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      “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

      2014-12-28 02:56:54
      機(jī)械職業(yè)教育 2014年3期
      關(guān)鍵詞:做中學(xué)中學(xué)教學(xué)內(nèi)容

      ◎ 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).

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