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【关键词】机械制图 教学 改革
机械制图课是跨机械大类专业的学生必须掌握的基本知识和基本技能,也是数控专业技术课的核心课程,进一步说,机械制图课程是直接关系到数控专业学生能否学好其他科目的关键性课程。
机械制图课注重基础理论与动手操作课内容的衔接,也注重理论与实践结合,其目的就是为了培养高素质、实用型的数控专业技术人才。既然如此,我们应该来实施机械制图课的教学改革呢?笔者认为可以从以下几点来考虑:
一、树立以学生为本的创新教学观念
确立学生为主体是机械制图课教学的内在要求,也是现代教学的显著特征。机械制图课教学要以培养学生高尚的职业情操、丰富的科学文化知识、良好的身体和心理素质、以及具备较强的实践和动手能力作为为宗旨。机械制图课教学活动的灵魂就是尊重学生主体,激发学生主体意识和主体精神,促进学生生动活泼地成长,这是一种让学生个性发展与社会发展相一致的教育模式。它能够大面积地培养出具有能动性、自主性、创造性,同时能够适应社会主义现代化建设需要的合格人才。在机械制图课教学中,教师要充分调动学生学习的主动性,让学生主动学习、主动参与、主动获取知识、主动提高自我能力,这是全面推行教学创新的客观要求,也是培养和提高学生能力和综合素质的体现,因此教师在教学过程中要始终如一地贯彻这一主体性原则。
二、创设情境,增强学生的参与教学意识
教学成效往往取决于能否体现学生的认知过程,充分发挥其主观能动性,变被动为主动,让学生在多种多样的活动中、在参与中接受知识。例如可以用多媒体技术教学方式来教导学生,运用多媒体技术在课堂中进行情境设置,将理性的教学内容运用音乐、图画、视频以感观性的方式直观地反映出来。使抽象的书本知识化为一个个具体、熟悉的景象;使枯燥呆板的文字符号变为生动的丰富形象;从而使学生置身于可知可感的环境中观察、体验,直接地感受内涵于情境中的思想与情感。同时,使学生在思索与分析的过程中加深了对教材的理解,有利于促进学生的思维水平的发展。
三、教学中教师中要努力营造学习数控专业的兴趣氛围,诱发学生自学的兴趣
著名教育家夸美纽斯曾说过:“兴趣是创造欢乐和文明的教育环境的主要捷径之一。”作为机械制图课的教师要在教学中努力营造学习制图课的兴趣氛围,诱发学生自学的兴趣,培养学习机械制图课知识的积极性。
学生在兴趣盎然的状态下学习,观察力敏锐、记忆力增强、想象力丰富,会兴致勃勃地去学习,表现出个性的积极性和创造性。但在职校学习中受很多因素的影响,大部分中职生学生主观能动性不够、学习不努力,存在应付心态,为此,要多次深入探讨,想方设法在教学中增加新的内容,通过多种教学活动让学生产生兴趣,给学生开展小专题,倡导启发性课堂教学、发现式教学,使教学变成“授人以渔”的过程。运用肢体语言让学生在想象中驰骋,在活泼的氛围中完成学习,提高学生的学习热情和兴趣,提高学生的记忆能力。运用肢体语言教学,不仅可以活跃课堂气氛、调动学生的积极性,还可最大程度地提高学生的形象思维能力。而提高学生的形象思维能力,同时也就提高了学生的记忆能力。对学生要热心、耐心,同时要爱护他们的自尊心,激励他们的上进心。
教师应端正教育思想,不能偏爱优生而忽视甚至歧视差生。要用全面的、发展的眼光看待学生,既要看到学生的优点也要看到学生的缺点,切忌一味指责。用爱心去关心他们,帮助他们,树立学习的自信心。其次使用激励教育方法,要努力去寻找、发现每位学生身上的闪光点,多表扬、少批评,多肯定、少否定。让他们相信“天生我才必有用”。每位学生都有自己的闪光点,常为自己的优点不被人知而感到委屈。
四、教学中不断改进教学方法,调整课堂教学结构,充分发挥学生的主观能动性,增强创新意识
良好的教学方法也是吸引学生提高对你所教学科的学习兴趣的一种行之有效的手段之一。五六十年代推行苏联的满堂灌和填鸭式的教法,学生在课堂上味同嚼蜡,严重地制约了中职生的学习积极性,禁锢了学生的思维。我从教以来多数采用启发式、议论式的教学方法进行机械制图课的教学,从而使我所教数控班学生的学习效果收到了事半功倍的效果。
精讲多练是提高机械制图课教学效率的关键。一节课只有45分钟,要在这特定的时间内让学生掌握更多的知识,大幅度地提高分析问题、解决问题的能力,唯一的办法就是要求教师精讲多练。所谓“精讲”,是指教师把所讲内容中的精华化成自己精练的语言为学生讲授,其他的部分则留给学生自己解决。所谓“多练”,并不是指给学生加大作业量,搞题海战术,而是指教师尽可能地创造机会让学生在课堂上多想、多说、多做,为学生能力和多方面发展开辟广阔的天地。例如,三视图、部视图、半部图及基本视图等的画法,一般先让学生通过自身的观察和亲自体验一下,对照出某些工件觉得用什么图比例最好,从而教师在加强讲解自己的思路,然后让学生发散性思维是不是还有更好的方法。
关键词 图学教育 改革 现代制造技术
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.10.064
Practice and Research of Teaching Reform on Mechanical
Drawing of Digital Manufacturing Technology
SUN Baofu, ZHONG Zhixian
(College of Mechanical and Control Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004)
Abstract Graph is engineering language. With the rapid development of modern manufacturing technology, graphics education in teaching content, teaching method and teaching means also faces the reform, to adapt to the development needs. In this paper, the present situation, reform ideas and reform measures are studied, and the detailed reform steps are formulated.
