《工程制圖》課程五星教學模式的研究與實踐

鄭戰光，潘淑琴

（廣西大學，a.機械工程學院；b.圖書館，廣西 南寧 530004）

《工程制圖》是非機械類專業必修的一門專業基礎課，分別在廣西大學的電氣、輕工、材料科學、無機材料、計算機網絡、電信、資源安全及生命科學等專業中開設。該課程具有以下特點：

（1）《工程制圖》的教學，一般是采用小分專業的傳統教學模式，在全校范圍內統一開課、統一考試。

（2）非機械類專業是機械類的“壓縮餅干”，內容、體系與機械類一樣，沒有明確的界線，教師執行中只是進度上快于機械類。

（3）隨著教學改革的深入，《工程制圖》的課程時數不斷減少。學校己由原有的80學時減少到64學時，至今又減少到36學時，然而對教學的要求并沒有降低，教學內容也沒有減少。

在如此背景下，教師往往只重視自己的教學過程，只向學生傳遞大量的信息，無法為學生提供練習新知識的時間[1]。結果導致老師難教、學生難學的困境。究其原因，是傳統的教學模式存在著不合理之處[2]。因此，非常有必要探討《工程制圖》課程新的教學模式，以達到較好的教學效果。

五星教學模式，是美國教育專家M·戴維·梅里爾博士在2002年提出來的，并在理論上做了詳細的論證。近年來，經浙江大學盛群力教授等的大力引進[3]，在初等教育領域如浙江上虞市豐惠鎮中心小學與寧波江東小學得到了良好應用[4~5]，在職業與高等教育領域也有一定的應用[6~8]，如對大學英語閱讀教學策略、結構穩定性課程等。

但從現有的文獻分析，至今未見《工程制圖》課程五星教學模式研究與實踐方面的文獻。為此，本文嘗試對《工程制圖》課程教學模式進行改革，采用五星教學模式，并取得了一定成效。

1 五星教學模式的要義

梅里爾博士認為：高效率高品質的教學，重中之重就應該面向解決生活實際中的問題，并不斷重復“努力激活先前的相關知識和經驗，通過實際舉例來充分論證新知，提供足夠機會練習和應用，融會貫通掌握進行知識遷移”所構成的4階段循環圈，其結構模式如圖1所示。

圖1 五星教學模式的結構

從認知心理學的角度來看，當以問題為首的教學任務被置于這種循序漸進的教學模式中來完成時，才是符合學習者心理發展要求的優質高效的教學[3~7]。

圖1的具體內容，主要包括如下方面：

（1）以問題為中心。在教學過程中，教師自始至終都應該清楚要教給學生什么內容，如何教，如何了解學生的掌握情況。只有當教學內容同現實問題聯系，并在課堂上以問題的形式呈現，教師與學生共同協作來解決生活實際問題時，才能夠促進學習。

（2）激活相關經驗。這個環節是教學中的關鍵一步，是教學過程中的準備與介入階段。教學活動不是空中樓閣，從來都是知識的積累過程。俗話說得好：從小就要打好基礎，也就一語中的。教學過程中，學生還沒有打好充分的基礎前，就硬塞給新東西，學生就會囫圇吞棗，如云里霧里。因此，當教學能激活了相關的舊經驗時，才能促進學習。

（3）展示論證新知。這個環節其實就是如何組織教學活動，也就是如何利用各種方式與方法，充分向學生呈現信息并具體刻畫。在具體的教學過程中，只有為解決問題而提供一個以上的相關樣例進行充分展示論證時，才能夠促進學習。

（4）應用練習。該教學環節其實就是鞏固提高階段。在此階段，必須布置適當且有針對性的作業，使學習者能應用剛剛理解的知識或技能去解決問題，也就是說只有加強對信息和例證的操練，才能促進學習。

