“做中學”在“UG三維造型與模具設(shè)計”課程教學改革中的探索與實踐

◎ 高 瑾 王 麗

“做中學” 是CDIO 工程教學模式倡導的重要教學方法，也是引導學生主動學習的重要方法。CDIO 是近年來國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)到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程；以綜合的培養(yǎng)方式使學生在工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面達到預定目標。迄今為止已有幾十所世界著名大學加入了CDIO 組織，其中機械系和航空航天系全面采用CDIO 工程教育理念和教學大綱，取得了良好的效果。 我國近幾年也在大力推廣CDIO 教育模式的教學改革。 不斷提高教學質(zhì)量是教師的責任，我們將“做中學”全面貫徹到“UG 三維造型與模具設(shè)計”取得了較為明顯的教學效果。

一、UG 三維造型課程采用“做中學”的必要性

1.“做中學”及教學特點

“做中學” 是一種讓學生在實際操作中學習知識、掌握技能的教學方法。 以動手實踐的方式學習工程是重要的CDIO 教學理念，“做中學”就是該理念在工程類課程學習中的具體體現(xiàn)。 這種學習方式以學生的自主實踐為主， 力求在師生互動和學生親身體驗的過程中達到認知與體驗過程的有機結(jié)合。 與傳統(tǒng)“滿堂灌”的學習方式不同，該教學方式強調(diào)學生學習態(tài)度的主動性，強調(diào)學習者親身體驗的重要性，其最大特點就是能夠促使學生主動思考， 從而更專注、更深入地學習知識，大大提高了學習效率。

2.UG 三維造型課程的特點

UG 是目前制造業(yè)使用最廣泛的兩大軟件之一，在機械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛， 是每個機械專業(yè)學生都要學習的軟件。“UG 三維造型與模具設(shè)計”是一門結(jié)合專業(yè)的計算機軟件課， 主要講述如何利用UG 軟件設(shè)計各式各樣的機械零件、 如何將零件進行虛擬裝配、如何進行模具設(shè)計，具有較強的操作性，比較適合“做中學”的教學方法。

3.傳統(tǒng)教學方法存在的問題

雖然軟件課程的操作性比較強， 但目前多數(shù)老師仍以講解為主，雖然也輔以學生的自主練習，但并不是重點，大部分課時仍被老師的講解占用。 客觀地講，“灌輸式”教學方法不適合這類操作性強的課程，煩瑣的步驟老師講起來很枯燥， 學生聽一遍也很難記住。 最好的辦法就是促使他們盡量多地動起來，在做的過程中掌握各種命令的使用方法。

二、“做中學”在教學中的具體應(yīng)用

“UG 三維造型與模具設(shè)計” 是模具專業(yè)核心課程，有108 學時。 鑒于以前的教學狀況，浙江水利水電學院模具2010 級該課程徹底改變 “以講為主”的傳統(tǒng)教學方式，整個教學模式完全圍繞“做中學”來進行，現(xiàn)就教學內(nèi)容、教學方法、課程考核三個方面來介紹這門課程的教學情況。

1.“項目化”的教學內(nèi)容

既然要讓學生做， 知識就必須以可操作的形式出現(xiàn)，為此老師將教學內(nèi)容進行了大整合，挑選了很多案例與項目， 然后根據(jù)性質(zhì)將整個教學內(nèi)容分成七大模塊組成：UG 認識、曲線繪制、實體建模、曲面建模、裝配建模、工程制圖、模具設(shè)計。 每個模塊均由三部分構(gòu)成：基本認知、學習項目、綜合項目。 其中“基本認知”部分介紹本模塊的基礎(chǔ)知識、主要命令及功能；“學習項目”部分是一些結(jié)構(gòu)簡單的零件，通過創(chuàng)建這些簡單零件學習單個命令的使用方法；“綜合項目”是一些復雜的結(jié)構(gòu)體，比如形狀復雜的零件（水龍頭、燈罩、輪轂、汽車車身）、部件的裝配（齒輪泵、減速器）以及模具的設(shè)計（塑料勺注塑模、話機手柄注塑模）等。通過構(gòu)建這些綜合性的強復雜結(jié)構(gòu)體，訓練學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”的教學內(nèi)容及組織形式。

表1 整體教學內(nèi)容安排表

表2 “曲面建模”模塊的教學內(nèi)容安排表

表3 “模具設(shè)計”模塊的教學內(nèi)容安排表

以上表格展現(xiàn)了項目化、 模塊化的教學內(nèi)容及組織形式。 之所以采用這種形式是為了配合 “做中學”的教學方法，使學習內(nèi)容具有可操作性。

2.“做中學”的學習方法

每個模塊以教師講授“基本認知”開始，用PPT課件簡要介紹本模塊的知識點及學習要求， 這個階段學生以“聽”為主。 進入“學習項目”部分，要求創(chuàng)建一些簡單零件，教師快速演示后同學們開始做；這個階段以“學生做”為主，主要依靠輔導材料，教師只進行關(guān)鍵性的指導。 最后進入“綜合項目”部分，要求構(gòu)建一些復雜結(jié)構(gòu)體，練習多種命令的綜合使用能力；此階段仍以“學生做”為主，老師只從方法上進行指導。 從以上陳述可以看出，整個教學過程均以“學生做”為主，老師講得很少，老師只提供一些方法性的指導，以充分調(diào)動學生學習的主動性。