Key words graphics education; reform; modern manufacturing technology
0 引言
随着现代工业的飞速发展,产品更新速度的加快,新型的制造技术在我国的应用越来越广泛,其中,数字化的制造技术已成为其典型代表。所谓数字化制造技术是指:在数字化技术和制造技术融合的背景下,并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下,根据用户的需求,迅速收集资源信息,对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组,实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造,进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。发达国家以及我国大部分大中型企业已经实现了数字化的制造技术,它包括了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程分析(CAE)、计算机辅助工艺规划(CAPP)、产品数据管理(PDM)等内容。①而其中,产品的数字模型作为贯穿所有制造过程的一条主线,其表现形式、包含内容、建立方法、信息含量等尤为重要。在传统制造中,二维的工程图样承担了制造过程中的所有信息。然而,随着计算机技术和信息技术的飞速发展,以及如UG、PROE、Solidworks等新型综合软件层出不穷,传统的信息载体已越来越不适应现代制造技术的发展水平,改革势在必行。
1 改革思路
在传统的机械制图教学体系中,产品装配图和零件图的阅读与绘制是制图教学的最终落脚点。产品的装配工艺离不开装配图中的装配与配合尺寸、明细栏、装配要求等相关内容,而零件的制造的工艺信息则存在于零件图中的尺寸标注、技术要求之中。然而,无论是哪一种图样,对零件的形状、结构以及组成的表达都是读图与绘图的基础,所以,对工程图样表达方法的学习仍然是制图教学的重中之重。而对图样表达方法的掌握是以画法几何内容的学习为基础的,它是利用投影的基本知识,实现了三维实体与二维图样的相互转换。然而,由于画法几何部分内容的抽象性,造成了学生学习制图的枯燥与乏味,严重影响了学习的效果。
为适应现代制造技术的发展,机械制图的教学则需从以下几个方面进行相应的改革:(1)机械制图建模方式的转化。基于数字化制造技术之上的工程信息的载体已经从传统的二维模型向三维模型转化,依照三维建模设计的思想,根据实体的构成原理与构成方法,进行三维实体建模。这一建模理念忽略了点、线、面在制图中的基础作用,减少了教学内容,同时也培养了学生现代设计思想和设计方法。所以,从工程图学的教学内容来看,三维建模应贯穿教学全过程;(2)机械制图与计算机技术的融合。计算机技术在现代制造技术的地位和作用是无以替代的,作为基础课程的机械制图,自然也是无法割舍的。许多年来,众多的专家学者在二者的结合内容、形式、方法、途径等方面进行研究与实践,但大部分都归结于二者内容比例问题、时间前后问题。因为是传统的二维工程图样的教学,所以所用的教学软件基本都是AutoCAD,从而不能适应三维建模的需求。现代制造技术下的机械制图,其三维建模软件得到了根本性的改变,往往是运用一些大型的、集成的软件,例如UG、Pro/e、Solidworks等。选择什么样的软、硬件,如何实现与理论教学进行合理有效融合将是我们面临的另一选择;(3)机械制图与相关专业知识的整合。利用集成软件进行建模的过程实际上就是一个对零件设计、分析、检验的工程,所以这门课程的名称也应该称之计算机辅助设计与绘图(CADD),它不仅需要计算机技术的支持,同时也要求建模者具备充分的专业知识和专业技能。②怎样实现这一教学内容的整合,又如何恰当把握教学时机的安排是教学改革的重要课题。
上述的三项内容是相互关联、彼此依存的,而建模方式的转变是一条主线贯穿其中,对此,大连理工大学、清华大学以及北京航空航天大学均有研究,然而对与专业课程的整合虽有专家提出,却没有实际的研究成果,更没有符合这一教改思想的教材或教学内容大纲,这在全国尚属首创。
2 改革实践
在获得广西教育厅教改工程项目立项支持之后,我们在实际的教学中专门拿出了一个实验班,自己编制教材,进行了相关的课程改革试验。在教学过程中,取消了点、线、面的投影,截交线、相贯线的投影等原来较为繁琐且较抽象的内容,但保留了投影的基本知识,使得学生清楚二维工程图样的由来。三维建模则采用Solidworks软件,从棱柱、棱锥、圆柱、圆锥等基本形体的建模开始,完成基本形体的切割、基本形体的叠加等组合体的建模过程,然后将三维实体模型进行二维转换,直接形成二维工程图,从而加深对工程图的理解。