（5）融會貫通掌握。當教學中學習者受到鼓勵，將新知識技能融會貫通或遷移到日常生活中去時，才能夠促進學習。

由此可見，五星教學模式不僅傳遞了信息，而且還組織、練習與反饋了信息并提供了相關的學習指導，因此它不僅關注教師的教學過程，同時更關注學生的學習過程，是多種教學理論的集大成者。

2 五星教學模式的課堂實踐

由于五星教學模式有著傳統教學模式不可比擬的優勢，本文按照五星教學模式原理，對剖視圖這一節的課堂教學，進行了如下嘗試。

2.1 聯系現實生活提出問題

剖視圖是表達機件結構的具體方法，是工程制圖的重點與難點，是學習機械零件和裝配結構表達的基礎。剖視圖是假想用一剖切面剖開物體，將處于觀察者和剖切面之間的形體移去，而將其余部分向投影面上投射，得到的圖形稱之為剖視圖，簡稱剖視。

由于采用了假想、剖切、移去等概念，學生要想完全理解并掌握此節的內容有一定的難度。為此，本文按照五星教學模式理論，在課堂教學中創設了一定的問題情境。

首先拿出如圖2所示的教具給同學們看，接著就問兩端的空心圓柱怎樣才能看得并表達得清楚，同學們會給出各種答案，但基本上是基于視圖概念給出的。

此時，老師接著問：高中的《生理衛生》課本上如何表達人體的內臟器官，同學們都會說：解剖圖。老師又問：為什么要用解剖圖，同學們也都會說：因為看不見。內臟器官是看不見的，同樣，機械零件的內部結構，也看不見。能剖開來給同學們看，這就是本次課要解決的剖視圖問題。

針對剖視圖的教學內容，請同學看書并回答為什么要學習剖視圖，答案是：視圖中出現太多虛線，不便看圖，不便畫圖和標注。要想清楚地表達機件的內部形狀，就必須避免虛線重疊造成的層次不清和虛線處不宜標注尺寸等問題。

圖2 典型的組合體

2.2 激活先前的相關知識和經驗

在新內容的教學過程中，要充分激活學生先前的相關知識和經驗，將之作為新知識的基礎。認知心理學認為：認知結構是由原有的知識與經驗所構成，在學習新知識時，就是對原有認知結構的發展。因此，在學習剖視圖時，不能一步到位就要求學生立馬把剖視圖畫出來，而應努力激活已有知識和技能。前面已經學習了立體的投影及組合體的視圖等內容。這些內容均是剖視圖的基礎，是因為在視圖的基礎上進行改畫，并消去其中的虛線，來表達機件內部的結構形狀。

在多年的教學經驗中，發現了一種普遍現象：如果要求學生由兩個視圖補畫出第三個視圖的剖視圖時，正確率極低，甚至有交白卷的現象；然而當要求學生由已知視圖改畫剖視圖時，結果剛好與前面的情況相反。為什么同學們覺得前面難度大，而后面卻很容易呢？顯然，答案是不言而喻的。

因此，要想正確地繪制出組合體的剖視圖，就應充分激活繪制組合體視圖的能力。此時，就可以問學生：圖2所示的組合體的視圖，是怎樣的？他們首先進行形體分析，該組合體是由底座、開有階梯孔的圓柱體和空心圓柱體組成；接著畫上基準線后就可以畫其視圖了，由于以上3個結構是組合在一起，就可以根據組成形體的由下往上、由外到里的關系，一步一步地疊起來畫，很快就可以給出如圖3所示的答案。

圖3 組合體的視圖

2.3 通過實際舉例來充分論證新知

本文以圖2所示的組合體為例，來開展剖視圖的課堂教學，同時前面也已經給出了如圖3所示的相應的視圖。現在要求在已知視圖的基礎上，改畫出相應的剖視圖。由于剖視圖是采用假想的方法，用一剖切面（平面、曲面或折面）剖開機件，將處于觀察者和剖解面之間的部分移去，并將其余部分向投影面上投射所得到的圖形。這樣使得剖視圖顯得抽象，同學們也一下子難以接受。同時，很多老師也都有這樣的體會，利用傳統的教學方法，在講解剖視圖這一章節時十分費時，40 min的一堂課，往往是只能講解一兩道題。按照五星教學模式的理論，要善于利用多媒體與先進的三維CAD軟件，對傳統的教學模式進行改造，使課堂效率與情景式互動教學得到大大的改善。

