基于微课程的“三维建模技术应用”教学设计*

李汾娟

(苏州工业园区职业技术学院，江苏　苏州　215000)



基于微课程的“三维建模技术应用”教学设计*

李汾娟

(苏州工业园区职业技术学院，江苏苏州215000)

微课程是一种新型的教学模式，是信息化技术与现代化教学在碎片化时间下的新融合。文章在对微课程内涵分析的基础上，结合“三维建模技术应用”课程的教学要求，就微课程教学设计中的关键环节进行剖析与设计，为同行提供参考。

微课程；教学设计；Pro/E软件；三维建模

“三维建模技术应用”是一门实践性很强的机械制造类专业课程，主要讲授如何运用三维软件完成产品零部件的三维建模与虚拟装配。目前，高职高专机械制造类专业普遍开设了相关课程，软件使用以Pro/E，UG和Solidworks软件为主。对于三维建模技术应用的教学，传统上以“命令讲授——练习——作业”为主要授课思路，诸多学生只会僵硬地套用命令，无法将命令使用与产品建模需求联系起来，很难做到学以致用。随着移动互联网的迅速发展，媒介终端设备和媒介内容都出现了微型化的倾向，“微学习”以一种全新的生活方式引起了教育工作者的关注。笔者在实践中结合“三维建模技术应用”教学的实际要求，提出了微课程教学设计的具体方法，期待微课程理念能更好地促进“微学习”。

一、微课程的内涵

微课程的雏形最早见于美国北爱荷华大学Leroy A. McGrew教授1993年所提出的60秒课程[1]。随后，2008年美国新墨西哥州圣胡安学院的David Penrose提出了“Micro-Lecture”[2-3]的概念，国内专家将其翻译成微课程，自此打开了我国对微课程理念及微课程教学模式的探索。在我国，胡铁生老师较早提出了微课程的概念。他认为微课程是“微型教学视频课例”的简称，将微课程定义为“按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合”。[4]

与传统课程相比较，微课程特点是：一是容量小，知识点相对单一；二是时间短，教学视频一般不长于10分钟；三是自足性，包含一些必要信息，如教学目标、教学视频(或其它媒体形式)、教学活动、教学评价等，能够在语意上表示其自身意义，无需再参考其他信息来理解；四是基元化，具有不可再分性，不能再进一步划分成更小的单元；五是便于传播和学习。[5]掌握微课程的特点，有针对性地开展微课设计，才能更好地提高学生学习的效率与成效。

二、“三维建模技术应用”微课程的教学设计——以“Pro/E软件三维建模中扫描特征的应用(日用品为例)”为例

微课程是微视频、教学设计、演示文稿和教学课件等教学资源的有机组合。对于学生而言，微视频是微课程的核心，是学生获取知识最直接有效的途径；对于教师而言，如何设计出优秀的微课作品是重点，微视频只是教师思想的表现者，教学设计才是微课程的灵魂。根据微课程设计要求与教学对象的认知特点，将教学诸要素有序安排，从而确定教学方案的设想与计划。

(一)微课程教学选题设计

在微课程教学设计中，选题是关键。从内容上，可以选取教学环节中的某一知识点、技能点、专题或实训活动等；从类型上，可以是讲授类、解题类、答疑类、实训实验类、活动类等。选题时应做到“小而精”，选题尽量独立、完整与典型。在选题时，可以尝试以下步骤：第一，列出本门课程的所有知识点；第二，确定知识点中的重点与难点；第三，根据已有的实训实验条件与课程相关资料，从教学实际出发，在重点中找寻合适的选题。

“Pro/E软件三维建模中扫描特征的应用(以日用品为例)”是在学生已经掌握了规则实体三维建模的基础上，对不规则实体的建模开始探寻时提出的。不规则实体的三维建模中扫描特征的应用是解决方法之一。然而，扫描特征操作过程繁琐，学生在学习时相对被动。学生往往学会的是命令的使用方法，很难学以致用。因此，笔者将以项目教学为手段，从学生日常实际出发，寻找实施教学的项目载体，尝试用逼真、生动的实物为依托，实施情境化教学，因此确定以日用品为例开展扫描特征应用的微课程教学内容。