在完全掌握复杂形体的三维建模之后,对工程图样的表达方法、标准件常用件的表达方式、零件图、装配图等章节的学习依然不能缺少。他们是机械制图学习的落脚点,也应该是学习的重点。这便又从三维回到了二维,所以,投影知识的学习是必不可少的。
在完全掌握复杂形体的三维建模之后,通过对相关课程内容的整合,它不仅是机械制图这一门课程的任务,还关联到相关的专业及专业基础课程,涉及的面广,改革的难度较大。通过与计算机技术的融合,从而实现建模方式的转变,是我们研究的重点。符合这一教改思想的教材的编写、教学方式方法的转变、教学内容与范围的确定是这一课题研究的关键问题。它需要集中一定的人力、物力,对相关院校及企业进行走访与调研,并且还要申请相关软件公司的支持与协助才能够得以顺利实施这一课题的研究。
3 实施方案(图1)
4 结语
机械制图是机械、机电专业或近机类专业必修的一门专业基础课程,但因其对学生的空间思维能力以及空间想象能力要求较高,所以,学生的学习的困难程度较大。改革之后课程从其建模方式将以三维建模为主,从而降低了课程的抽象性,同时也提高了学生对相关软件的熟悉程度及学习热情。
教改项目:广西高等教育教学改革工程项目,桂教高教【2013】28
注释
在各大高职院校的机械类专业,机械制图作为机械类专业极其重要的一门课程,主要培养学生绘制、阅读机械图样的专业能力,是学生的必修课程之一。机械制图使用的工具主要是以下三种:圆规、直尺和铅笔。利用这些工具,就能书写工程师的语言――工程图。工程图的描绘是所有工程设计当中非常重要的一个环节,利用二维图像的描绘,将已经设计好的三维立体工程模块进行准确的描述。
随着计算机的普及应用,计算机辅助设计(CAD)开始大放异彩,在几乎是所有的制造领域,都发挥着重要的作用。在工程设计愈发复杂的今天,绘制工程图已成为一项复杂、繁琐且需要足够耐心的工作,人工方式已经很难满足商业需求。所以,在绘制工程图时,利用软件中丰富的工具,可以完成人工无法完成的部分,提高工程师制图的质量和效率。因此,实际教学中,将机械CAD教学与机械制图有机的结合顺理成章,是顺应时代的发展潮流和社会发展趋势的明智之举。
2 机械CAD和机械制图的关系
2.1 机械制图是基础支撑 虽然机械CAD在机械设计中具有人工无法媲美的强大功能,但是,究其本质,只是一款辅助设计软件。如果没有机械制图的基础知识提供支撑,缺乏机械制图所必须的基本素质,仅想利用计算机软件就完成一份优秀的设计图样,是不可能的,计算机还没有达到能替代人工思维的水平。所以,机械制图的学习是基础,只有在机械制图的课程中,借手工制图培养好学生扎实的制图知识,完全理解机械制图中所包含的原理和方法,才有可能利用计算机辅助工具,完成一份优秀的设计。
2.2 机械CAD是提高设计质量和效率的有力保障 作为一款通用图形软件,将原来的手工方式,转变为计算机方式,制图效率提高了10-20倍。在机械制图传统教学中,大量的宝贵时间被浪费在手工制图的过程中,必然会造成理论分析的缺失,就有可能导致学生难以理解机械制图当中所包含的原理和方法,绘制图像仅仅是照猫画虎。引入机械CAD制图,将原本需要制图的大量时间缩短,为老师进行理论分析和学生理解制图所包含的原理方法提供了时间保证。
3 实现机械CAD教学和机械制图一体化教学的重要性
机械制图作为机械专业非常重要的基础课程,在以往的机械制图课程中,制图原理、制图技巧往往是学生学习的重点和难点,要想熟练掌握机械制图,必须要花费大量的时间去练习。但是,随着课改的推进,机械制图课程的课时被明显压缩,学生应该掌握的知识、要熟练的技能等要求,并没有下降,反而有所提升。在这样的环境下,如何在有限的时间内,让学生完全掌握需要熟练应用的知识,非常重要。将机械CAD教学和机械制图结合后,很好的解决了学生学习时间短和需要大量时间练习的矛盾,避免了因需要大量时间练习制图而失去学习兴趣,明显提高制图效率。
4 实现机械CAD教学和机械制图的一体化教学的对策
4.1 教学内容的结合 在过去的课程教学安排中,机械CAD教学和机械制图是作为两门课程,分别进行教授。机械制图作为培养学生识图、制图能力的课程,对学生的空间想象能力有着较高要求,仅仅依靠老师在课堂中讲述,缺乏形象生动的演示,难以调动学生学习的积极性。在机械CAD的教学中,又缺乏针对性,虽然学生能完成软件功能的操作,但是却无法利用软件完成机械制图工作。所以,在教学内容上,将机械CAD教学引入机械制图当中来,把CAD当做机械制图内容中的工具来讲解。这样不仅节省了机械制图的教学时间,也给机械CAD的教学树立了目标。
4.2 课程安排的结合 在课程安排上,要将传统的机械制图课程,安排在机房,以保证机械CAD的教学环境得到满足。用电脑的显示屏、鼠标和键盘,来代替学生手中的圆规、直尺和笔。对两门课程,结合起来共同教授,彼此为依托,以机械制图为主线,以CAD教学为辅助,让学生在理解机械制图的基础上,充分使用计算机软件,不仅可以完成机械制图的任务,在这个过程中,也熟练的掌握了CAD软件的使用。把传统的机械制图课时和机械CAD教学课时融合,共同延长机械制图和机械CAD的学习时间,两门课程学习相互穿插、辅助,两门课程课时相加,可达到1+1>2的效果。
