教育信息化与机械制图课程的整合

文/佛山市三水区理工(技工)学校 张红梅

机械制图被喻为“工程界的语言”,具有严格的规范性和标准性,而且对学习者的空间分析能力以及解决空间几何问题的能力要求比较高。传统的教学模式会存在比较多的局限性,将信息技术与机械制图课程进行有机整合,可打破表达难、理解难的困境,还可让知识的呈现方式灵活化、个性化,既能优化教学过程,又能激发学生的学习主观能动性,培养学生的积极性、主动性、创造性,提高教学效率与质量,为学生的终身学习提供帮助。

一、信息技术与机械制图融合的必要性

(一)机械制图课程的性质

《中国制造2025》是中国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领,而机械制图是制造业相关专业的主干必修基础课程,其研究对象是工程图样。工程图样是现代工业生产的重要技术资料,被喻为“工程界的语言”,是表达和交流技术思想的重要工具,因此,机械制图课程具有严格的规范性和标准性。

(二)传统教学模式在机械制图中的局限性

机械制图旨在表达设计者的设计意图,通常需要用平面图纸来表达空间立体结构,比较抽象,对学习者的空间分析能力以及解决空间几何问题的能力要求比较高。在校阶段的学生接触实际生产的机会比较少,与社会和产业的结合较为薄弱,对机械零件缺乏感官认识。当遇到尺寸大、结构复杂的零件时,传统教学的演示就存在比较大的困难,学生也难以理解,教学效果不够理想。

(三)科技进步的推动

随着科学技术的不断发展,2012年3月国家教育部颁布了《教育信息化十年发展规划(2011-2020)》,从此信息技术在教育教学中的运用形式逐渐增多,促进了教育教学的深刻变革。

在标准意识强、空间思维能力要求比较高的机械制图课程中融入信息技术,解决了表达难、理解难的问题,还可让知识的呈现方式多样化、个性化,既能丰富课堂资源,又能让学生变“被动”为“主动”,由“学会”到“会学”,充分尊重学生的主体地位,促进知识的吸收与内化,提高教学效果。

(四)社会形势的影响

在过去几年的疫情中,“线上远程授课教学模式”加速推进。“线上远程授课教学模式”是教育信息化的产物,破解了教育资源共享的难题,助推了教育理念的变革。

二、信息技术与机械制图融合的手段

(一)植入CAD三维软件和教学动画技术,形成空间概念,提升学生空间思维能力

机械制图用平面图纸来表达空间立体结构缺乏立体感,往往比较抽象,空间想象能力薄弱的学生理解起来会存在一定的困难。利用三维软件技术创建三维空间立体模型,将图纸从不同的方位展现给学生,让学生的思维从平面平滑地过渡到立体,形成空间概念,从而增强学生感官认识,提升空间思维能力。同时,还能以机械制图为理论基础、CAD为实践技能辅助,二者有机地穿插与结合,形成“理论--手绘--计算机软件制图”紧密结合的三位一体的教学模式,从而达到强化理解、巩固知识的目的。

(二)将学习任务细化,录制微课视频,突破重难点

机械制图具有严格的规范性和标准性,细节要求比较高,而且容易被忽视。故需将学习内容进行细化,采用录制微课视频的方式呈现重难点。微课短小精悍,目标明确,针对性强,还可反复播放学习,不受学习环境和空间限制,有助于学生强化记忆,突破重难点,实现教学资源的最大化利用。

(三)运用教学资源库和网络课程教学平台,实现移动学习和线上学习

基于社会形势的影响,很多网络课程教学平台也应运而生,教师可根据教学内容在网络课程教学平台中创建微课库、试题库、错题库等教学资源库,将学习资源上传到相应的模块中。学生可在线上进行移动学习,打破了地域的限制,大大提高了便捷性。网络课程教学平台还能快速组织考核评价,及时反馈答题情况,生成分析报告。教师可根据分析报告有针对性地调整教学策略,大大提高了工作效率。

三、信息技术与机械制图融合的具体实施方法

下文以机械制图中的“三视图的形成及投影规律”一课为例,说明信息技术与机械制图融合的具体方法。

(一)学习目标与信息技术的融合

基于工学结合的教学理念,引导学生通过网络平台搜索社会和企业对数控专业人才的培养要求,然后结合企业用人要求以及教材内容尝试自主制定学习目标,最后与教师给定的学习目标作对比,让学生更好地了解岗位要求和职业定位,同时培养学生自主归纳和构建知识的能力。

