基于三維軟件和云班課APP的機械設計課程教學實踐

毛建忠

摘 要：針對機械設計基礎課程中鉸鏈四桿機構部分內容教師難教、學生難學的情況，本文介紹了如何運用CAXA實體造型軟件和云班課手機App課前教學資源共享、課中教學環節合并、課后作業整合等方式將知識點交織利用，并配以電子任務書等手段來搭建立體的輔助學習平臺，以“做中學，學中做”為指導思想，鼓勵學生自主探究、發現、驗證并理解知識，以培養學生知識運用能力和自學能力。

關鍵詞：三維軟件 機械設計基礎 教學實踐

教師教學最終目的在于讓學生學會學習、主動學習、終生學習。職業學校新設課程教學應以學生運用已學的知識為基礎，去學習新課程的新知識，在提高學生自信心的同時，也讓學生明白了知識的用處，學以致用，從而增強學生的學習動力。在職業學校課程改革的大背景下，在信息化的浪潮推動下，教學內容急需打破原有的課堂模式，采用“雙課堂結合”的模式，將教與學、學與練，練與用有機結合在一起，從學生的就業需求出發，優化教學資源，提高課堂效率。通過小組合作探究的方式，實現組內學生的優勢互補，通過小組競爭培養學生的職業能力和學習能力。

一、教學現狀

1.教學內容直觀性、互動性較差

機械設計基礎課程中的平面四桿機構傳統教學手段缺乏動態，直觀性差，抽象難學，往往采用先理論后計算的教學模式。學生需要掌握大量的平面四桿機構各種類型特點，動力傳遞方式等知識。學生鍛煉較少，學習興趣不大。通過多媒體教學的介入可以部分解決直觀性的問題，但互動性的問題并不能很好地解決。

2.教與學效率低下

由于受到教學內容和教學方式的限制，以教師講授為主的教學模式缺乏學生的主動性，學生參與度低，難以形成“教師主導、學生為主體”的教學環境。學生的練習需要通過大量的手工計算來完成，要消耗大量的課堂時間。教學反饋周期長，教師不能及時處理學生遇到的問題，學生易出現厭學、棄學的現象。

二、解決策略

數控專業高級工班學生已經學過三維軟件包括CAXA實體設計，PRO/E，UG等，能運用三維軟件進行零件裝配，具備了本次課學習的必要條件。而他們較強的表現欲望和動手能力，有助于通過已經學習過的知識，去化解枯燥的未學知識。

本課以信息化為平臺，以“動手-發現-驗證-分析-總結”為主要脈絡，以任務驅動為主要教法，發現學習法為主要學法，能激發學生的興趣，吸引學生的注意力。

1.發現學習法

利用職高學生較強的動手能力，課前設計完成平面四桿機構的三維桿件庫，包括機架，連架桿，曲柄，連桿等不同長度的桿件，搭建學生自主學習的舞臺。將本課程理論知識和任務有機結合起來，培養學生發現問題、解決問題的能力。

2.任務驅動法

通過游戲式的任務驅動法結合學生感興趣的三維軟件，將原本以教師理論教學為主的講演內容，轉變成以學生完成任務為主的實踐內容。發揮學生的主觀能動性，活躍課堂氣氛。

3.小組合作學習法

單獨的行為參與不利于學生高層次思維能力的發展。只有積極的情感體驗和思維交流，才能促進學生全面素質的提高。

4.信息化手段

運用微視頻導入，點燃學生學習熱情；運用電子教室，完成學生電子簽到，學生可通過電子教室舉手提問；下發任務書，組織學生分組完成，對學生進行屏幕控制，實現課堂信息化溝通，提高教學效率；用電子任務書代替紙質任務書，提高課堂效率，游戲式的評價機制，學習效果有效反饋。

三、教學實踐

CAXA實體設計是一款在中職學校得到廣泛的推廣應用三維設計軟件。我們已經跨入移動互聯時代，智能手機、平板電腦、筆記本電腦已經在我們身邊普及，而傳統的教室多媒體將老師和學生固定在 PC 前教與學，教室沒有開展課堂互動反饋的設施。藍墨云班課App專門為移動環境下的教、學而設計，能實現即時的溝通分享，讓教、學更輕松、自由、有趣。課前確保教師和學生手機都已下載安裝藍墨云班課App。教師課前上傳鉸鏈四桿機構的課程資源，創建鉸鏈四桿機構的班課并發送邀請碼邀請學生加入，根據需要可組織班課成員進行投票問卷，討論答疑，頭腦風暴，課堂測驗，布置任務，小組討論等教學環節，豐富移動課堂與學習體。

