自制空間模型培養中職學生新思維的創新實踐

顏璐萍

摘 要：針對中職教學中機械類課程《機械制圖》授課時，普遍存在學生難以構建實體結構的空間思維的問題，本文提出自制空間模型的教學方式，來改善教學效果，讓學生在模型中建立空間思維，掌握實體到圖樣、圖樣到實體的制圖技能，以提高教學效果。

關鍵詞：職業教育；自制空間模型；教學方式

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）19-037-03

一、研究的背景與意義

隨著科技日新月異，社會生產的快速發展和對技術工人要求的提高，要求職業學校在人才培養上有更高標準，而中職學校承擔著培養大批一線操作技術工人的任務。《機械制圖》課程是中等職業學校。

機電類的一門既有理論又有實踐的專業基礎課，是學生走上工作崗位必須掌握的“工程界語言”，意在培養學生的讀圖、繪圖等專業技能及創新能力。作為職業學校機電專業教育工作者，對于如何在《機械制圖》教學中，促進學生在空間想象能力和創新能力的發展，是值得我們研究的。

1、《機械制圖》課程特點

（1）《機械制圖》屬于專業基礎課，它是介于基礎課與專業課之間，起著承前啟后的作用，它既是基礎課知識的具體應用。也為學好專業課提供必要的基礎知識，更表現為培養創新人才必不可少的重要基礎環節。

（2）抽象的空間想象力。學好這門課程需要學生有較強的空間想象力，也就是我們通常所說的立體感。學生學習《機械制圖》的過程也就是培養學生的空間想象力，能夠根據三個平面圖形想象出該物體的真實形狀，根據裝配圖能夠想象各零件的形狀和位置。

（3）嚴密的邏輯推導能力。《機械制圖》課程不管是看圖還是畫圖，物體上同一位置的點、線、面，在不同的視圖中，其大小和形狀都有可能發生變化，但是它們之間的位置、形狀的關系又是具有一定的關系和規律可尋。從實質上就是培養他們的科學態度和科學精神.這種創新能力的培養目標同樣是遵循科學的理論和科學的邏輯方法。

（4）解決復雜問題的綜合能力。在《機械制圖》的教學過程中能培養學生解決復雜問題的綜合能力。我們知道《機械制圖》中零件圖中的點、線、面的相應位置關系，在裝配圖中各零件相互位置關系等等，這不僅是考察學生對基本知識的掌握和熟練運用情況，而且是考察學生處理復雜問題的技巧和能力。

（5）認真嚴謹、一絲不茍的學習態度。在機械制圖中，不管識圖還是制圖，都有嚴格的國家標準。

2、中職學生的特點

（1）由于中等職業學校的招生錄取分數的限制，學生總體情況表現為，基礎知識薄弱，學習興趣欠缺，尤其是對于第一次接觸的專業課程，更是感到無所適從，所以體現出對學習缺乏信心，容易出現消極厭學的現象。

（2）中職學生都是十六七歲的青年人，他們具有一定的感知能力。表現在他們觀察事物時更富有目的性，已經能夠較全面和較深刻地觀察事物，能夠較明顯地區別主要和次要的矛盾。但是有時也會出現膚淺、片面現象。

（3）中職學生的抽象思維和邏輯思維雖有一定的基礎，但還需要具體的直觀感覺經驗作支持。一般來說，他們的空間想象力較差，學習情緒不夠穩定，常受同學、家庭、社會等周圍環境的影響。

（4）中職學生玩性重，自我約束能力差，很快就會把所學知識拋于腦后，但是相對的他們的愿意動手，也喜歡動手，所以其具有一定的動手實踐能力。

在現代職業教育中，各國都非常重視學生的職業能力如創新能力、實踐能力等的培養，這也是社會經濟高速發展對人才提出更高要求的需要。根據《機械制圖》課程和中職學生特點，我認為應突出學生在課堂的主體地位，把傳統的老師“滿堂灌”，轉換為學生自己動手，自己學習的模式。根據我在制圖課執教的經驗，我提出將橡皮泥、泡沫等原材料帶入課堂，利用它們的可塑性，結合三視圖、軸測圖等知識，讓學生制作模型，直觀學習。著力培養學生的空間想象、實際動手操作、創新等能力，促使學生綜合能力的發展。