4.3 在实践中学习 学习掌握的知识,只有在实践过程中,才能得到真正的理解和升华。学校可以安排学生进入企业,或者把企业的诉求带入课程实践中,让学生用掌握的制图知识和CAD工具,完成企业任务。这样带入的实际案例,不仅使学生深刻感知企业的人才需求,更能帮助学生理解和升华机械制图和机械CAD制图的知识。
关键词:机械制图;AutoCAD;教学;结合
一、在机械制图的教学中要用最现代直观的教学手段,调动学生的积极性
机械制造业是我国GDP的主力军,机械专业是国家职业教育的重点建设专业。《机械制图》对中职在校生的专业学习,培养合格的现代化人才有着极其重要的作用和意义。
随着计算机的发展CAD在制图方面有着极其重要的作用。它具有高效率、高质量、直观性强等特点。给学生带来耳目一新的感觉,对提高学生的学习兴趣和自信心有着积极的作用。把机械制图与CAD有机的结合是一种新的教学趋势。
二、传统机械制图和AutoCAD的教学现状
很多学校都开设有机械制图和CAD课程,但都是分开进行教学的。这样CAD软件的优点往往不能与机械制图的教学很好的结合起来。在机械制图的教学中,学生的三维空间想象能力不足,模糊不清。在CAD的教学过程中,多数学生存在制图理论薄弱,使CAD的教学难以推进。所以,应把机械制图与CAD软件有机结合起来,相辅相成,这样才会有事半功倍的效果。
三、传统机械制图与现代CAD有机结合的教学模式
(1)合理调整学科体系
将机械制图与CAD有机的结合,有利于教学计划的整体优化。保留正投影的基本理论和组合体的表达方式,适当精简几何作图的内容,增强学生徒手作图的能力。调整教学内容和次序,轴测图适当分散到各章节中,机械图样切合现代新技术;将两门课程有机的结合起来。总之,让学生掌握传统机械制图的精华,同时掌握针对性的新知识,保持旺盛的求知欲及学习兴趣,更好发挥本学科的社会功能,为今后创造性设计打下基础。
(2)采用分段模块教学
将机械制图和CAD经过概述及探索后,结合机械制图学科体系,把CAD课程分为三大模块,穿插在机械制图中,从二维平面图形到三视图到实际的机械图样,一步步的完成,在每一模块中,安排一定的CAD绘图编辑命令,并根据这些命令选择相应的案例。具体安排如下:
第一模块为二维平面图的绘制,要求掌握直线、圆、圆弧、椭圆、正多边形等,同时学会使用删除、复制、剪切等基本编辑命令,并初步了解绘图辅助工具,穿插简单的对象捕捉方法。当然每个模块还可以分成更具体,更灵活的小模块,每个模块都有相对独立性和可连接性,每个模块都有明确的目标,相对独立的内容和确定的考核标准。须注意的是,模块式教学应精选教学案例,每一案例要包含一定量的命令,多个案例相互衔接,以保证对模块所有命令能进行反复演示机操作练习,让学生得到充分的训练。
第二模块为投影作图阶段,讲解图层的设置及作用,增加构造线及多段线命令,更多的使用复制和镜像等编辑命令,合理操作图案填充及夹点快速编辑。投影作图部分是机械制图的一大难点之一,这部分是学生由二维平面作图思维转向三维空间作图思维的关键,是建立空间想象能力的关键阶段。应适时通过CAD软件教学来突破制图中的难点,教师可以利用轴测图和三维效果展示空间立体,运用模型空间与图形空间的转换,帮助学生完成由图到物,由物到图的过程,并更加清晰、深刻地掌握视图的“三等”关系,充分发挥AutoCAD的工具效能,提高教学质量。
第三模块为机械图样部分,以装配图的形式来加强学生学习文字的创建和编辑,掌握普遍的、常用的绘图命令及编辑命令。并注重标注及标注样式的修改。AutoCAD是现代化科学信息的产物,必须创造条件,带领学生到多媒体教室及计算机机房等现代化实训场所,特别是在计算机网络机房,教师不用离开座位即可通过教师机向学生进行演示,同时也可以实时观察学生的学习进度及效果。实现机前讲课,边讲边练,并随时对每个学生进行单独辅导与检查,且每个学生所绘制的图样及过程都可以对其他学生进行演示、讨论,即增加了读图容量,又提高了每个学生的自信心,活跃了学习气氛。
四、教学目标要体现行业需要
机械制图的学习要以行业需求为立足点,实践实训内容要与生产加工紧密结合。因此,可以从实际加工意引用一些图纸,培养学生的识图能力。同时还可以采用实际加工零件,要求学生自己测量,并手绘草图,然后用CAD软件规范绘图,在此之中,部分掌握好的学生甚至可以直接用CAD绘图,修改也容易,图面美观,出图效果好,准确率大大提高。一般学生基本能测绘出台虎钳、三抓卡盘等机件的全部图纸,部分掌握较好的学生能用数天时间就完成叶片泵或齿轮泵的整套图纸。还有学生可以独立设计一些生活常用小零件的图纸,如耳机、u盘、手机壳等。实践表明,学生的机械制图能力有了明显的提高,AutoCAD也成了学生喜爱的课程之一,为今后专业课程设计打下了坚实的基础。