1.創設情景

教師結合學生閑暇時常玩的游戲跑跑卡丁車來吸引學生的注意力。學生在三維軟件模擬操作卡丁車三維模型，引出鉸鏈四桿機構實現車輛的轉向機構。

2.任務一

教師進行演示并且講解鉸鏈四桿機構的定義和組成并布置任務一：在電腦三維軟件中打開準備好的四套鉸鏈四桿機構模型，模擬連桿現實運動，在任務書內填入四桿機構各桿桿長。該過程充分利用中職學生好動手的特點。學生在摸索中完成對知識點的理解和記憶，同時提高了積極性和自信心。

3.任務二

教師講解鉸鏈四桿機構的三種基本形式以及三種機構的各自特點，并列舉實例，如汽車前輪轉向機構、汽車雨刮器、攪拌器、火車車輪、吊車、雷達、旋轉式水泵等，最后布置任務內容：判斷以上任意四種實例的連架桿是否能作360度整周運動，并判斷屬于哪種鉸鏈四桿機構，并鼓勵學生進行相互競賽。學生多角度地觀看實例的三維模型，動手操作并找出每個模型的機構原型。帶著理論知識去看實踐，更能發現知識的真諦。

4.任務三

學生根據自己的分工和設想，嘗試從三維軟件桿件庫中選擇相應的桿件進行組裝，進行探究。在任務書的幫助下，歸納總結曲柄機構的共同特點，進而驗證曲柄存在條件，最終總結出平面四桿機構曲柄的存在條件。學生通過自主探索，培養了歸納總結的能力，團隊協作工作作風，一絲不茍的職業素養。

5.任務四

教師歸納本節課的上課重點，并以尋求幫助的方式給學生提出最后一個任務，判斷雨刮器和健身平步機分別屬于哪種類型的鉸鏈四桿機構。學生相互討論完成任務，展示任務成果。

6.拓展與評估

評價是對學生項目完成情況的判斷過程，包括專業知識掌握、職業能力提升情況等多方面內容，同時是對教師教學設計是否合理的反饋。學生通過電子任務書包含的自評和小組評價環節，每完成一項不同難度任務都能獲得相應的“經驗值”。教師可以隨時讓學生提交任務，主動接收每個學生的即時任務完成情況，并通過電子表格進行統計整合。

最后的拓展可以從課堂延伸至課外，作業布置，鞏固提升，通過超星數字圖書館查找發現查看相應機械設計類課程電子圖書，教學視頻，進行拓展學習在生活中尋找更多生活中的四桿機構。鼓勵學生學以致用，知行結合，培養主動學習及創新能力。

四、小結

學生利用已學過的三維設計軟件，學習新的機械設計課程中的鉸鏈四桿機構部分的內容，通過小組探究學習，在嘗試過程中發現問題。教師演示解決問題，并給學生鍛煉的機會，充分體現了學生的主體地位，把時間交給學生，實現了“做中學，學中做”的教學理念。采用分組互評、老師點評等評價方式，讓學生交流分享，調動了學生的積極性，學生勤于動手，課堂氣氛活躍。從整個教學任務情況看，知識目標完全達到，能力和情感目標基本實現。同時，電子表格、電子書、網絡學習平臺等信息化教學手段，使教學的各環節緊密相連，層層遞進，通過多種途徑實現了對教學內容的過程性評價和總結性評價。本課的教學實踐證明，信息化的使用在提高學生學習效率和提升學習質量方面的確有著積極作用。

參考文獻：

[1]何呈娟，孟廣斐.CAXA實體設計在機械制圖教學中的應用探索[J].職業，2013（4）.

[2]趙金廣.基于 Solidworks 的小型電瓶叉車創新設計研究[J].機械研究與應用，2015（4）.

（ 作者單位：浙江省海寧市高級技工學校）