(二)教学环节与信息技术的融合

“三视图的形成及投影规律”一课分为创设情境、明确任务、任务实施、知识巩固四个环节。

1.创设情境

为了激发学生的学习兴趣,通过多媒体动画创设“美女与野兽”和“求同存异”两个情境,引导学生通过观察并联系实际,增强对投影法和视图的深度思考,得出“仅用一个视图一般不能完整地表达物体的形状和结构”的结论,从而引出“该如何解决问题”,调动了学生的积极性和求知欲。

2.明确任务

基于“三视图的形成及投影规律”内容的规范性和抽象性,需要进行“二维转三维”和“三维转二维”的切换。故需将相关的学习内容细化为三个具有逻辑递进关系的学习任务:【任务一:建立三投影面体系】--【任务二:三视图的形成】--【任务三:三视图的关系】。然后设计系列化的学习活动引导学生逐次完成任务,细化后的任务和活动目标明确,针对性强,更容易让学生加深对知识的理解,锻炼逻辑思维能力,最终达成学习目标。

3.任务实施

(1)建立三投影面体系:利用CAD软件建立三投影面体系,增强立体感,形成空间概念,将学生的思维从二维平滑地过渡到三维,从而理解三投影面体系的结构,提升空间思维能力。

(2)三视图的形成:利用三维软件建立零件模型放置在三投影面体系中,在软件的三维空间中从不同的投影方向展示零件的不同方位给学生,由“二维转三维”。再用flash动画演示三视图的展开方法,由“三维转二维”,增强立体与平面的感官认识,强化投影理论知识。

(3)三视图的关系:利用CAD软件建立的三投影面体系展示三视图的位置,用CAD软件的线条和圆弧工具演示三视图的投影规律,突出制图时的规范性和严谨性,强化学生制图时的标准化意识。

4.知识巩固

学生登录网络课程教学平台,进入“三视图的形成及投影规律”章节的“试题库”,可根据自身实际情况选择“自动演示”“跟我学”“无提示”三种模式进行自主训练学习。试题库支持查看参考答案和3D模型,有助于学生的理解,培养学生的空间思维能力,同时也节省了教师亲自指导的课时,提高了教学效率。

另外,试题库还支持“在线绘图一键评分”,可直接在平台中绘制图纸,解决手绘和安装软件的局限性问题,提高学生的动手积极性和实践能力。练习提交后可立即生成答题分数和“错题榜”,及时反馈答题情况,学生可根据“错题榜”进行分析、探索和寻找解决的办法,逐个突破难点,促进知识的吸收与内化,以提升学习效果,最终达成学习目标。

(三)评价总结与信息技术的融合

利用网络课程教学平台的数据库功能,系统会采集学生过程性学习的数据,自动汇总分析,生成多维度的数据分析报告,透视教学关键问题。教师可根据分析报告了解学生对知识的掌握情况,可有针对性地调整教学策略,大大提高了工作效率和教学效果。

四、信息技术与机械制图融合的课例反思

(一)信息技术应用特色

三视图的形成及投影规律一课基于“工学结合”的教学理念,采用任务驱动教学法,将教学内容进行细化,借助CAD三维软件、微课视频、教学动画等信息化手段,引领学生思维从二维平滑地过渡到三维,形成空间概念,增强感官认识,实现复杂问题简单化,抽象问题形象化,化解了教学难点问题。

教学资源库和网络课程教学平台实现了“素材”--“课程”--“素材”循序更新的信息化教学机制,并将教学扩展到不受时间地点限制的移动学习和线上学习,提高了学生自主学习的主观能动性。

试题库的“在线绘图一键评分”和“自动演示、跟我学、无提示”自学模式提高了学生自主学习、自主训练的主动性,同时促进了知识的吸收与内化,提升了学习效果。

利用网络课程教学平台的数据库功能采集学生过程性学习的数据,实时生成成绩和分析报告,在促进学生学习积极性和自我约束性的同时,也大大提高了教师的工作效率。

(二)教学预期效果达成

综合考核评价报告,绝大多数学生都完成了教学任务,认识了三投影面体系的结构,理解了三视图的形成过程,掌握了三视图的投影规律,同时强化了标准化意识。

总之,信息技术与机械制图课程的融合,打破了表达难、理解难的局限性,激发了学生的主观能动性,提高了教学效率与质量。