基于任务驱动的《计算机辅助三维设计》教学改革探讨

李博　顾晓勤　卢满怀

【摘要】本文分析了以往在《计算机辅助三维设计》课程教学中的不足，提出了将任务驱动教学方法应用于课堂教学和课外实践。实践证明，此教学方法的改革提高了教与学的效率和质量。

【关键词】任务驱动 计算机辅助设计 Pro/E 教学改革

【基金项目】2012年广东省专业综合改革试点项目“机械设计制造及其自动化”（2050205-33-02）研究成果之一。

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）08-0230-02

《计算机辅助三维设计》课程是机械类专业的重要专业技术基础课，该课程是为了培养学生应用计算机软件辅助进行产品三维建模、设计，为学生在后续的专业课程设计、毕业设计，甚至未来的就业工作打下应用基础。目前主流的计算机辅助三维设计软件是Pro/E、Solidworks等，我校主要讲授Pro/E软件的应用。计算机辅助三维设计软件具有实践性强的特点，强调上机操作，理论知识较少；以往在该课程的教学中[1，2]，教师大多数情况下是讲授软件的操作方法，讲课流程一般都是按软件的模块依次讲授，在讲完一个模块的操作及命令后，再讲授下一个模块的操作，在讲解的过程中配合相关的实际例子进行操作演示；学生在教室里被动地接受讲解的过程，时间长了会出现注意力不集中的现象，而且下课后容易遗忘所学的内容。此外，这种传统的授课方式主要是按照教程内容的顺序讲授，由于Pro/E是一个庞大的CAD系统，它的每一个模块的功能都很丰富，命令很多，我们在有限的48学时内所讲授的功能是有限的，还有不少细节及功能无法涉及。因此，有必要对课程进行改革，探索将任务驱动的教学方法引入教学工作中。

1.任务驱动教学方法理念

“任务驱动教学法”是基于建构主义学习理论的一种教学方法[3]。它强调学生要在真实情境中的任务驱动下，在探究完成任务或解决问题的过程中，在自主和协作的环境中，在讨论和会话的氛围中进行学习活动。这样，学生既学到了知识，又培养了积极主动的学习态度和探索创新的精神。学生在完成任务的过程中，始终处于主体地位；而教师则是学习情境的创设者、学习任务的设计者、学习资源的提供者、学习活动的组织者和学习方法的指导者。

任务驱动的教学方式围绕任务展开学习，以任务的完成结果检验和总结学习过程等[4]。实施任务驱动教学方法，首先，教师通过教学的前期分析（学生特征分析、教学目标、教学内容分析），为学生设计一个完整、真实的问题背景，在教学过程中，教师以此情境为依托开展教学活动。其次，在创设的情境下，选择与当前学习主题密切相关的问题作为学习的中心内容，给学生提出需要去解决的任务。再次，由学生以自主学习、协作学习的方式去解决问题，不是由教师直接告诉学生问题的答案，而是由教师向学生提供解决问题的有关线索，强调发展学生的自主学习能力；同时，倡导学生之间的讨论和交流。最后，教师对学生完成的任务进行评价，以了解学生的学习情况，进一步激励学生提高学习水平。

2.任务驱动在课堂教学中的应用

以往在《计算机辅助三维设计》课程的课堂教学中，主要采用通过多媒体技术向学生演示软件操作方法与过程的方式进行教学，教学过程欠缺互动，学生只能被动接受学习内容，致使学生在课堂上的学习热情、积极性、学习效率较低。将任务驱动教学方法在课堂教学的应用，是对课堂教学进行组织、引导的过程，是使学生在课堂上主动思考、积极参与的过程。