五、总结
关键词:《机械制图》 课程教学 实践能力 教学方法
1 《机械制图》课程概述
《机械制图》是一门理论性与实践性并重的机械专业课程,具有较强的抽象性与严密性,它以培养和提高学生的画图能力和思维能力为主要教学目标。在实际授课过程中,许多授课教师通过网络教学手段展示了实际绘制过程,有效地提升了学生的识图绘图能力,弥补了传统教学的不足。众所周知,课堂教学是目前使用最为广泛的教育教学手段之一,具有其独特的优越性。而目前在《机械制图》课堂教学中,授课教师从培养学生的识图能力、空间想象能力以及思维能力出发,逐渐总结出了一套集教、学、做于一体的新型教学方法,其教学效果显著,受到了教师的一致欢迎。
2 教、学、做三合一新型教学方法
本文以《机械制图》专业课程教学为例,系统地阐释和分析教、学、做三合一新型教学方法的基本流程和要求。
在教学环节,教师不仅要传授课程理论知识,丰富学生的理论素养,引导其形成自己的理论框架,掌握一定的研究学习方法,还要积极调动其主观能动性,不断培养和提升其形象思维能力和逻辑思维能力。
教、学、做三合一新型教学方法主要包括以下三方面内容:
2.1 备课阶段 教师在备课时,首先要弄清备课的目的和方向,以便有针对性地安排课程结构和内容做到有的放矢。其中,完善教案是教师在备课时的重点环节,是实现教学预期目标的重要保证。《机械制图》因其本身固有的严密性与抽象性给课程教学带来了很大的难度,学生们在课程学习时普遍感觉吃力,学习难度较大。因此,教师在备课时应以此为重点,合理安排教学内容,化繁为简,化抽象为具体,以生动活泼的形式帮助学生掌握理论内容。对教师而言,教案是其整个课堂教学安排的重要依据,必须不断补充和完善,在依照教学大纲要求的基础上,将所有的教学内容都细化成一个个小的学习阶段,并在每一阶段设置一些相关的问题,以起到引发思考,提升教学效果的作用,具体来说可以分为以下几个阶段:①机械制图概念。在这一阶段,教师首先要引入机械制图的基本定义和概念,并明确机械制图的具体内容和分类方法。②机械制图的绘图准备。在学习绘图时,教师必须引导学生逐步掌握各类视图的基本投影方式以及其标注类型,以便为接下来的学习打下坚实基础。③视图的分类标准。在这一小阶段的学习中,教师要充分调动学生的学习积极性和主动性,在保证看图和绘图便捷的基础上,引入一些形状各异、复杂程度参差不一的机件。④视图选择的依据。一般地,不同的机械条件下,所需的机械视图种类也有一定的差异,教师要深入了解不同视图位置配置的联系和区别,引导学生掌握视图选择的方法。⑤各类视图应用范围。不同种类的视图有其特定的应用范围,教师要有重点、有针对性、有目的性地根据各类视图应用范围的不同,制定相应的学习计划和方案,以提升教学质量。⑥绘图方法和步骤。如何画视图是机械制图学习的最终目的,也是教学大纲的根本要求。教师要充分利用各种教学资源,将教学内容有效整合,实现个性与共性的统一,积极提升教学效率。
2.2 课堂授课阶段 在《机械制图》的课堂授课中,授课教师利用分段教学的方法按照实际授课需要划分授课阶段,通过师生配合的方式,充分发挥了学生的主动性和创造性,大大增强了授课效果。
传统的课堂教学模式过分强调教师的作用,而忽略了学生主体性的发挥,导致学生学习积极性较差,课堂气氛不活跃,教学质量不高等问题的出现。因此,要想改变这一现状,教师必须改变教学思路,充分发挥学生的学习主动性,引导其自主解决问题。高职学生与本科学生相比,其理论基础薄弱,学习动力不足,空间想象能力和思维能力较差。但与此同时,高职学生的动手能力较强,学习潜力巨大。在课堂授课阶段,教师要根据学生的这一特点合理安排教学内容,要保证教学内容的适度性和适量性,不可过多或过少。另外,教师还要注意技术归纳和总结,明确教学的重点、难点、易错点,并安排一定的练习,加深理解,巩固教学效果。
2.3 实践动手阶段 实践动手阶段是整个教学环节的最终阶段,《机械制图》的时间性要求学生必须通过实践锻炼的方式积极提升其专业素质,独立完成教学内容。在此阶段,教师积极运用电化教学手段,将一些较为抽象的课程内容通过幻灯片的形式展示出来,实现了动态和静态的相互转化。另外,教师还根据实际学习需要安排了一些教学实习活动,指导学生动手绘图,并划分学习小组,各小组成员相互学习,相互影响,互学互助,极大地调动了其学习主动性和创造性,推动了传统教学向新型教学的转变,取得了良好成效。
3 小结
总之,在《机械制图》教学中,教师应采用灵活的教学方法和手段,将知识性和趣味性融为一体,增强教学的吸引力和感染力,充分调动学生的积极性和创造性,使学生不仅掌握最新知识,而且提高看图、画图能力和空间想象力。
参考文献:
[1]陈家栋.利用化学实验培养学生的动手能力[J].教育教学论坛,2012(09).
