“做中學(xué)”在“UG三維造型與模具設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革中的探索與實(shí)踐

◎ 高 瑾 王 麗

“做中學(xué)” 是CDIO 工程教學(xué)模式倡導(dǎo)的重要教學(xué)方法，也是引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的重要方法。CDIO 是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果，它繼承和發(fā)展了歐美20 多年來(lái)工程教育改革的理念， 系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)方案。它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程；以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。迄今為止已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO 組織，其中機(jī)械系和航空航天系全面采用CDIO 工程教育理念和教學(xué)大綱，取得了良好的效果。 我國(guó)近幾年也在大力推廣CDIO 教育模式的教學(xué)改革。 不斷提高教學(xué)質(zhì)量是教師的責(zé)任，我們將“做中學(xué)”全面貫徹到“UG 三維造型與模具設(shè)計(jì)”取得了較為明顯的教學(xué)效果。

一、UG 三維造型課程采用“做中學(xué)”的必要性

1.“做中學(xué)”及教學(xué)特點(diǎn)

“做中學(xué)” 是一種讓學(xué)生在實(shí)際操作中學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握技能的教學(xué)方法。 以動(dòng)手實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)工程是重要的CDIO 教學(xué)理念，“做中學(xué)”就是該理念在工程類(lèi)課程學(xué)習(xí)中的具體體現(xiàn)。 這種學(xué)習(xí)方式以學(xué)生的自主實(shí)踐為主， 力求在師生互動(dòng)和學(xué)生親身體驗(yàn)的過(guò)程中達(dá)到認(rèn)知與體驗(yàn)過(guò)程的有機(jī)結(jié)合。 與傳統(tǒng)“滿(mǎn)堂灌”的學(xué)習(xí)方式不同，該教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的主動(dòng)性，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者親身體驗(yàn)的重要性，其最大特點(diǎn)就是能夠促使學(xué)生主動(dòng)思考， 從而更專(zhuān)注、更深入地學(xué)習(xí)知識(shí)，大大提高了學(xué)習(xí)效率。

2.UG 三維造型課程的特點(diǎn)

UG 是目前制造業(yè)使用最廣泛的兩大軟件之一，在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛， 是每個(gè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)的軟件?！癠G 三維造型與模具設(shè)計(jì)”是一門(mén)結(jié)合專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件課， 主要講述如何利用UG 軟件設(shè)計(jì)各式各樣的機(jī)械零件、 如何將零件進(jìn)行虛擬裝配、如何進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的操作性，比較適合“做中學(xué)”的教學(xué)方法。

3.傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問(wèn)題

雖然軟件課程的操作性比較強(qiáng)， 但目前多數(shù)老師仍以講解為主，雖然也輔以學(xué)生的自主練習(xí)，但并不是重點(diǎn)，大部分課時(shí)仍被老師的講解占用。 客觀地講，“灌輸式”教學(xué)方法不適合這類(lèi)操作性強(qiáng)的課程，煩瑣的步驟老師講起來(lái)很枯燥， 學(xué)生聽(tīng)一遍也很難記住。 最好的辦法就是促使他們盡量多地動(dòng)起來(lái)，在做的過(guò)程中掌握各種命令的使用方法。

二、“做中學(xué)”在教學(xué)中的具體應(yīng)用

“UG 三維造型與模具設(shè)計(jì)” 是模具專(zhuān)業(yè)核心課程，有108 學(xué)時(shí)。 鑒于以前的教學(xué)狀況，浙江水利水電學(xué)院模具2010 級(jí)該課程徹底改變 “以講為主”的傳統(tǒng)教學(xué)方式，整個(gè)教學(xué)模式完全圍繞“做中學(xué)”來(lái)進(jìn)行，現(xiàn)就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程考核三個(gè)方面來(lái)介紹這門(mén)課程的教學(xué)情況。

1.“項(xiàng)目化”的教學(xué)內(nèi)容

既然要讓學(xué)生做， 知識(shí)就必須以可操作的形式出現(xiàn)，為此老師將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了大整合，挑選了很多案例與項(xiàng)目， 然后根據(jù)性質(zhì)將整個(gè)教學(xué)內(nèi)容分成七大模塊組成：UG 認(rèn)識(shí)、曲線繪制、實(shí)體建模、曲面建模、裝配建模、工程制圖、模具設(shè)計(jì)。 每個(gè)模塊均由三部分構(gòu)成：基本認(rèn)知、學(xué)習(xí)項(xiàng)目、綜合項(xiàng)目。 其中“基本認(rèn)知”部分介紹本模塊的基礎(chǔ)知識(shí)、主要命令及功能；“學(xué)習(xí)項(xiàng)目”部分是一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件，通過(guò)創(chuàng)建這些簡(jiǎn)單零件學(xué)習(xí)單個(gè)命令的使用方法；“綜合項(xiàng)目”是一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體，比如形狀復(fù)雜的零件（水龍頭、燈罩、輪轂、汽車(chē)車(chē)身）、部件的裝配（齒輪泵、減速器）以及模具的設(shè)計(jì)（塑料勺注塑模、話(huà)機(jī)手柄注塑模）等。通過(guò)構(gòu)建這些綜合性的強(qiáng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)體，訓(xùn)練學(xué)生多種命令綜合使用的能力。 表1、表2、表3展現(xiàn)了這種“模塊化”的教學(xué)內(nèi)容及組織形式。