二、研究的條件與基礎

作為是機電專業教學的一線教育工作者，并且擔任機械制圖教學工作，能給本文的研究提供大量的實踐資料。

2014學年第一學期，在學校匯報課中以《組合體的組合方式》為題進行授課。教師利用泡沫自制模型，繪制實體掛圖，制作多媒體動畫等，使學生在上課時，能較好的理解實體的三視圖。

2015學年第一學期，在學校匯報課中以《圓柱的截切》為題進行授課，本次教學過程，主要利用了多媒體動畫，和實體設計軟件，為學生展示圓柱的幾種不同截切方式，以及其形體特征。尤其是CAXA實體設計軟件的應用，利用其三維球展示實體的各個方位特征，以及各種復合截切的方式。通過軟件的輔助很好地將難以表達的空間結構展現給學生，并且能以動畫直觀地實現截切過程。

兩次匯報課中，能突出學生主體，但主體的活動主要是抽象思維的分析，對于大部分學生仍存在一定的難度，但是由于匯報課時間的局限性，橡皮泥制作模型相對需要花費一定的時間，所以該形式在匯報課中試行仍需改進。針對以上情況，我提出在平時以及興趣班授課時將橡皮泥帶入課堂，在原有傳統的教學方式中增加動手環節，進行小班試行。

為培養學生的興趣愛好和提高學生的專業技能水平，中職學校在每個星期都會安排兩節課的選修課和一定時間的技能訓練。將《機械制圖》結合捏橡皮泥為課程，以專業選修課的形式在學校開設起來，實施三維立體實物教學，進行豐富的空間思維訓練。

三、研究的目標與研究程序

1、研究的目標

本論文旨在《機械制圖》課堂上打破傳統的教學模式，形成一種新的以學生動手為主體的“自制空間模型”教學方法。

2、自制空間模型的形式

（1）泡沫和橡皮泥的形式

（2）實體教具和掛圖的形式

（3）電子動畫和三維實體軟件

3、主要程序

（1）確定研究內容：主要做了資料及信息的收集、研究內容、制定實施方案。

（2）調查研究階段：主要調查研究理論依據：在一年級和二年級學生中做關于學習《機械制圖》方面的調查問卷，分析現有的教學手段及其優勢和存在的不足。

（3）構建教學模式，并實踐階段：設計課堂的教學方式，在機電專業課堂中實踐試行。

（4）實踐檢驗階段：主要通過實驗班的應用與實踐，檢驗研究成效。

（5）總結：這一階段主要是通過總結實施以來所取得的各種材料和數據，總結實施過程中取得的成果。

四、研究的主要內容

1、中職機電技術應用專業學生學情分析

（1）中職學生缺乏自信，在通過中考的大篩選后，來就讀職校的學生對學習表現的比較消極，潛意認為自己矮人一等。尤其是在沒有牢固的文化基礎上，在面臨學習專業課中，大部分有畏難情緒。

（2）中職學生的抽象思維和邏輯思維雖有一定的基礎，尤其是機械電子專業學生大部分都是男孩子，從小都有一定的拆裝經驗，需要有專業教師正面的引導。

2、中職機電技術應用專業學生學習《機械制圖》的現狀及分析

（1）中等職業學校一年級機電專業學生進行《機械制圖》學習的調研；

以問卷調研的形式在15級機電專業新生中進行機械制圖學習的調研，其中涉及的問題有：你覺得學好《機械制圖》課程對你的其他專業學習的重要程度；了解《機械制圖》課程性質后，對自己學好該課程有多少信心；自己認為自己的空間想象能力怎樣，對于教師的教學課堂希望結合怎樣的形式來幫助認識空間實體（掛圖、木模，實體零件）……

通過本次問卷調查，了解到：對于新人學的一年級學生來講，初次涉及專業學習，具有一定的畏難情緒，信心不足；對于純理論的課堂，大部分的學生希望能加入生動形象的空間模型，對自己制作模型更是有熱情。