[关键词]卓越工程师 认知实习 管理模式
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)01-0082-03
“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是促进我国从工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措,旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的各类工程技术人才,对促进高等教育面向社会需求来培养人才,全面提高工程教育质量具有重要的示范和引导作用。[1]兰州理工大学热动专业(流控方向)在建设“热能与动力工程”国家级特色专业和“液压传动与控制”甘肃省重点学科的实践基础上,于2012年开始进行卓越工程师培养计划的探索与实践。为进一步提高热动专业(流控方向)卓越工程师计划中学生的综合能力,尤其是工程实践能力,在学生先修“机械制图”的基础上,在进行专业基础课程学习之前,开设专业认知实习和机械制图基础训练(以下简称“认知实习”)教学环节,并在探索专业认知实习教学模式和实践中,取得了一定的经验和改进建议。
一、认知实习介绍
(一)学生的认知能力分析
参加认知实习的对象是刚入学一年的大学生,他们的年龄均在20岁左右。从教育心理学角度来讲,大学生观察认知具有以下特点[2]:
1.知觉能力达到成熟水平。大学生已经可以根据自己已有的知识和经验,对所感知的实物和材料进行加工改组,并用概念的形式把他们标示出来,从而通过理解更深刻地感知材料,学习新知。
2.有明确的目的性。大学生总是从观察的目的出发,根据观察的事物,分析问题,得出结论。他们对迄今未知或未加阐明的事实,通过观察获得新知或发现问题;他们根据大量观察到的新的事物,判断和检验某一理论正确与否。
3.具有敏感性和系统性。大学生对周围的事物,特别是对那些新事物、新知识,反应迅速,比较敏感,表现出强烈的求知欲和探索精神,善于接受新事物,发现新问题。同时,大学生能根据观察的实物,计划观察的程序和步骤,预先估计观察方式和方法。
4.具有相对的深刻性和稳定性。大学生在抽象逻辑思维的参与下,在反复悉心观察的基础上,能够透过纷繁复杂的表面现象,洞察到事物的本质和规律,能够把握事物之间的联系和关系。在观察过程中,他们能始终坚持追踪的目标,不会轻易放弃观察目标或停止观察,表现出观察的一贯性和稳定性。
基于对参加认知实习的大学生的观察认知能力特点的把握,我们认为认知实习各个环节要具有明确的教学目的,尽可能地使用不同的教学载体和方法来呈现教学内容,诱导学生通过认知载体分析其本质和规律以达到认知的深刻性和稳定性。
(二)实习的目的
本次实习的根本目的在于通过对本专业概况的理论学习和以典型的液压元件零部件为载体的实际测绘,培养学生的专业认知能力和扎实的机械制图能力。
(三)实习的内容及计划
实习分为专业认知实习和机械制图训练两项内容,其中认知实习包括专业概述和元件认知两大模块。[3]专业概述以技术人员(指导教师)授课的方式向学生讲解液压专业基本情况。元件认知模块结合理论介绍、图纸认知和实物对照的方式进行讲解。机械制图训练以学生实际动手拆析、观察和测绘为主,以典型液压元件为载体,让学生测绘其零部件(若时间允许,可测绘装配图),在实践中认知元件和训练机械制图能力。实习具体内容及计划安排如下表:
表1 专业认知实习内容及计划
(四)实习资源及条件
为做好专业认知实习,必须要有良好的教学资源和工程经验丰富的教师队伍。良好的教学资源包括教学文件和教学场所。认知实习应该有实纲、实习任务书、实习日志、实习报告以及思考题。其中实习任务书使学生明确实习的目的、内容和具体要求,而且提出实习安全条例,强化安全意识。实习任务书要在实习动员时及时发放给学生,要求学生随身携带用作指导[4];思考题诱导学生在整个认知实习过程中主动思考。认知实习安排在我校流体工程训练中心,本中心陈列有典型液压元件实物,如齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、常规液压阀、液压马达等可供学生动手拆装,同时有典型液压元件的结构原理挂图,此外还有黑板和投影仪供教师讲解课程用。
指导教师队伍建设方面,由专业负责人担任专业认知实习课程负责人。选派实习指导教师不但要熟悉专业培养计划,掌握本专业较系统的专业知识和具备较丰富的理论教学经验,还应具备较强的工程实践能力和实习管理能力(最好有产学研合作经历)。在每次实习开始前,指导教师团队内要统一认识,在对专业认知实习的特点和要求进行研究的基础上确定详细的实施方案;在实习结束后,教师首先组织实习学生进行教学交流,让学生对实习的各个环节进行评价以及提出自己的意见和建议,然后教师团队及时召开总结会议,对学生在实习中取得的经验和存在的不足进行全面的交流总结,使得实习的实施模式不断加以改进。
二、认知实习的实施和管理
实习按照“集中式理论授课,导师制指导测绘”的方式实施,即在专业概述和元件认知环节中,各个教师发挥自己的专业特长,选择自己的学术强项对全体学生进行专题理论授课(同时结合实物进行讲解),比如液压泵专题、液压阀专题等。在理论教学结束之后,让学生自己通过网络或书籍查找一些相关专题的最新发展信息,激发学生的学习兴趣、热情以及自主学习的能力,比如在讲授完“专业概况”后,让学生查阅有关“辽宁号”、“蛟龙号”和“天宫一号”等应用液压技术的重大国防科技项目,还让学生了解最新的国内外科研动态,上网浏览浙江大学液压传动与控制国家重点实验室和德国亚琛工大流体传动中心的相关信息。
在机械制图训练环节,将学生分成几个小组,每位教师指导3-5名学生,每组由学生和教师讨论后选择一种典型液压元件作为本组测绘的对象,便于学生在测绘中相互协作和讨论相关问题。对于零部件的测绘,鼓励学生使用CAD或三维绘图软件绘制图形,以典型液压元件为载体训练学生的机械制图能力,同时达到专业认知的目的。此外,鼓励学生在完成规定的制图量后,自主测绘其他零部件图或者装配图,让有余力和时间的学生充分发挥认知学习潜力。
