教育信息化與機械制圖課程的整合

張紅梅

機械制圖被喻為“工程界的語言”，具有嚴格的規范性和標準性，而且對學習者的空間分析能力以及解決空間幾何問題的能力要求比較高。傳統的教學模式會存在比較多的局限性，將信息技術與機械制圖課程進行有機整合，可打破表達難、理解難的困境，還可讓知識的呈現方式靈活化、個性化，既能優化教學過程，又能激發學生的學習主觀能動性，培養學生的積極性、主動性、創造性，提高教學效率與質量，為學生的終身學習提供幫助。

一、信息技術與機械制圖融合的必要性

（一）機械制圖課程的性質

《中國制造2025》是中國政府實施制造強國戰略的第一個十年行動綱領，而機械制圖是制造業相關專業的主干必修基礎課程，其研究對象是工程圖樣。工程圖樣是現代工業生產的重要技術資料，被喻為“工程界的語言”，是表達和交流技術思想的重要工具，因此，機械制圖課程具有嚴格的規范性和標準性。

（二）傳統教學模式在機械制圖中的局限性

機械制圖旨在表達設計者的設計意圖，通常需要用平面圖紙來表達空間立體結構，比較抽象，對學習者的空間分析能力以及解決空間幾何問題的能力要求比較高。在校階段的學生接觸實際生產的機會比較少，與社會和產業的結合較為薄弱，對機械零件缺乏感官認識。當遇到尺寸大、結構復雜的零件時，傳統教學的演示就存在比較大的困難，學生也難以理解，教學效果不夠理想。

（三）科技進步的推動

隨著科學技術的不斷發展，2012年3月國家教育部頒布了《教育信息化十年發展規劃（2011-2020）》，從此信息技術在教育教學中的運用形式逐漸增多，促進了教育教學的深刻變革。

在標準意識強、空間思維能力要求比較高的機械制圖課程中融入信息技術，解決了表達難、理解難的問題，還可讓知識的呈現方式多樣化、個性化，既能豐富課堂資源，又能讓學生變“被動”為“主動”，由“學會”到“會學”，充分尊重學生的主體地位，促進知識的吸收與內化，提高教學效果。

（四）社會形勢的影響

在過去幾年的疫情中，“線上遠程授課教學模式”加速推進?！熬€上遠程授課教學模式”是教育信息化的產物，破解了教育資源共享的難題，助推了教育理念的變革。

二、信息技術與機械制圖融合的手段

（一）植入CAD三維軟件和教學動畫技術，形成空間概念，提升學生空間思維能力

機械制圖用平面圖紙來表達空間立體結構缺乏立體感，往往比較抽象，空間想象能力薄弱的學生理解起來會存在一定的困難。利用三維軟件技術創建三維空間立體模型，將圖紙從不同的方位展現給學生，讓學生的思維從平面平滑地過渡到立體，形成空間概念，從而增強學生感官認識，提升空間思維能力。同時，還能以機械制圖為理論基礎、CAD為實踐技能輔助，二者有機地穿插與結合，形成“理論——手繪——計算機軟件制圖”緊密結合的三位一體的教學模式，從而達到強化理解、鞏固知識的目的。

（二）將學習任務細化，錄制微課視頻，突破重難點

機械制圖具有嚴格的規范性和標準性，細節要求比較高，而且容易被忽視。故需將學習內容進行細化，采用錄制微課視頻的方式呈現重難點。微課短小精悍，目標明確，針對性強，還可反復播放學習，不受學習環境和空間限制，有助于學生強化記憶，突破重難點，實現教學資源的最大化利用。

（三）運用教學資源庫和網絡課程教學平臺，實現移動學習和線上學習

基于社會形勢的影響，很多網絡課程教學平臺也應運而生，教師可根據教學內容在網絡課程教學平臺中創建微課庫、試題庫、錯題庫等教學資源庫，將學習資源上傳到相應的模塊中。學生可在線上進行移動學習，打破了地域的限制，大大提高了便捷性。網絡課程教學平臺還能快速組織考核評價，及時反饋答題情況，生成分析報告。教師可根據分析報告有針對性地調整教學策略，大大提高了工作效率。

三、信息技術與機械制圖融合的具體實施方法

下文以機械制圖中的“三視圖的形成及投影規律”一課為例，說明信息技術與機械制圖融合的具體方法。

（一）學習目標與信息技術的融合

基于工學結合的教學理念，引導學生通過網絡平臺搜索社會和企業對數控專業人才的培養要求，然后結合企業用人要求以及教材內容嘗試自主制定學習目標，最后與教師給定的學習目標作對比，讓學生更好地了解崗位要求和職業定位，同時培養學生自主歸納和構建知識的能力。

