扩充，同时也可作为学生课后复习的资料。具体内容如下:

(1)电子教案。该内容是工程制图网络教学系统的核心之一。电子教案基于问题驱动的思想设计教学过程，并通过多媒体课件、动画、虚拟模型等形式呈现给学习者，采用三维实体与二维投影图形的同步显示技术，帮助学生正确理解和利用二维图形对三维几何形体的表达(见图4)。(2)教学视频。为了帮助学生课外学习和网络学习，将各章的难点作为重要知识点录制了教学录像，包括基本体绘制及截切、组合体画图及看图、剖视图的种类及绘制，每个视频控制在30 分钟以内。

图4 基于问题驱动的教学法

(3)扩展资源。工程制图是与生产实际紧密相关的一门课程，特别是标准件、零件图和装配图三章，讲授的都是与生产实际有关的技术内容。而本门课程在大一就开始授课，学生根本没有接触过实际生产。为了帮助学生了解生产实际，加深对课堂讲述的实际工程知识的理解，扩展资源包含了与工程制图相关的机械加工和工艺知识。

2．课后辅导模块

课后辅导模块服务于学习检查，解决当前学生多教师无法及时批改的问题。具体内容如下:

(1)习题解答。将课程的全部习题做成动画形式，给出答案和动态立体模型，帮助学生观察和理解。

(2)解题指导。为了使学生掌握课程的重点和难点，编制了解题指导子模块。首先解题过程采用交互式，每一步都先提问，引导学生思考;再给出解答，逐步深入，引导学生完成问题的分析过程及解题过程;最后为了培养学生独立分析问题和解决问题的能力，每道题都配一道相应的扩展题目，让学生在前面分析的基础上独立完成。

(3)常见问题。针对学生常犯的一些错误，编制了常见问题子模块。为了使学生对错误印象深刻，第一步让学生自己动手做，然后给出几种常犯的错误让学生指出并分析错误产生的原因，最后采用动画展示错误原因，给出立体模型及正确答案。

3．网络学习模块

网络学习模块加强师生之间、同学之间的交流，促进学生深入学习和思考。具体内容如下:

(1)用户登录。主要提供建立用户信息、验证用户身份的功能。学习者通过用户名和密码登录后使用在线课堂，可观看教学录像。

(2)资源浏览下载。课堂教学和课后辅导的内容全部挂在网上，可供学生浏览或下载。

(3)反馈交流模块。该模块包括用户论坛和教师在线辅导两个部分。

对于在论坛里发布新的解题方法和提出新问题的同学，任课教师可以在成绩考核时加分奖励。这种激励机制促进了学生的独立思考，每个学期都会有学生针对不同的问题提出自己的新方法，培养了学生独立思考和创新能力。

四、系统的技术实现技巧

由于工程制图课程性质的特殊性，要求在教学中使用大量的图片、三维模型及零部件的拆装动画，因此整套系统占用的计算机资源比较大，为便于使用，应尽量做到文件小而图像清晰生动，所以模型及动画制作必须选择合适的软件和方法。

课堂教学和课后辅导模块中的视图全部采用AutoCAD 绘制，对应的三维模型采用Solidworks 完成，与习题集配套的三维实体转化成．sat 格式，放于flash 中生成动画。与课堂教学配套的三维实体转化成．eprt 格式，利用网络浏览器eDrawings 快速地浏览三维实体模型，可将三维实体模型放大、旋转和剖切，对装配体模型进行爆炸分解，动画演示其工作原理。为了减少系统所占用的计算机资源，实现网络上的快速浏览与下载，除装配体工作原理和拆装采用三维动画，其余动画均为二维。为了使二维动画具有立体效果，采用flash 与AutoCAD、Solidworks 三种软件配合完成。

五、结论

工程制图课程网络化系统目前在教学中已得到应用和推广。课程的电子教案以其生动形象深受学生喜欢。课后辅导模块得到了师生们的认可，既减轻了教师批改作业的繁重负担，也可为学生随时答疑解惑。轮机、船舶等专业学生学完本课程后学以致用，在参加机械设计大赛时，采用工程制图课程中学过的计算机三维建模和二维绘图技术进行设计，并在比赛中取得了较好的成绩。几年来的教学实践表明，这种以多媒体和网络技术为手段的现代教育模式，为工程图学的教学改革和培养高素质人才提供了一条有效的途径。

［1］何永玲．基于网络互动的工程图学教育研究与实践［J］．装备制造技术，2010(8):191－193．

［3］张 志，洪汉玉．利用网络技术构造《画法几何及机械制图》课程教学辅导平台［J］．中国现代教育装备，2008(7):20－21．

［3］刘万强，佘永健，张海英．工程图学开放式网络教学平台建设与探讨［J］．科技教育，2010(8):203－204．

［4］李庆华，刘晓杰，贺春山．工程图学网络学习系统的研制［J］．长春大学学报，2011(2):1－2．

［5］李庆华，刘晓杰，贺春山．机械制图课程网络化建设体系的构建［J］．现代企业教育，2010(10):237－238．