數(shù)字化、信息化教學(xué)在技工院校機(jī)械制圖課程中的應(yīng)用

趙英 李源 孫美英

摘 要：進(jìn)行職業(yè)教育的信息化建設(shè)是教育發(fā)展的必然趨勢。本文以技工院校機(jī)械制圖課程教學(xué)為例，介紹了采用信息化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的不同之處，提出了采用數(shù)字化、信息化的教學(xué)方式將成為未來教育教學(xué)中的主流方式的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：信息化教學(xué) ? 機(jī)械制圖 ? 網(wǎng)絡(luò)教學(xué) ? 數(shù)字化教學(xué)

課 題：本文系山東省技工教育和職業(yè)培訓(xùn)科研立項(xiàng)課題（課題編號(hào)：RSJY2019-Y006）研究成果。

在2018年教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》和山東省教育“十三五”規(guī)劃的前提要求下，堅(jiān)持信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+教育”平臺(tái)，建設(shè)“網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、職能化、個(gè)性化、終身化”教育體系，實(shí)現(xiàn)“人人皆學(xué)，處處能學(xué)，時(shí)時(shí)可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會(huì)是教育發(fā)展的必然趨勢。

隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體設(shè)備在技工院校的普及，采用數(shù)字化、信息化的教學(xué)模式可以解決在實(shí)際教學(xué)中的教學(xué)資源匱乏、教學(xué)內(nèi)容抽象、教學(xué)場地受限等諸多教學(xué)難題，使枯燥的教學(xué)變得生動(dòng)、形象、易于理解，使學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)成為可能，同時(shí)更有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有利于提升教學(xué)效果。以筆者從事的《機(jī)械制圖》課程教學(xué)為例，數(shù)字化、信息化技術(shù)的應(yīng)用極大地改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。

一、以“3D模型”代替實(shí)物模型，有助于培養(yǎng)提升學(xué)生空間想象能力，提高學(xué)習(xí)興趣

在多年的傳統(tǒng)教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)最大的難點(diǎn)在于培養(yǎng)和提升學(xué)生的空間想象能力。由于教學(xué)實(shí)物模型少，各種復(fù)雜形體的教學(xué)只能依靠實(shí)物圖、立體圖給學(xué)生演示。這些圖示對(duì)于幾何體的內(nèi)外部形狀、結(jié)構(gòu)和投影關(guān)系展示得不充分，對(duì)如何從二維平面視圖構(gòu)建三維立體模型也缺乏有效的展示，這些都會(huì)導(dǎo)致學(xué)生掌握起來困難重重，而“3D建?！庇行У鼐徑饬诉@種教學(xué)困境。

“3D建?！蓖ㄋ讈碇v就是應(yīng)用三維制作軟件通過虛擬三維空間構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型。筆者在教學(xué)中采用已經(jīng)建好的3D模型，利用多媒體設(shè)備或在機(jī)房電腦上，對(duì)模型可以隨意放大、縮小、截切、旋轉(zhuǎn)、看剖視圖和透視圖，還可以便捷地導(dǎo)出三視圖。學(xué)生可以通過拖動(dòng)鼠標(biāo)對(duì)模型進(jìn)行上述操作和觀察，加深了對(duì)教學(xué)知識(shí)的理解。

不僅如此，大部分初學(xué)機(jī)械制圖課程的學(xué)生，完成課后作業(yè)也非常困難，久而久之就會(huì)跟不上教學(xué)進(jìn)度，產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。采用“3D建?！苯虒W(xué)后，筆者教給學(xué)生簡單的“3D建?！狈椒ǎ瑢W(xué)生可以自己建模，通過拉伸、疊加、截切等操作，對(duì)從二維線框到三維實(shí)體的形成過程有了直觀了解，空間想象能力、作業(yè)完成率和正確率、學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的興趣都得到提高。

二、以“虛擬仿真技術(shù)”模擬演示裝配圖和零件圖中機(jī)件的形狀、結(jié)構(gòu)、組裝及運(yùn)動(dòng)方式，使教學(xué)過程直觀、生動(dòng)，教學(xué)效果大大提升

相較于傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)不能清晰地演示機(jī)械部件的組裝和運(yùn)動(dòng)方式，“虛擬仿真技術(shù)”則有效地解決了這個(gè)難題。

“虛擬仿真技術(shù)”也稱為模擬技術(shù)，是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模仿真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)，具有逼真性和實(shí)時(shí)交互性。借助“虛擬仿真技術(shù)”教學(xué)，高清的動(dòng)畫視頻完美地展示了機(jī)械的內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)和組裝、運(yùn)動(dòng)方式，教學(xué)過程直觀、生動(dòng)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果大大提升。

三、“微課”應(yīng)用于教學(xué)之中，可以提高學(xué)習(xí)效率，教學(xué)效果好

“微課”是近幾年比較流行，區(qū)別于傳統(tǒng)單一資源類型（如教學(xué)課件）的新型教學(xué)模式?！拔⒄n”的核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻（課例片段）。筆者將自己制作的“微課”利用網(wǎng)絡(luò)提前發(fā)送給學(xué)生，有利于他們進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，這些提高了課堂學(xué)習(xí)效率。