表1 整體教學(xué)內(nèi)容安排表

表2 “曲面建?！蹦K的教學(xué)內(nèi)容安排表

表3 “模具設(shè)計(jì)”模塊的教學(xué)內(nèi)容安排表

以上表格展現(xiàn)了項(xiàng)目化、 模塊化的教學(xué)內(nèi)容及組織形式。 之所以采用這種形式是為了配合 “做中學(xué)”的教學(xué)方法，使學(xué)習(xí)內(nèi)容具有可操作性。

2.“做中學(xué)”的學(xué)習(xí)方法

每個(gè)模塊以教師講授“基本認(rèn)知”開(kāi)始，用PPT課件簡(jiǎn)要介紹本模塊的知識(shí)點(diǎn)及學(xué)習(xí)要求， 這個(gè)階段學(xué)生以“聽(tīng)”為主。 進(jìn)入“學(xué)習(xí)項(xiàng)目”部分，要求創(chuàng)建一些簡(jiǎn)單零件，教師快速演示后同學(xué)們開(kāi)始做；這個(gè)階段以“學(xué)生做”為主，主要依靠輔導(dǎo)材料，教師只進(jìn)行關(guān)鍵性的指導(dǎo)。 最后進(jìn)入“綜合項(xiàng)目”部分，要求構(gòu)建一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)體，練習(xí)多種命令的綜合使用能力；此階段仍以“學(xué)生做”為主，老師只從方法上進(jìn)行指導(dǎo)。 從以上陳述可以看出，整個(gè)教學(xué)過(guò)程均以“學(xué)生做”為主，老師講得很少，老師只提供一些方法性的指導(dǎo)，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

3.“過(guò)程化”的課程考核

每個(gè)模塊的上交項(xiàng)目都有明確要求。 比如，“實(shí)體”模塊學(xué)習(xí)項(xiàng)目25 個(gè)，綜合項(xiàng)目20 個(gè)；“曲面”模塊學(xué)習(xí)項(xiàng)目16 個(gè)，綜合項(xiàng)目10 個(gè)；“實(shí)體”模塊學(xué)習(xí)項(xiàng)目10 個(gè)，綜合項(xiàng)目2 個(gè)；每個(gè)教學(xué)單元結(jié)束該模塊的作業(yè)必須按時(shí)上交；整個(gè)訓(xùn)練體系完成后，每個(gè)學(xué)生總共上交88 項(xiàng)“學(xué)習(xí)項(xiàng)目”、61 項(xiàng)“綜合項(xiàng)目”。這些作業(yè)是考核平時(shí)成績(jī)的重要依據(jù)， 占總成績(jī)的40%；同時(shí)還有20%的態(tài)度分，主要考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，根據(jù)學(xué)生與老師的溝通情況確定；這種考核辦法逼迫學(xué)生必須重視平時(shí)學(xué)習(xí)， 督促他們每節(jié)課都要認(rèn)真練習(xí)。

采用新的教學(xué)方法后， 學(xué)生們每次上課都很忙（有任務(wù)壓著），老師又在旁邊走來(lái)走去，根本沒(méi)時(shí)間干別的，學(xué)習(xí)認(rèn)真很多，教學(xué)效果顯著提高。 課程結(jié)束大家都喊累，但多數(shù)同學(xué)還是喜歡這種教法，因?yàn)樗麄冋嬲械阶约簩?shí)實(shí)在在地學(xué)到了東西。

三、實(shí)施“做中學(xué)”應(yīng)注意的問(wèn)題

這次課改的成功讓教師們認(rèn)識(shí)到教學(xué)方法的重要性，同時(shí)也讓教師對(duì)CDIO 教學(xué)理念有了更深刻的體會(huì)：教學(xué)內(nèi)容要具有操作性，體現(xiàn)“任務(wù)導(dǎo)向、過(guò)程導(dǎo)向、項(xiàng)目化”的組織形式；教學(xué)組織上要盡量加大“學(xué)生做”的課時(shí)比例；教師必須提供足夠的幫助保證學(xué)生做出最終的結(jié)果； 要結(jié)合課程特點(diǎn)尋找有效的輔導(dǎo)方法等等。 具體有以下四點(diǎn)體會(huì)。