(二)微课程教学设计

在微课程教学设计时，教师需要注意三项基本原则：一是教学方案要重点突出，目的明确，思路清晰；二是教学内容要严谨充实，无科学性错误、政策性错误，理论联系实际；三是教学组织与安排要符合认知规律，教学主线清晰，重点突出，突出学生为主体，教与学有机结合。

微课程的教学设计大致可分为教学背景、教学目标、教学对象分析、教学方法、教学组织与编排，总结与评价六个环节，如图1所示。笔者将以《Pro/E软件三维建模中扫描特征的应用(以日用品为例)》为例，对微课程教学设计中的关键环节进行剖析。

1.教学背景。教学背景是对微课程的背景介绍，包含课程背景和内容背景。在课程背景中，教师需要介绍课程在本专业课程体系中的地位以及学习本课程后学生将具备的专业技能。因此，教师应该非常熟悉课程的知识框架、学习目标，以及知识点中的全部重点与难点。内容背景主要是介绍在学习微课程前，学生需要具备的本课程的技能与知识。“Pro/E软件三维建模中扫描特征的应用(以日用品为例)”是以Pro/E软件为载体的三维建模技术应用，课程的前导课程有机械制图、AutoCAD应用、机械工艺和测量技术等。课程目标是学生能运用Pro/E软件完成产品零部件的三维建模及虚拟装配。在学习微课程前，学生应该对Pro/E软件的基本操作，参数化草图，拉伸特征与旋转特征已经有过深入学习。

2.教学目标。微课的教学目标包括技能目标、知识目标以及难点与重点。技能目标与知识目标设置尽量要单一，侧重知识点的深度，要在某一个知识点上发掘重点，深度剖析难点。本次微课程笔者只选取了扫描特征的应用作为知识点与技能点，根据平时的教学经验积累，结合学生实践中容易出现的困惑与障碍点，设置了教学难点。

图1　教学设计环节

3.教学对象分析。(1)学习需求分析。在学生原有知识的基础上，分析学生的需求与课程标准的相关性，提出新问题，寻求给予满足需求的解决方法。“Pro/E软件三维建模中扫描特征的应用(以日用品为例)”是在学生掌握了利用拉伸特征与旋转特征实现规则实体三维建模后，开始对不规则实体的三维建模产生疑问时提出的。根据学生的需求我们试图解决，但不能一蹴而就，尝试以“规则实体——有规律的不规则实体——无规律的不规则实体”作为解决方案，逐步深入开展三维建模技能教学。其中，“有规律的不规则实体”的三维建模典型命令就是扫描特征。

(2)学习者分析。学习者分析是为了了解学习准备者的学习准备情况及其学习风格，主要包括学习准备与学习风格两个方面。学习准备是指学习者在从事新的学习时，原有的知识水平或原有的心理发展水平对新学习的适应性，包括一般特征和初始能力两个方面。学习者的一般特征包括：年龄、性别、年级水平、认知成熟度、个人对学习的期望等；学习者的初始能力是指学生在学习某一特定内容时，已经具备的有关知识和技能的基础，以及他们对学习内容的认识与态度。本次微课程是为高职院校大二学生开设，学生已具备了基本的识图与制图的能力，能够看懂图纸，对产品结构有了一定的了解与认识。学习风格是学习者一贯的带有个性特征的学习方式和学习倾向。职业院校工科的学生倾向动手实践，“Pro/E软件三维建模中扫描特征的应用(以日用品为例)”是以讲授扫描特征为目的，但笔者没有直接讲解命令，而是从日常生活着手，探寻学生兴趣，激发学生好奇与主观能动性。最终，微课程选择以日用品为载体，选取扳手、衣架、马克杯和办公夹子作为具体实施对象。

4.教学方法的选择。教学方法主要包括教师教的方法(教法)和学生学的方法(学法)两大方面。微课程由于时间短，容量小，因而教法应充分发挥主导作用。教法可以分为讲授法、问答法、启发法，讨论法、演示法、练习法、实验法、表演法、自主学习法、合作学习法、探究学习法等。教师可以根据课程属性与学生学情，选择合适的教学方法。本次微课程主要采用了任务驱动法和问题导向法，设置4个任务驱动教学环节的实施，同时以提问方式引导学生积极主动探索与实践。