四、用“課件動(dòng)畫”演示繪制視圖的過程，大大節(jié)約了課堂時(shí)間

機(jī)械制圖這門課程經(jīng)常是一聽就懂，一做就錯(cuò)，這是由于學(xué)生空間想象能力較弱及對(duì)知識(shí)掌握不準(zhǔn)確所導(dǎo)致的，因此學(xué)生要靠大量的練習(xí)來提升繪圖、識(shí)圖能力，這需要教師用大量時(shí)間來指導(dǎo)學(xué)生畫圖和答疑。利用“課件動(dòng)畫”演示繪圖的過程，節(jié)省了教師尺規(guī)繪圖的時(shí)間，教師能有更多時(shí)間來指導(dǎo)學(xué)生和進(jìn)行答疑，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化教學(xué)。

五、借助“工廠機(jī)加工視頻”，幫助學(xué)生理解制圖中的相關(guān)知識(shí)

在學(xué)習(xí)機(jī)械制圖課程時(shí)，學(xué)生沒有接觸到實(shí)際生產(chǎn)，不了解零部件的作用、工作狀態(tài)和加工方法，對(duì)制圖中的一些規(guī)定和畫法不太理解，很難確定一個(gè)比較合理的表達(dá)方案。以繪制軸類零件為例，學(xué)生不了解軸類零件的作用和加工狀況，就無法正確地選擇主視圖和其他視圖;不了解加工過程，就不理解基準(zhǔn)的作用和合理標(biāo)注尺寸的原則;不了解加工方法，就不理解零件上的各種工藝結(jié)構(gòu)。筆者借助“工廠機(jī)加工視頻”進(jìn)行教學(xué)，向?qū)W生展示了零部件的制造過程和用途，使他們理解了繪圖的相關(guān)規(guī)定和繪圖方法，并逐漸喜歡上了繪圖。

六、利用“移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)”和“網(wǎng)絡(luò)慕課”教學(xué)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性

技工院校的學(xué)生，處在青春叛逆期，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)，如果以他們喜歡的方式學(xué)習(xí)，就能有效改變這種狀態(tài)，學(xué)習(xí)效果就會(huì)事半功倍?！耙苿?dòng)教學(xué)”“網(wǎng)絡(luò)慕課”是目前很多年輕人喜歡的網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)的方式。

“移動(dòng)教學(xué)”具有豐富的數(shù)字化、信息化教學(xué)資源，需要有一個(gè)開放的教學(xué)共享平臺(tái)支撐。目前，筆者學(xué)院引入了北京中唐方德科技有限公司的移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，利用這個(gè)教學(xué)系統(tǒng)，教師可以進(jìn)行課程數(shù)字化資源開發(fā)，在教學(xué)平臺(tái)的“教師端”完成教學(xué)計(jì)劃制訂、備課、授課、師生互動(dòng)、答疑、布置作業(yè)、作業(yè)批改等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié);學(xué)生可以利用“學(xué)生端”通過手機(jī)APP完成簽到、預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)、提問、互動(dòng)練習(xí)、上交作業(yè)、教師評(píng)價(jià)和自測等多個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。

教師還可以引導(dǎo)學(xué)生借助互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，即利用各種“網(wǎng)絡(luò)慕課”的平臺(tái)自己注冊，自主學(xué)習(xí)。以嗶哩嗶哩視頻網(wǎng)站（以下簡稱“B站”）為例， 2018年11月，在北京舉辦的第六屆中國網(wǎng)絡(luò)視聽大會(huì)上，“B站”董事長兼CEO陳睿講到，2018年B站有146萬小時(shí)、103萬次的學(xué)習(xí)和寫作業(yè)類直播，掀起了一股直播學(xué)習(xí)的熱潮。筆者在B站上搜索發(fā)現(xiàn)機(jī)械制圖也有系列的視頻教程。

據(jù)筆者了解，美國作為信息化的發(fā)源地，非常重視信息化在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，美國職業(yè)教育的信息化發(fā)展水平表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)資源和功能的充分開發(fā)上。美國職業(yè)教育的網(wǎng)絡(luò)資源非常豐富，教師和學(xué)生都能通過網(wǎng)絡(luò)獲得豐富的教育教學(xué)資源。

與發(fā)達(dá)國家相比，制約我國教育教學(xué)信息化發(fā)展的主要因素不是硬件設(shè)備的不足，而是各種數(shù)字化、信息化教學(xué)資源的匱乏。以《機(jī)械制圖》教學(xué)為例，需要利用AUTOCAD來繪制各種平面圖形;利用AUTOCAD和SKETCHUP軟件來進(jìn)行簡單的3D建模;利用INVENTOR、SOLIDWORKS、3DMAX制作復(fù)雜零件和機(jī)構(gòu)的模型、動(dòng)畫并進(jìn)行渲染;利用CAMTASIA等錄屏軟件進(jìn)行微課制作;利用PREMIERE和AFTER EFFECT軟件進(jìn)行虛擬仿真視頻的制作;還要有能采用上述數(shù)字教學(xué)資源的移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)等。

綜上所述，智能手機(jī)、ipad、手提電腦等移動(dòng)設(shè)備在校園中的普及使網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)成為可能，數(shù)字化、信息化的教學(xué)方式必然會(huì)成為未來教育教學(xué)的主流方式。作為技工院校的一線教師，應(yīng)盡快適應(yīng)新的教學(xué)模式和教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變，積極掌握各種信息化技術(shù)，制作出更多、更好的數(shù)字化教學(xué)資源，為職業(yè)教育事業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。

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（作者單位：濟(jì)南市技師學(xué)院）