（二）教學環節與信息技術的融合

“三視圖的形成及投影規律”一課分為創設情境、明確任務、任務實施、知識鞏固四個環節。

1.創設情境

為了激發學生的學習興趣，通過多媒體動畫創設“美女與野獸”和“求同存異”兩個情境，引導學生通過觀察并聯系實際，增強對投影法和視圖的深度思考，得出“僅用一個視圖一般不能完整地表達物體的形狀和結構”的結論，從而引出“該如何解決問題”，調動了學生的積極性和求知欲。

2.明確任務

基于“三視圖的形成及投影規律”內容的規范性和抽象性，需要進行“二維轉三維”和“三維轉二維”的切換。故需將相關的學習內容細化為三個具有邏輯遞進關系的學習任務：【任務一：建立三投影面體系】——【任務二：三視圖的形成】——【任務三：三視圖的關系】。然后設計系列化的學習活動引導學生逐次完成任務，細化后的任務和活動目標明確，針對性強，更容易讓學生加深對知識的理解，鍛煉邏輯思維能力，最終達成學習目標。

3.任務實施

（1）建立三投影面體系：利用CAD軟件建立三投影面體系，增強立體感，形成空間概念，將學生的思維從二維平滑地過渡到三維，從而理解三投影面體系的結構，提升空間思維能力。

（2）三視圖的形成：利用三維軟件建立零件模型放置在三投影面體系中，在軟件的三維空間中從不同的投影方向展示零件的不同方位給學生，由“二維轉三維”。再用flash動畫演示三視圖的展開方法，由“三維轉二維”，增強立體與平面的感官認識，強化投影理論知識。

（3）三視圖的關系：利用CAD軟件建立的三投影面體系展示三視圖的位置，用CAD軟件的線條和圓弧工具演示三視圖的投影規律，突出制圖時的規范性和嚴謹性，強化學生制圖時的標準化意識。

4.知識鞏固

學生登錄網絡課程教學平臺，進入“三視圖的形成及投影規律”章節的“試題庫”，可根據自身實際情況選擇“自動演示”“跟我學”“無提示”三種模式進行自主訓練學習。試題庫支持查看參考答案和3D模型，有助于學生的理解，培養學生的空間思維能力，同時也節省了教師親自指導的課時，提高了教學效率。

另外，試題庫還支持“在線繪圖一鍵評分”，可直接在平臺中繪制圖紙，解決手繪和安裝軟件的局限性問題，提高學生的動手積極性和實踐能力。練習提交后可立即生成答題分數和“錯題榜”，及時反饋答題情況，學生可根據“錯題榜”進行分析、探索和尋找解決的辦法，逐個突破難點，促進知識的吸收與內化，以提升學習效果，最終達成學習目標。

（三）評價總結與信息技術的融合

利用網絡課程教學平臺的數據庫功能，系統會采集學生過程性學習的數據，自動匯總分析，生成多維度的數據分析報告，透視教學關鍵問題。教師可根據分析報告了解學生對知識的掌握情況，可有針對性地調整教學策略，大大提高了工作效率和教學效果。

四、信息技術與機械制圖融合的課例反思

（一）信息技術應用特色

三視圖的形成及投影規律一課基于“工學結合”的教學理念，采用任務驅動教學法，將教學內容進行細化，借助CAD三維軟件、微課視頻、教學動畫等信息化手段，引領學生思維從二維平滑地過渡到三維，形成空間概念，增強感官認識，實現復雜問題簡單化，抽象問題形象化，化解了教學難點問題。

教學資源庫和網絡課程教學平臺實現了“素材”——“課程”——“素材”循序更新的信息化教學機制，并將教學擴展到不受時間地點限制的移動學習和線上學習，提高了學生自主學習的主觀能動性。

試題庫的“在線繪圖一鍵評分”和“自動演示、跟我學、無提示”自學模式提高了學生自主學習、自主訓練的主動性，同時促進了知識的吸收與內化，提升了學習效果。

利用網絡課程教學平臺的數據庫功能采集學生過程性學習的數據，實時生成成績和分析報告，在促進學生學習積極性和自我約束性的同時，也大大提高了教師的工作效率。

（二）教學預期效果達成

綜合考核評價報告，絕大多數學生都完成了教學任務，認識了三投影面體系的結構，理解了三視圖的形成過程，掌握了三視圖的投影規律，同時強化了標準化意識。

總之，信息技術與機械制圖課程的融合，打破了表達難、理解難的局限性，激發了學生的主觀能動性，提高了教學效率與質量。

責任編輯 陳春陽