1.教學(xué)內(nèi)容要具有操作性

既然強(qiáng)調(diào)“學(xué)生做、做中學(xué)”，就必然要求教學(xué)內(nèi)容不能太理論化，必須有大量可操作的案例及項(xiàng)目，否則學(xué)生很難知道具體怎么做。 這些案例和項(xiàng)目不僅有量的要求（足夠多，可涵蓋主要的知識(shí)點(diǎn)），還有質(zhì)的要求（要有簡(jiǎn)單的，也要有難的、綜合性的），這就對(duì)教材提出了要求。 由于CDIO 是近幾年才提出來(lái)的教學(xué)理念，適合的教材并不多，面對(duì)這種情況，“UG 三維造型及模具設(shè)計(jì)” 這門(mén)課程學(xué)生配有一本教材， 同時(shí)課題組還從其他書(shū)本中收集了部分案例及項(xiàng)目，編成講義發(fā)給學(xué)生。

2.加大“學(xué)生做”的課時(shí)比例

“做中學(xué)”就是要讓學(xué)生動(dòng)起來(lái)，在“做”的過(guò)程中學(xué)習(xí)知識(shí)、積累經(jīng)驗(yàn)。本門(mén)課程80%以上的課時(shí)都是在“學(xué)生做”的狀態(tài)下完成，在輔導(dǎo)材料和老師的指導(dǎo)下，學(xué)生完成了大量的模型創(chuàng)建和設(shè)計(jì)項(xiàng)目（每個(gè)學(xué)生上交大小作業(yè)共149 個(gè)），各式各樣的模型創(chuàng)建提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，極大地提高了教學(xué)質(zhì)量。

3.教師必須提供足夠的指導(dǎo)與幫助

一般此類(lèi)課程都會(huì)要求學(xué)生練習(xí)， 但多數(shù)都是老師講學(xué)生聽(tīng)，聽(tīng)完后再做，做的過(guò)程中遇到困難問(wèn)老師。 聽(tīng)課認(rèn)真的學(xué)生一般可以自己做出來(lái)，但很多學(xué)生僅靠聽(tīng)很難獨(dú)立做出來(lái)，他們需要更多的輔導(dǎo)，有的甚至需要老師手把手地教。 在“UG 三維造型及模具設(shè)計(jì)”的練習(xí)輔導(dǎo)過(guò)程中，除了老師的講解、當(dāng)面輔導(dǎo)外，每個(gè)學(xué)生還配有教材、講義和視頻等輔助資料，這些措施綜合運(yùn)用，為學(xué)生提供了及時(shí)、足夠的指導(dǎo)，有效地保證了教學(xué)質(zhì)量。

4.根據(jù)課程特點(diǎn)，尋找科學(xué)有效的指導(dǎo)方法

這種教學(xué)方法非常強(qiáng)調(diào)老師的指導(dǎo)， 如何同時(shí)有效輔導(dǎo)眾多學(xué)生對(duì)老師來(lái)說(shuō)是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，這時(shí)輔導(dǎo)方法就很重要了。 有時(shí)這門(mén)課會(huì)遇到合班課（七十多人），為此教師組錄制了教學(xué)視頻（模型創(chuàng)建的過(guò)程錄像），將這些發(fā)給學(xué)生供他們?cè)谧龅倪^(guò)程中參考。 試行后效果很好，90%以上的同學(xué)都能及時(shí)完成項(xiàng)目。 分析原因，大家發(fā)覺(jué)視頻的作用非常重要，甚至比老師的講解還重要！ 因?yàn)橐曨l的指導(dǎo)非常的及時(shí)與具體： 可以像放電影那樣動(dòng)態(tài)地展示模型的創(chuàng)建過(guò)程，同時(shí)還像錄像機(jī)那樣具有前進(jìn)、后退和回放功能，會(huì)的地方可以不看，不會(huì)的地方利用回放功能可以反復(fù)觀看直到看懂為止。 由此可見(jiàn)，指導(dǎo)方法非常重要，如果方法得當(dāng)，可以保證每個(gè)學(xué)生都能得到老師及時(shí)、充分的指導(dǎo)，大部分學(xué)生都能做出結(jié)果來(lái)。

采用“做中學(xué)”的教學(xué)方法后，這門(mén)課學(xué)生愛(ài)學(xué)了，老師也愛(ài)教了，教學(xué)效果得到很大提高。這次課改的成功讓大家體會(huì)到教學(xué)方法的重要性，也深刻體會(huì)到CDIO 教學(xué)模式的魅力。 雖然課程不一樣，教學(xué)方法會(huì)有不同，但不論采用何種方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、培養(yǎng)他們的成就感、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣是最重要的。

[1]徐言生，陸啟光，陳禮.“以職業(yè)能力培養(yǎng)為前提的工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式探索”[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2008，（3）.

[2]陸小華，熊光晶，陳珠琳.“設(shè)計(jì)導(dǎo)向的工程教育改革理念”[J].高等工程教育研究，2007，（6）.

[3]查建中.“論‘做中學(xué)’戰(zhàn)略下的CDIO 模式”[J].高等工程教育研究，2008，（3）.

[4]侯軍明，丁文政，汪木蘭.“基于CDIO 理念構(gòu)建探究式項(xiàng)目教學(xué)——以模具制造工程為例” [J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011，（23）.