实习前,指导教师做好学生实习动员和安全教育工作,让学生认真学习安全条例,强化安全意识,做好安全防护措施。学生在工程训练过程中应服从指导教师的指导,严格遵守有关规章制度,全心投入项目训练。要求学生做到:不迟到,不早退,记好训练笔记,写好项目训练报告。
图1 学生测绘零部件
三、经验和改进措施
实习结束后,教师通过和学生的沟通交流,发现通过专业认知实习和机械制图基础训练,学生对专业情况有了较好的感性认识和一定的理论了解。通过测绘典型液压元件的零部件,学生的机械制图能力和绘图软件的使用能力均得到较好的训练,自主学习能力也得到提升。指导教师在指导的过程中,要求小组内的同学既要有分工,又要保持良好的合作,这些措施较好地增强了学生们的集体意识,也使学生们的团队协作能力得到很大的提高。
经过本次认知实习的探索和实践,我们也发现了一些存在的问题和需要改进的地方,在以后的教学中应进一步完善: 1.实习基地的元件实物应及时更新,测绘工具还需扩充。2.联系相关的液压元件生产厂家,让学生去生产现场,认知专业和切实感受生产过程和以后可能的就业环境。3.若条件允许,增设虚拟认知实习,弥补训练中心实物不全的现实问题。4.建议在实习结束后,组织学生进行较为正式的答辩和实习交流,在检验实习效果的同时征求学生对实习内容、计划和实施方式等的建议和意见。
四、结束语
专业认知实习和机械制图基础训练的开展可以为后续的专业课程学习打下良好的感性认识基础;通过对专业概况的理论学习和以典型的液压元件零部件为载体的测绘,可以培养学生的专业认知能力和较强的机械制图能力,同时学生的自主学习能力和团队协作能力也得到较大的提升。
致谢:本文得到兰州理工大学教学项目的资助(JY2012019、JY2012017),在此表示感谢!
[ 注 释 ]
[1] 教育部.关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].教高[2011]1号,2011.
[2] 伍新春.高等教育心理学[M].北京:高等教育出版社,1999.
关键词:技工院校;机械制图;项目驱动
一、项目驱动教学概述
机械制图的教学内容和教学目标主要是图样画法的基本原理、方法以及基础知识的实际运用。该课程具有较强的实践性,因此项目驱动教学法应用于该课程具有积极的效果。项目教学法是结合社会需求、具体工作需要、课程内容特征等因素,将学生作为教学中心,通过教师的指导并利用理论与实践相结合的方法来完成教学过程与目标。任务驱动教学法最突出的特征是将教学内容通过任务的形式完成,使学生在完成任务的过程中学到知识,并能够运用到实际工作中。
二、项目驱动教学在机械制图中运用的作用及必要性
项目驱动教学在机械制图教学中运用具有突出的作用。首先项目驱动教学法能够提高学生的主观能动性和学习的积极性,其次能够培养学生的创新精神和团队合作能力,再次能够促进学生学习与应用的结合,进而提升教学质量和学习效率。此外,项目驱动教学法能够以实践的方式围绕教学内容展开,并在教师科学的引导下完成学生理论到实践的过渡。
三、项目驱动下机械制图教学改革
1.教学内容与学时的调整
项目驱动教学有自身的特征和要求,因此在机械制图教学中需要结合教学目标对教学内容与学时进行适当的调整。首先删减“画法几何”的部分内容,并适当缩短学时,使其部分内容能够在后期的实践教学中完成理论与实践的结合;其次适当增加实践教学内容和课时,注重学生实践能力的培养;最后增加学生自学课时,这对于项目驱动教学方法的实施十分必要,能够使学生通过自学而强化其自学能力、实践能力以及创新能力。
2.教师角色转换
在传统教学方式中,教师往往处于教学的主体地位,学生只是被动地接受知识,而在项目驱动教学中,教师应该主动转变角色,强调学生的主体地位。学生在学习中要始终处于项目的主体角色中,而教师则扮演教学的组织者、引导者与实施者角色,引导学生用科学的思维和方法去自主发现问题,并自主分析与解决问题。项目驱动教学法要体现学生的独立性和教师的辅,教师做好学生的引导者、鼓励者与合作者的角色。
3.考核方式的转变
教学方法的改变必然引起评价方式的改变,因此教师在教学评价中要以发展的视角对待学生学习过程,注重对学生学习过程、情感态度、价值观的考核,采用灵活、多元化的考核方式。考核方式需要体现出对学生实际技能的考核,避免学生突击背诵等应付考核的现象。在项目驱动教学法下,考核方式可采取“期中20%,期末成绩30%,平时作业及学习成绩50%”的考核方式。期中与期末考试可采取开卷考试的方式,试题的设置需开放化、实践化,注重实际操作能力、实践运用能力、工作创新能力的考核。
4.项目驱动法的实践实施
(1)项目设计。项目驱动教学的第一步是项目的设计,这也是项目驱动教学中一个至关重要的环节。首先需要结合教学内容和实际教学目标合理选择项目,项目需要符合大多数学生的实际情况,并能够准确反映教学目标,涵盖教学内容。项目选择之后就要确定任务目标和进行任务设计,并按照项目和学生的实际情况,将项目分解为若干个子项目,进而使不同的学生结合自身情况去完成子项目。(2)项目实施。项目选择与设计完成后就要进入项目的实施阶段及项目驱动教学的实际课堂操作阶段。首先,对本班级学生的实际情况进行了解和掌握,并按照项目要求、内容以及学生情况,将学生分为若干个小组,小组成员之间尽量能够优势互补;其次将项目任务分配给小组,并在小组内将子项目分配给小组成员;再次每个小组结合项目制订项目计划,包括子项目的执行、小组成员的各自任务等;然后小组成员在项目计划的引导下结合自身特长和基础知识水平来完成最适合自己的子项目;最后每个小组成员完成子项目任务之后共同完成小组项目,然后提交材料,包括机械工程图与项目报告书。在项目任务完成之后,教师需要进行合理的项目评价,评价的内容包括学生任务完成情况、学生实际操作能力、学生项目完成过程等方面。实践教学结果显示,将任务驱动教学方法运用到机械制图教学中,能够显著提高学生学习的主动性,提升学生理论结合实践的能力。
参考文献:
[1]薛栋.基于项目课程的高职机械制图课程改革研究[D].天津理工大学,2011.