3.“過程化”的課程考核

每個模塊的上交項目都有明確要求。 比如，“實體”模塊學習項目25 個，綜合項目20 個；“曲面”模塊學習項目16 個，綜合項目10 個；“實體”模塊學習項目10 個，綜合項目2 個；每個教學單元結(jié)束該模塊的作業(yè)必須按時上交；整個訓練體系完成后，每個學生總共上交88 項“學習項目”、61 項“綜合項目”。這些作業(yè)是考核平時成績的重要依據(jù)， 占總成績的40%；同時還有20%的態(tài)度分，主要考察學生的學習態(tài)度，根據(jù)學生與老師的溝通情況確定；這種考核辦法逼迫學生必須重視平時學習， 督促他們每節(jié)課都要認真練習。

采用新的教學方法后， 學生們每次上課都很忙（有任務(wù)壓著），老師又在旁邊走來走去，根本沒時間干別的，學習認真很多，教學效果顯著提高。 課程結(jié)束大家都喊累，但多數(shù)同學還是喜歡這種教法，因為他們真正感到自己實實在在地學到了東西。

三、實施“做中學”應(yīng)注意的問題

這次課改的成功讓教師們認識到教學方法的重要性，同時也讓教師對CDIO 教學理念有了更深刻的體會：教學內(nèi)容要具有操作性，體現(xiàn)“任務(wù)導向、過程導向、項目化”的組織形式；教學組織上要盡量加大“學生做”的課時比例；教師必須提供足夠的幫助保證學生做出最終的結(jié)果； 要結(jié)合課程特點尋找有效的輔導方法等等。 具體有以下四點體會。

1.教學內(nèi)容要具有操作性

既然強調(diào)“學生做、做中學”，就必然要求教學內(nèi)容不能太理論化，必須有大量可操作的案例及項目，否則學生很難知道具體怎么做。 這些案例和項目不僅有量的要求（足夠多，可涵蓋主要的知識點），還有質(zhì)的要求（要有簡單的，也要有難的、綜合性的），這就對教材提出了要求。 由于CDIO 是近幾年才提出來的教學理念，適合的教材并不多，面對這種情況，“UG 三維造型及模具設(shè)計” 這門課程學生配有一本教材， 同時課題組還從其他書本中收集了部分案例及項目，編成講義發(fā)給學生。

2.加大“學生做”的課時比例

“做中學”就是要讓學生動起來，在“做”的過程中學習知識、積累經(jīng)驗。本門課程80%以上的課時都是在“學生做”的狀態(tài)下完成，在輔導材料和老師的指導下，學生完成了大量的模型創(chuàng)建和設(shè)計項目（每個學生上交大小作業(yè)共149 個），各式各樣的模型創(chuàng)建提高了學生學習的主動性、 激發(fā)了學生的學習熱情，極大地提高了教學質(zhì)量。

3.教師必須提供足夠的指導與幫助

一般此類課程都會要求學生練習， 但多數(shù)都是老師講學生聽，聽完后再做，做的過程中遇到困難問老師。 聽課認真的學生一般可以自己做出來，但很多學生僅靠聽很難獨立做出來，他們需要更多的輔導，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”的練習輔導過程中，除了老師的講解、當面輔導外，每個學生還配有教材、講義和視頻等輔助資料，這些措施綜合運用，為學生提供了及時、足夠的指導，有效地保證了教學質(zhì)量。

4.根據(jù)課程特點，尋找科學有效的指導方法

這種教學方法非常強調(diào)老師的指導， 如何同時有效輔導眾多學生對老師來說是個很大的挑戰(zhàn)，這時輔導方法就很重要了。 有時這門課會遇到合班課（七十多人），為此教師組錄制了教學視頻（模型創(chuàng)建的過程錄像），將這些發(fā)給學生供他們在做的過程中參考。 試行后效果很好，90%以上的同學都能及時完成項目。 分析原因，大家發(fā)覺視頻的作用非常重要，甚至比老師的講解還重要！ 因為視頻的指導非常的及時與具體： 可以像放電影那樣動態(tài)地展示模型的創(chuàng)建過程，同時還像錄像機那樣具有前進、后退和回放功能，會的地方可以不看，不會的地方利用回放功能可以反復觀看直到看懂為止。 由此可見，指導方法非常重要，如果方法得當，可以保證每個學生都能得到老師及時、充分的指導，大部分學生都能做出結(jié)果來。

采用“做中學”的教學方法后，這門課學生愛學了，老師也愛教了，教學效果得到很大提高。這次課改的成功讓大家體會到教學方法的重要性，也深刻體會到CDIO 教學模式的魅力。 雖然課程不一樣，教學方法會有不同，但不論采用何種方法，引導學生主動學習、培養(yǎng)他們的成就感、激發(fā)學習興趣是最重要的。

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