本文采用UG三維CAD軟件對如圖2所示的組合體進行剖切。由于該組合體的外形比較簡單，內形比較復雜，所以采用主視圖采取全剖視圖的方式進行表達。實體剖切的結果如圖4所示。最后，在圖3所示的視圖的基礎上，結合實體剖切結果，就可以改畫出相應的剖視圖，結果如圖5所示。

圖4 組合體的剖切

圖5 組合體的剖視圖

2.4 提供足夠機會練習和應用

學習是一個循序漸進的過程，合理安排練習，使學生克服對剖視圖的畏懼心理。在教學過程中，我們一般都是先從簡單的基本體開始，如空心平面方體的作圖，然后是空心圓柱體的繪制，接著是畫組合體。畫組合體是繪制剖視圖的基礎，沒有畫組合體的能力，是不可能較好地繪制出剖視圖的。另外，還合理調整了練習的難度，在一些難度較高或者比較典型的練習中，配備了軸測圖，幫助學生能夠順利解題，并提高學習的興趣與信心。

2.5 融會貫通掌握進行知識遷移

俗話說“讀書要由厚到薄，再由薄到厚”，其意思就是，讀書要做到觸類旁通，融會貫通及靈活應用。梅里爾教授也認為，學習者受到鼓勵，將新知識或技能遷移到日常生活中去時，才能夠促進學習。因此，在教學活動中要積極營造反思、討論及辯護氣氛，以及提供創造、發明或探索的實例，以創造應用新知識和技能的機會。

前面已經學習了向視圖與剖視圖的概念，請學生反思剖視圖與向視圖的關聯，強化投影的使用與理解；同時，前面也學習了斜視圖與局部視圖的概念，在課堂上熱烈討論斜視圖、局部視圖與剖視圖的關系，以及它們之間是否能衍生出新的視圖，經過課堂討論后，便可以引出旋轉剖視圖和局部剖視圖的概念。同時，由于該教學過程重在拓展升華，學以致用，因此，還需加強工程實際的使用，以遷移相關知識，多用好于少用，早用好于晚用。

3 結束語

本文在傳統教學經驗的基礎上，以五星教學模式理論為指導，以問題為中心并結合實例展開教學，層層引申，環環相扣，對《工程制圖》的課堂教學進行了探索。該模式符合“教學先扶后放，漸進撤除支架”的建構主義原則；初步緩解了傳統教學方法中存在的問題；基本實現了教與學的良性互動，充分激發了學習的積極性與主動性，使學生能由淺入深、循序漸進地接受和理解所學的新知識和技能；同時，也培養了學生的動手能力和應用所學知識解決實際問題的能力。

[1]童秉樞，田 凌，馮 涓.10年來我國工程圖學教學改革中的問題、認識與成果[J].工程圖學學報，2008，（4）：1-5.

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[3]盛群力.教學設計[M].北京：高等教育出版，2005.

[4]盛群力，宋 詢.五星教學模式的應用探討——兼及一堂課的分析[J].湖南師范大學教育科學學報，2008，7(1)：69-72.

[5]祝浩軍.從數學經驗到數學模型——例談“五星教學模式”在小學數學教學中的應用[J].科技信息，2009，（25）：639-640.

[6]李玉仙.五星教學模式對大學英語閱讀教學策略的啟示[J].沈陽教育學院學報，2009，11(6)：44-47.

[7]蔣友寶，賀藝華，楊春俠.結構穩定性課程采用五星教學模式的探索[J].高等建筑教育，2008，17(1)：51-54.

[8]陳芬蘭，繆興鋒.淺析高職國際物流人才英語能力培養策略[J].物流教學，2008，（7）：148-149.