（2）中等職業學校二年級機電專業學生進行《機械制圖》學習的調研；

以問卷調研的形式在14級機電專業新生中進行機械制圖學習的研究，因為二年級學生已經接觸并學習了《機械制圖》課程，所以主要就其學后的各個方面進行調研。其中涉及的問題有：《機械制圖》在各專業課中的難易程度；《機械制圖》對你在后期學習其他機械類專業課的作用；如果讓你重新學習該課程你覺得自己能否學好……

通過本次問卷調查，了解到二年級學生能認識到機械制圖課對于后期專業課的重要性，實訓加工都會涉及到圖樣的識讀，并且希望課堂上能夠多加入實體模型幫助空間立體感的建立。

3、自制空間模型教學模式的構建和試行

（1）分析統計上一階段所調查的問卷數據，在教學方式上做出相應的調整。并將自制空間模型的教學模式，試用到15級機電專業學生的《機械制圖》課堂教學，現擔任新生機械制圖的任課教師，從課程部分內容：制圖的國家標準，投影基礎，圖樣畫法，組合體的識讀……都大量的采用自制模型，例如：圖紙格式的掛圖，投影基礎的空間模型，多媒體動畫等得。在結合著自制模型課堂上，發現學生的積極性會有相應的提高，而且能幫助他們更好的建立空間概念。其中涉及的問題有：課前的準備工作量非常大，而且沒有形成系統而專業的教學模型，學生參與制作的實施性不強。

4、自制空間模型教學模式階段性分析總結

（1）通過半學期的課堂教學，學校期中測驗，分析學生的試卷情況；

對學生的期中試卷進行分析，大致結果如下：

本試卷的試題分布：基本題40%，水平題40%，難度題20%，附加題10%。從本次考試來看，學生在投影基礎方面，尤其是空間思維還是存在一定的難度，所以在下階段的教學中，會更多的結合空間模型，多媒體等的教學手段。其中在所設置的附加題中，有部分同學能夠正確完成，所以在課堂教學或課后輔導可以適當的照顧這些同學。

5、典型案例《圓柱的截切》分析

學期十三周，教師在教研組的組織下，進行了一次以《圓柱的截切》為題的匯報課。

本次教學過程，主要利用了多媒體動畫，和實體設計軟件，為學生展示圓柱的幾種不同截切方式，以及其形體特征。尤其是CAXA實體設計軟件的應用，利用其三維球展示實體的各個方位特征，以及各種復合截切的方式。通過軟件的輔助很好地將難以表達的空間結構展現給學生，并且能以動畫直觀地實現截切過程。

經過本次匯報課，為我今后機械制圖的任教累積經驗，尤其是在分組學習和學生分層教育上，有了新的經驗和看法，并能在第一次的實施中，取得了一定的成果。另外在課堂上會結合多媒體三維軟件進行演示模型結構，教師在機械類的軟件應用要加強操作能力，既是鍛煉了教師自身的專業素養，也能為學生的課堂學習注入更生動、更直觀的資源。在以后的教學中，要繼續的應用該教學方式會更多的結合空間模型，多媒體等的教學手段。

五、研究的成效與分析

2、數據分析

14級數控（2）班根據在傳統的學習環境下，同學們學習積極性不高，在期中考試中，考級成績一般：通過率為77.2%，優秀率為25.5%。

在15數控（2）班的《機械制圖》課堂教學中，開始引入了自制模型的教學方法，讓學生自己思考，自己動手，教師在教案準備中加入動畫和三維實體設計軟件，以新穎生動的形式幫助學生進行專業學習。使學生的積極性大大增加，學習的效率也得以提高，期中考試通過率為87.12%，提高近10個百分點，優秀率為41.5%，較以前有了很大的提升。在15級的課堂教學中，為了營造互幫互助，討論學習的氛圍，特別在班級中根據學生層次建立了7個學習小組，分別設學習組長，學習指導員，以該種形式促進大家共同進步，讓差生能有請教的地方。

從測試通過率可以看出，傳統型教學模式和自制模型教學模式在基本知識的傳輸和學生接受方面沒有很大的區別，學生基本能掌握；從測試的優秀率中，可以看出自制模型在專業拓展方面有促進作用。

