翻轉課堂模式下三維CAD軟件在機械制圖中的教學研究

張鳳敏

摘要：本文分析了三維CAD軟件的發展對機械制圖課程的影響，介紹了翻轉課堂模式下如何應用三維CAD軟件輔助機械制圖“教”與“學”中的改革研究。根據目前應用型大學對高素質人才培養的需要，將三維CAD引入機械制圖的課程翻轉課堂，對優化課程體系、豐富教學內容、提高教學質量起到了重大作用。同時對提高學生動手能力、創新能力和工程意識起到重要作用。

關鍵詞：翻轉課堂；機械制圖；自主學習

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）07-0195-02

機械制圖是研究如何用圖樣確切地表達機械的結構形狀、尺寸大小、工作原理和技術要求的一門學科。機械制圖的學習是逐步學生空間想象力的過程，但是卻存在教學過程枯燥，積木教具笨重等問題。傳統的機械制圖教學方法以及教學模式以及漸漸地不能滿足新時代人才培養的需要。

在“翻轉課堂教學模式”下，學生在宿舍或者家中用三維CAD軟件建模，學生能更加直觀、清晰地看懂投影過程并完成當堂的學習內容，而在課堂上通過老師與學生、學生與學生之間互動，包括答疑解惑、知識的運用等來完成課業的學習。這種方式下學生參與感強烈，學習興趣濃厚。基于CAD建模的機械制圖翻轉課堂教學對培養學生學習符合設計要求和工藝要求的造型方法，對培養大學生培養創新能力和實際工程意識的能力有重大意義。

一、翻轉課堂的特點

1.重構教學流程。“翻轉課堂”對學生的學習流程進行了重構。傳統的教學流程是在課堂完成課程的學習，課下完成課程內容的吸收。而翻轉課堂模式下，學生課下完成課程的學習，在課堂上通過與教師以及其他學生的交流，完成課程內容的消化吸收。教師能夠提前了解學生學習中的困惑點，能在課堂上給予有效的輔導，提高學習效率。

2.學習方式多樣化。翻轉課堂教學下，學生課下可以通過觀看微視頻來完成內容的學習。而微視頻短小精悍，便于利用零碎時間來學習，也可隨時隨地學習，并且易于傳播。

二、翻轉課堂模式下三維建模在教學中的實踐應用

1.三維CAD軟件在截交線、相貫線“教”與“學”中的應用。傳統的截交線、相貫線教學中，教師一般是利用掛布或堆積積木的方式講解，掛布教學對初學的學生來說，很難對假象的剖切面形成直觀的印象，堆積積木效果雖好，但是卻增加教師上課的負擔及增加教學成本。在翻轉課堂模式下，在這一章節的講解中，學生課前或者當堂建立相應的三維模型，利用三維軟件的切除功能，將零件在任意平面位置切除，形成假象的剖切面，學生自己動手調整和拖動視圖位置以及剖切的位置，能更加直觀地看到假象截面截取模型所形成的交點，學生更容易理解截交線、相貫線相關內容。

2.三維CAD軟件在組合體“教”與“學”的應用。我們在教學中常用的組合體教學方法有“形體分析法”和“線面分析法”。這一章節中，學生可以分別將各部分結構建立模型，利用三維CAD軟件給模型的不同表面添加不同顏色，結合視口的四視圖功能以及特征隱藏的功能，可以逐步將各部分顯示、疊加，學生通過自己動手建模，能很生動、形象地將該方法理解透徹，提高教學效率，這也可以極大地吸引學生課堂學習的注意力。

3.三維軟件在表達方法中“教”與“學”的應用。在零件的表達方法章節中，初學者一般很難準確地想象假象剖切后的形體。利用三維軟件的剖切或者斷面功能，可以將零件在任意位置剖切開，并且可以動態修改剖切面的位置參數，對比不同切割位置得出的剖面圖，學生自己去選擇不同的剖切進行剖切，教師之后講解學生在不同剖切位置剖切的優缺點，這樣能達到更好的教學效果。

三、翻轉課堂教學模式下機械制圖發展方向

隨著本校測繪實驗室的建立和完善，我校逐步形成將計算機繪圖、測繪、徒手繪圖、尺規繪圖融為一體的機械制圖教學模式。在這一教學模式的發展下，我校近年來連續幾屆獲得“高教杯”制圖大賽的一等獎、二等獎！

翻轉課堂是一種新的教學理念和教學手段，不但可以提高學生的自主學習能力，也可以發展更為靈活的考核方式。通過筆者研究，翻轉課堂教學模式下機械制圖的發展方向主要包括：

1.三維CAD輔助學習與教學。將三維CAD軟件融合在翻轉課堂模式下的機械制圖“教”與“學”中，不但可以加強加機械制圖教學質量，并且可以帶動其他機械相關專業課的學習，為培養出適應社會發展所需人才做鋪墊。

2.加強徒手繪圖訓練。徒手繪圖在設計交流階段以及一些現場測繪時經常被使用到。徒手繪圖要求有較高的對空間想象能力，是工程技術人員必備的技術能力，也是目前教學改革模式下非常重要一項手段。

3.開設測繪實踐。建立測繪實驗室，開設相關測繪實驗，培養學生對機械零部件的認知度以及動手能力。

4.微課教學。翻轉課堂教學與微課息息相關，微課不但可以滿足個性化人才自主學習的需求，并且公開網絡教學資源，有利于不同大學之間的溝通和各個學科之間的建設。

四、總結

將翻轉課堂模式下將三維CAD軟件引入機械制圖的教學，為機械制圖的教學帶來新的機遇與發展。學生自主學習三維CAD軟件可以很好地輔助機械制圖課程的理解，能更加透徹地理解教學內容，提高教學效率，對提高學生學習效率和學習積極性、提高形體構思能力和空間想象能力以及工程意識能力都有很大的幫助。教學結果證明將三維CAD軟件融入機械制圖教學的翻轉課堂教學改革思路，應該繼續深入探討和實踐。

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Abstract：This paper analyzes the influence of the development of 3D CAD software on the course of mechanical drawing，and introduces the application of 3D CAD software to the reform of "teaching" and "learning" in mechanical drawing. According to the current needs of high-quality personnel training in applied universities，the introduction of three-dimensional CAD mechanical drawing of the flipped classroom has played a significant role in optimizing the curriculum，enriching the teaching content and improving the teaching quality. At the same time，it plays an important role in the improvement of the students ' practical ability，innovation ability and engineering consciousness.

Key words：Flipped Classroom；Mechanical Drawing；self-directed learning