翻转课堂模式下“机械制图与AutoCAD”“三维建模先导”教学法初探

魏 勇

(江苏航空职业技术学院 航空工程学院，江苏 镇江 212134)

翻转课堂模式下“机械制图与AutoCAD”“三维建模先导”教学法初探

魏 勇

(江苏航空职业技术学院 航空工程学院，江苏 镇江 212134)

在《机械制图与AutoCAD》课程教学中，颠覆传统的教学顺序，先让学生在学习平台观看微课视频，自学三维建模，再回到CAD/CAM实训室在教师的帮助下学习三维建模的技能，之后进行机械制图及AutoCAD二维绘图的教学，可以激发学生自主学习的内驱力，变“教我学”为“我会学”。“三维建模先导”教学具有合理性和可行性。

翻转课堂；机械制图与AutoCAD；三维建模先导；教学法

在“机械制图与AutoCAD”教学中不仅要加强学生读图能力的培养，还要强化轴测图和三维建模部分的教学。笔者在教学中充分利用AutoCAD软件的建模功能，先将三维建模的学案、微课视频和优秀课件放到APP教学平台，让学生课前自主学习，再到机房指导学生练习绘制几何体、组合体、切割体，之后进行基本绘图知识的教学。实践证明，“三维绘图”可以促进三视图、点线面的投影、组合体、截交线和相贯线、剖视图、零件图等知识的教学。

1 翻转课堂模式使三维建模教学先行成为现实

翻转课堂是将学生学习的两个阶段即“信息传递”和“吸收内化”倒置。“信息传递”由学生在课前完成，教师通过APP教学平台提供视频、学习资料和在线辅导；“吸收内化”则在课堂上通过互动完成，教师提前了解学生的学习困难，可以给予有效的辅导，同学之间的交流有助于知识的吸收内化[1]。

AutoCAD作为计算机绘图的入门软件，在三维建模方面虽然没有UG，CATIA，ProE等功能强大，但绘制机械制图课程中的大部分形体基本够用。三维建模先行与传统的平面绘图先行相比，可以更好地激发学生的学习兴趣[2]。在翻转课堂模式下，根据不同班级的学习基础，三维建模安排3到4次练习课即可。教学可分4个阶段进行，学习内容如表1所示。

表1 AutoCAD三维建模教学

2 “三维建模先导”的理论依据

2.1成就动机理论

“学习动机是推动学习活动的内外动力因素。”[3]利用学习动机理论中的成就动机理论，给学生一个适当难度的任务，让他们“跳一跳，够得到”。经过实践，笔者认为三维建模对高职学生而言是天然的“合适任务”。兴趣和好奇心是内部动机的核心成分，是激发学生内部学习动机的基础。教师可以在教学中创设学习情境，引导学生了解当代企业CAD/CAM应用软件的特点。学生面对自己创建的“模型”作品自然会产生成就感。

2.2建构主义学习观

建构主义学习观认为，“学习不是教师向学生传递知识的过程，而是学生建构知识的过程”[3]24-68。“三维建模先导”让高职学生在随后的机械制图和AutoCAD学习中能够有效利用自建的三维模型综合、重组、转换头脑中已有的知识经验，用以解释各种视图、剖视图等新信息，从而解决零件的表达等新问题，最终生成完整、系统的机械制图与计算机绘图的知识技能。

2.3直观性教学原则

传统教学中为增强直观性多使用模型，但积木模型较笨重且形状和数量有限。用计算机创建的三维模型立体感强[2]，是不可多得的直观教具和学具，而且不受时间、空间、费用等约束。

3 三维建模在机械制图知识教学中的应用

3.1AutoCAD“三维视图”和“平面摄影”在视图教学中的应用

在教学中，可先分组，约5～6名学生为一组。每位学生创建一个基本几何体，用于学习和交流。利用AutoCAD软件的“三维视图”功能，学习圆柱、圆锥、球体、棱柱、棱锥等基本体的三视图，例如AutoCAD软件在“三维建模”界面使用常用面板的“棱锥体”工具制作四棱锥，如图1a所示。执行菜单“视图”→“三维视图”→“前视”和“俯视”得到其主视图(如图1b所示)和俯视图(如图1c所示)的形状。

图1 棱锥

在“AutoCAD经典”二维界面绘制基本体的三视图。教师可以帮助学生理解软件中的前视、俯视、左视与国家标准中视图的对应关系，并用少量的塑料模型或木模作对照以增强真实性。