在使用过程中,交互式电子白板这一先进的教学手段也暴露出一些问题,笔者以机械制图课程为例,谈谈自己的看法。
一、交互式电子白板在机械制图课堂教学中的运用
1.确定适合白板教学的知识点
在机械制图课堂中,虽然电子白板有许多优点,但并非适合于每个知识点、每节课使用。教师应该有针对性地按照学生的实际情况,参考现有的教学资源,适时、合理使用电子白板开展教学。
2.提前准备教学资源
如果教学内容只是纯文字的内容,没有涉及到交互,那么并没有必要使用电子白板,完全可以使用传统的教学手段。而电子白板只有结合与教材配套的多媒体教学光盘,在拥有PowerPoin、动画、视频等丰富的教学资源的情况下,才能充分发挥交互式电子白板的优势。
机械制图课程的部分知识点适合使用幻灯片来讲授,例如与标准联系比较紧密的制图基本规定、投影法概述、三面视图的形成及其投影规律,在这样的条件下使用白板是白板教学的最基础阶段。有些知识点必须借助动画手段进行演示,例如对空间概念要求较高的基本体投影作图、截交线的投影作图、相贯线的投影作图、剖视图和断面图等,已经有一定的互动性。还有些知识点最好使用包含声、光、画的视频,特别是与生产实际联系较紧密的内容,例如螺纹紧固件的连接、齿轮啮合、键连接、销连接、弹簧、滚动轴承,如果教师找不到现成的资源,也可以从生产现场采集。
3.充分发挥电子白板的教学功能
在使用电子白板的过程中,容易出现一个误区:在大容量、快节奏讲授的同时,传统的提问、吊堂(上黑板做题)、检测等手段被有意或无意地“遗忘”,极易出现“课上气氛热闹,课后两手空空”的尴尬情况。
针对上述情况,笔者建议为部分知识点设计5-10分钟的课堂小测试,同时也要增加更多的互动环节,以充分发挥电子白板的自有功能。例如“局部遮挡”功能是对书写页面上需要遮挡的部分内容进行遮挡。对剖视图、断面图等概念来说,使用这一功能便于教师及时检测和帮助学生巩固知识;“自定义录制”的功能适合于演示或回放,例如讲解截交线、相贯线或难度比较大的补图补线习题时,教师可以将操作过程中的动作或语音录制为文件进行回放。这样存储的容量比较小,在回放的过程中便于控制,更有利于发挥电子白板的交互作用。
二、需要注意的问题
交互式电子白板有其自身的优势,但要充分发挥电子白板的功能,提高教师的应用水平,必须注意以下几个
问题。
1.合理选择操作系统
虽然交互式电子白板支持Winows XP、Windows Server 2003、Windows Vista、Windows 7系列操作系统,但实际使用时,不同的操作系统之间还是有很多不同。
如果使用的是Windows XP系统,不仅需要每次都手工更改笔记本电脑的显示分辨率,而且有时还需要通过“Fn+F8”组合键进行反复切换,对于不熟悉计算机的教师而言,显然难度较大。如果使用的是Windows7系统,则在连接成功之后电脑就会自动调整至最佳的显示分辨率。
2.管理服务要跟上
如果是在专用教室安装电子白板,相应的管理一定要跟上。使用者必须掌握操作电子白板、投影机、实物投影仪的技术,在所使用的笔记本电脑上提前安装好相应的驱动程序和配套软件,提前到管理部门登记并领取钥匙,使用过程中要保证财物安全、卫生良好,使用后关闭电源、合拢黑板,若在黑板上书写了文字则必须擦干净,最后及时归还钥匙。
职能部门应该加强巡查、及时沟通、做好服务。例如红外线感应书写笔因为经常使用而容易损坏,尤其是制图教师使用的频率相对较高,更换的成本相对较高,可以选择激光笔作为替代品。
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