为便于任务驱动教学方法在Pro/E教学中的实施，首先要将课堂教学地点由教室改为在机房进行，因为该课程主要学习软件的应用，任务的完成必须通过计算机操作实现。在上课前，教师根据教学大纲和授课计划确定每次课的内容与目标，针对具体的学习目标来设计任务。例如在讲授Pro/E扫描混合特征功能时，教师设计了如图1所示的一个吊钩零件作为学习任务，将任务分解为：草绘轨迹与设定截面位置、草绘截面特征等两个实现步骤。由于草绘功能是在前面的教学中已经学习过的，所以教师不必向学生演示草绘的过程，只需要向学生提供草绘轨迹和截面特征的工程图。教师可以用另外一个相对简单的例子，向学生快速讲解扫描混合功能的操作过程，然后以图1吊钩零件的三维建模作为任务，要求学生限时完成并当场提交作业，作为平时考核的成绩。学生在进行任务作业的过程中，可以查阅课本中的相关命令操作方法，也可以与相邻的同学进行交流。教师创设教学情境，提出学习任务，每个任务中都包含了新、旧知识，向学生指出完成任务所必要的学习条件和资源；学生接到任务，通过分析、协作交流、查找资料，找到完成任务的方法，充分发挥了自己的主动性和创造性，提高了学习的效率。

3.任务驱动在课外实践中的应用

以往在该门课程的教学中，所有实践作业都是在上机课上完成的，没有课外的作业，这样使得自律性差的学生在课余时间很少会花时间进行操作练习；然而，这类应用软件课程的学习特点是，必须通过大量实践练习才能熟练掌握各种功能、命令的操作与应用，学生实践练习的工作量不足肯定会使学习难以达到课程的目标。而且，Pro/E软件的功能模块与命令众多，在有限的课时内也无法使学生学习到全部内容。因此，以任务驱动方式为学生安排课外实践作业。

课外实践的实施采用分组的方式进行，班级内以2人为一组。由于计算机应用软件作业具有容易复制、抄袭的特点，因此，为每一组分配了不同的作业，这需要教师在业余时间充分利用图书馆、网络等资源去收集足够的资料才能实现。如图2所示，实践作业的形式是向学生提供某一个机械产品的装配图及所有零件图，要求学生完成的任务是，在小组内自主分工、协作，运用Pro/E软件完成机械产品的零件三维建模、三维装配、三维模型转化为工程图等三项内容。该课外实践的工作量和难度要比平时上机作业大得多，而且所需要的解决方法有不少没有在课堂上学习过，例如：对标准件建模所需的尺寸参数、工程图中某些剖视图的表达方法等等，这就要求学生必须主动利用如：图书馆、网络等各种资源条件去查找资料、自主学习，鼓励学生在小组内进行交流、讨论、互相学习，最终能够完成任务。学生除了要向老师提交任务所要求的三项内容外，每人还要撰写一份课外实践工作总结报告，一并交由老师评定成绩，这项成绩将占期末总评的20%。通过这种任务驱动方式实施的课外实践活动，充分发挥了学生的主观能动性，提高其学习兴趣，也促进学生大大提高了学习效率，对该门课程知识所掌握的广度与深度均比以往有所提高。

4.结束语

将任务驱动教学法应用于《计算机辅助三维设计》课程的教学中，改变了以往教师主导讲课、学生被动听课的情况，创造了一种以任务驱动，学生主动学习、自主协作的新型教学模式，经过一学期的教学实践，证明这种教学方法既充分调动了学生的兴趣和积极性，提高了学习效率，也能使教师提升教学效率与质量。

参考文献：

[1] 戴进，钟定铭. Pro/ENGINEER课程创新教学实践探讨[J].装备制造技术，2008，（4）：160-162.

[2] 唐春华，廖桂波. 基于项目教学法的《Pro/E》课程教学的应用研究[J]. 襄樊职业技术学院学报，2010，9（3）：104-106.

[3] 张学亮，柯国琴等. 探索建立“任务驱动：教、学、做一体”教学模式[J]. 中国高等教育，2009，（20）：57-58.

[4] 苗乃明，苏少航. 任务驱动教学法在Pro/E课程中的探索与实践[J]. 科教文汇，2011，（01）：39.

[5] 李恒菊. 任务驱动教学法在《Pro/E》课程教学中的应用[J]. 中国城市经济，2010，（11）：187.

作者简介：

李博（1977-），男（汉族），广东茂名人，电子科技大学中山学院讲师，工学硕士，主要担任机械制图课程教学工作。