3.2AutoCAD“布尔运算”在组合体、立体交线教学中的应用

截交线和相贯线是机械制图教学中的难点。师生利用AutoCAD软件的布尔运算及剖切功能可克服传统教学中使用的挂图和模型的不足，直观地观察两形体形成的交线及其交点[4]。图2为AutoCAD软件在三维空间创建的不同直径相交圆柱体，用以研究两圆柱体相交当直径相对大小变化时对相贯线形状和位置的影响。通过动手操作，学生加深了对相贯线变化的理解。

图2 相贯线

3.3“仿真画法”在轴测图教学中的应用

轴测图是在一个投影面上同时反映物体3个坐标面的形状，富有立体感。三维模型可通过仿真画法得到任意视角的轴测图。经过仿真操作，学生能够深刻理解正等轴测图和斜二等轴测图的意义。

3.4AutoCAD“截面平面”和“剖切”的应用

利用AutoCAD软件的“剖切”命令可将三维模型绘制成剖切开的立体模型，以便研究模型的内部结构。AutoCAD软件的“截面平面”命令可以方便地得到剖切平面[4]。图3是将创建的零件三维模型从中心平面剖切后移开前半部分的图形，学生可自主研究该零件的内部结构和剖视图。

图3 三维剖切

3.5三维建模在求解难题中的应用

在机械制图学习过程中，经常会遇到一些较复杂的状况。例如相贯线的形状随相交立体尺寸的变化规律详见图2，学生可通过三维实体生成三视图开展研究性学习。又如剖视图中易漏画内部表面之间的交线，如图4a所示。有了相应的三维实体，学生可通过剖切来观察是否应画出交线，如图4b所示，不难得出正确的结论，如图4c所示。

图2 剖视难题探究

4 “三维建模先导”教学实践中应注意的问题

1) “三维建模先导”教学法的目的是增强学生的学习内驱力，提高教学效率。因此在教学中应注意引导学生的学习方向，将三维建模用作学习机械制图知识的辅助手段。

2) 翻转课堂需要先进的录播设备。江苏航空职业技术学院拥有多媒体录播室和屏幕录像、录音信息化设备，为微课制作创造了条件。教师既要掌握信息技术、多媒体技术，又要吃透教材，充分了解学生，以便制作“策略式”教学视频。视频可通过手机APP平台、QQ平台、微信平台等发布。

3) “三维建模先导”教学法基于翻转课堂模式，同时不排斥其他教学方式，如工学一体化模式[5]。有条件时可以建立测绘室，让学生用测量仪器和量具动手测绘，徒手绘制零件草图，并在计算机上完成建模和零件图的绘制。这样才能体现“做中学、学中做”，培养企业欢迎的人才[6]。

4) 教学中注意传承，积累教学经验和成果。通过师生共建模型库、开发校本教材、建设精品课程等提高教学水平。

[1] 曾玲芳.“翻转课堂”模式下高职会计专业工学结合实训基地建设研究[J].科技文汇(上旬刊),2014(11):179-181.

[2] 尤慧媛,王定保.机械制图与AutoCAD融合教学模式优化研究[J].无锡职业技术学院学报,2008,7(2):71-72.

[3] 姚本先.高等教育心理学[M].合肥:合肥工业大学出版社,2009.

[4] 张凤敏.翻转课堂模式下三维CAD软件在机械制图中的教学研究[J].教育教学论坛,2017(7):195-196.

[5] 廖永祥.工学一体化模式下机械制图课程的教学探析[J].科技风,2016(2):204.

[6] 魏勇.技校机械制图与AutoCAD工学一体化教学改革中存在的问题及对策[J].职业,2015(5):39.

〔责任编辑： 卢 蕊〕

Researchontheteachingmethodofthree-dimensionalmodelingleadinmechanicaldrawingandAutoCADundertheflippedclassroommodel

WEI Yong

(Aeronautical Engineering Institute, Jiangsu Aviation Technical College, Zhenjiang 212000, China)

In the course of teaching Mechanical Drawing and AutoCAD, the traditional teaching order can be subverted to let the students in the class watch the micro video and learn self-modeling. And then, students are made to return to the practice and training room to learn 3D modeling skills with the help of teachers, followed by the teaching of mechanical drawing and AutoCAD two-dimensional drawing. The purpose of this method is to stimulate the students’ inner driving force and change “teaching me to learn” to “learning how to learn”. Three-dimensional modeling lead has the rationality and feasibility.

flipped classroom； mechanical drawing and AutoCAD； 3D modeling lead； teaching method

G642.41

A

1008-8148(2017)04-0094-03

2017-05-27

魏 勇(1960—)，男，江苏睢宁人，高级讲师，主要从事机械制图与AutoCAD教学研究。