5.教学组织与编排。(1)教学设计的总体思路 。教学设计的总体思路是对微课程的总体设计规划。规划中，教师首先应分析知识本身的难度以及学生接受知识的适应性；其次，教师应站在学生的角度，结合学生的兴趣以及认知规律，分配讲解内容的先后顺序；同时，教师在设计中要给予学生充分的自我学习与探究的实践环节，及时反馈学生对知识的理解程度。“Pro/E软件三维建模中扫描特征的应用(以日用品为例)”以“学习—强化—提升—总结”为主线，用任务驱动，逐步强化学生对知识的应用。 “学习篇”利用学生对日用品三维建模的好奇，驱动学生去探索，然后以扳手手柄的三维建模为例，知识导入，引出扫描特征的必要条件；“强化篇”通过衣架三维建模的学生体验环节，提出知识的重点；“提升篇”在学生已经基本能灵活使用扫描特征时，通过对马克杯三维建模的分析，引起学生对建模中细节处理的思考，提出知识难点，引出扫描特征中端点属性的设置问题；“总结篇”总结Pro/E软件中扫描特征的应用过程；将知识系统梳理与归纳，如图2所示。

图2　教学设计思路

(2)具体的教学组织与编排。教学组织与编排是教师基于对教育教学规律的认知，分析各种不同的教学要素与相互关系，确定教学的基本思路，有针对性地选择和组合相关的教学内容，确定组织形式，合理选择、组合设计教学的具体方法与实施步骤。教学组织要做到精细化的规划与说明，笔者认为一般应包括：时间、行为阶段、教师活动、学生活动、教学方法和媒体资源等(如表1所示)。教师应以时间为尺度精确划分教学设计，在限定时间内规划教学行为并确定相应的教学方法与手段。

此外，合理的教学组织与编排，为微课程的录制提供了脚本依据。脚本设计可以根据教学编排横向拓展，融入适当的动画、图片等媒体手段，让微课程更生动和易于传播。

6.教学总结与评价。教学总结与评价是以教学目标为依据，按照科学的标准，对教学过程及结果进行测量，并给予价值判断的过程。一般包括对教学过程中教师、学生、教学内容、教学方法手段、教学环境、教学管理等诸因素的总结与评价。微课程的评价重点是对学生学习效果和教师教学过程的总结与评价。

表1　教学组织与编排举例

三、微课程的实现效果

笔者的微课程教学设计思路适用于所有绘图软件的应用型教学，大家都可以尝试以微课程为依托，用项目为载体实施情境化教学，让已有的教学资源重新排列组合，变学生被动学习为主动，将传统软件教学中单纯的命令讲解变为学生自主的探索与学习，这样更有利于学生对知识的理解与实际应用。

微课程作为一种新型的教学模式，是对传统教学的有益补充。微课程的思想核心在教学设计上，它不是短短10分钟左右的视频，是教学资源、教学策略和教学内容的重新整合。随着移动终端的不断普及与应用的更加灵活，微课程在课程中的应用将得到更好的推广。

[1]梁乐明，曹俏俏. 微课程程设计模式研究——基于国内外微课程程的对比分析[J].开放教育研究，2013(1):67-75.

[2]Thomas. Online Education-Introducing the Microlecture Format[EB/OL].(2006-03-08)[2013-08-05]. http://www.openeducation.net/2009/03/08/online education-introducing the microlecture format/.

[3]Shieh, David. These lectures are gone in 60 seconds[J]. Chronicle of Higher Education, 2009(3)：2-5.

[4]胡铁生.“微课程”区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011(10):61-65.

[5]刘名卓，祝智庭. 微课程的设计分析与模型构建[J].中国电化教育, 2013(12):127-131.

2015-10-21

李汾娟(1983-)，女，辽宁铁岭人，苏州工业园区职业技术学院讲师，主要从事计算机辅助设计与制造研究。

10.3969/j.issn.1672-9846.2016.01.015

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1672-9846(2016)01-0067-04