六、研究的結論與思考

1、研究的結論

通過自制空間模型培養中職學生機械制圖新思維的創新與研究，可初步得出以下結論：

（1）通過深入調研分析中職學生學情，《機械制圖》課程特點，在專業學習上需要符合學生的學習特點，切合他們理解。相對來講，中職學生的邏輯思維和空間想象能力都較薄弱，若應用傳統的教學模式，肯定激發不了他們學習的積極性，甚至會使學生產生厭學情緒，在專業上停滯不敢往前。《機械制圖》課程是機類專業的基礎模塊，在專業知識上有承前啟后的作用，所以教師思考創新有效的學習方法是勢在必行的。

提出自制空間模型的教學方式，并實踐到課堂中，取得了一定的成效，對與空間模型的的選擇提出了以下三類：學生自主動手型：橡皮泥和泡沫；課堂實體教具：掛圖和木模；電子模型：動畫和制圖軟件。并且在兩次匯報課中，結合多種自制模型進行教學，總體學生的反響和接受能達到預期的效果。

（2）在機電專業建設中，能夠將機械制圖放到專業的基礎平臺，并進行教學方式的思考，對于整個機械類課程都有輔助作用，并且能為學生后續的專業學習引領開路。在機電類其他專業中，也有很好的相互借鑒作用，促成整個學科的發展。

（3）在當前職業教育的大背景下，教學改革勢在行，首先要轉教育觀念，跳出原有的思考模式，從就業、從生產發展需要、從職業能力需求考慮，構建新的教學方式，把學生放在課堂的主體地位，多讓學生思考，動手，讓他們在做中學，學中做，真正提高學生的職業能力與職業技能，無論從教學觀念還是教學模式，很值得推廣。

（4）突出學生主體地位，營造個性化發展空間

在教學過程中，以空間自制模型為載體，突出學生的主體地位，強調教師作為咨詢者、動機激發者、評價者、決策者的作用，增加了發揮學生主動性和創造性的教學環節。

（5）加大實訓實驗設備的投入與加強實驗實訓的教學隊伍的建設，這是保證教學質量的前提條件。為學生設立專門的制圖室，擺放各種演示的教學模型，和學生自制的模型，為學生提供零件抄繪的工具，讓學生有真正制圖的專業實訓室。

而教師隊伍的要求，在軟件的廣泛應用下，對我們專業教師也提出了要求，除了掌握熟練的手繪能力以外，還必須要能進行電子圖板的操作，除了二維軟件，還應主動學習三維實體軟件的應用。

2、建議與思考

（1）教學設施設備問題

我國的科學技術水平不比發達國家差多少，頂尖的人才也不比發達國家少，但制造的許多產品性能卻遠不及進口產品，究其原因是我們過于注重學歷教學的教育體制，是我們國家缺少大量的掌握先進工藝的一流的技術工人！

在自制空間模型的教學中，沒有形成一系列的通用的教學用具，每次課前的準備量相對較大，泡沫模、木模、掛圖等都較欠缺。在電子模型方面，主要是專業教師自身業務能力的體現，課前在制動動畫和實體繪制中也占很大的工作量。尤其是現在國內教育未能實現小班話，組內教育，所以總體學生在課堂上的操作能力是不能保證的。

（3）師資問題

特別是專業教師的師資問題，目前職校學生數量大幅增多，專職專業教師較少，每周的課量較多（一般在14節以上），有的技能課教師還擔任班主任，行政工作，另外專業師資數、學生數、實訓設備數的比例的不合理，都大大影響項目課程的有效實施及教學質量的提高。

參考文獻：

[1] 《機械制圖》 （多學時） 柳燕君、應龍泉、潘陸桃 主編 高等教育出版社

[2] 《機械識圖》 浙江省教育廳職成教教研室 組編 高等教育出版社

[3] 《對現代職教教學方法理論基礎的探討》 《中國職業技術教育》 2003年3月

[4] 《教學設計》，烏美娜主編，高等教育出版社，2004年8月