項(xiàng)目式教學(xué)在三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程中的實(shí)踐

孟超瑩

摘 要 文章分析了目前文華學(xué)院三維創(chuàng)新課程中的現(xiàn)狀以及存在的問題，提出將項(xiàng)目式教學(xué)方法引入到教學(xué)中，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。同時(shí)在教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生的差異采用分層教學(xué)，在項(xiàng)目的分配上盡量滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。

關(guān)鍵詞 項(xiàng)目式教學(xué) 三維軟件 分層教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.04.051

The Practice of Project Teaching in 3D Innovative Design Courses

MENG Chaoying

（Wenhua College， Wuhan， Hubei 430074）

Abstract This paper analyzes the current situation and existing problems in the three dimensional innovation course of Wenhua College， and puts forward the introduction of the project teaching method into the teaching， combining the computer technology with the engineering practice to improve the students' mechanical innovation ability. At the same time， in the teaching process， according to the difference of students， we use stratified teaching， and try to meet the learning needs of different students in the allocation of projects.

Key words project teaching； 3D software； layered teaching

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)、數(shù)字化信息技術(shù)以及圖形技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM/CAE技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，大大提高了機(jī)械行業(yè)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率，企業(yè)對CAD/CAM/CAE技術(shù)人才需求也日益增加，我國目前已經(jīng)全面進(jìn)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)期。掌握其中一種或幾種軟件的使用方法和技巧，已經(jīng)成為機(jī)械專業(yè)人員在競爭日益激烈的市場經(jīng)濟(jì)形勢下生存和發(fā)展的必備技能之一。

目前眾多高校也都開設(shè)了三維制圖軟件如CAD，PEO/E，SOLDWORKS等的課程，但大多數(shù)教學(xué)過程偏重于軟件操作方法的學(xué)習(xí)。而目前企業(yè)需要的不僅僅是會簡單的軟件操作繪圖人員，而是能將計(jì)算機(jī)技術(shù)和工程實(shí)際結(jié)合起來的機(jī)械設(shè)計(jì)人員，基于這一考慮，本文提出用具體的機(jī)械產(chǎn)品項(xiàng)目貫穿整個三維軟件的教學(xué)，把機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體項(xiàng)目和課堂的學(xué)習(xí)結(jié)合起來，不僅能達(dá)到學(xué)習(xí)三維軟件的目的，還能在學(xué)習(xí)的過程中提高機(jī)械創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)我院以應(yīng)用型本科專業(yè)人才培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)理念。

1 目前我院三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

本院的三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程主要是三維軟件pro/E和SolidWorks的學(xué)習(xí)，三維軟件的教學(xué)和傳統(tǒng)的教學(xué)方式有很大的不同，它的實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)。目前我院對于三維軟件的學(xué)習(xí)很重視，主張實(shí)踐教學(xué)，所以整個的教學(xué)過程是采用老師教學(xué)與學(xué)生上機(jī)結(jié)合的一種教學(xué)方法，為達(dá)到更好的教學(xué)效果，整個教學(xué)過程在機(jī)房中進(jìn)行，但是在教學(xué)中還是會存在一些問題。

（1）教學(xué)過程缺少模塊間的聯(lián)系。目前的教學(xué)模式根據(jù)三維軟件的幾大模塊順序分開獨(dú)立教學(xué)，各個模塊有自己的實(shí)例練習(xí)。在教學(xué)中很少提及各個模塊之間的聯(lián)系，如工程圖出現(xiàn)問題時(shí)如何在零件圖中進(jìn)行修改，裝配時(shí)如果出現(xiàn)干涉那么零件應(yīng)該怎么修改等也講得很少。而目前企業(yè)中更希望機(jī)械設(shè)計(jì)人員能夠利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的改進(jìn)，更注重各個模塊間的聯(lián)系。

（2）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的單一性。整個教學(xué)過程中主要集中在單純模型的創(chuàng)建上，沒有考慮到機(jī)械設(shè)計(jì)的整個階段，通過學(xué)習(xí)學(xué)生僅僅是掌握了一種三維軟件的操作方法，但是并不能利用三維軟件達(dá)到三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的，也并沒有把整個機(jī)械設(shè)計(jì)融入到整個三維軟件的教學(xué)中，缺乏設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)，不符合我院以應(yīng)用型本科專業(yè)人才培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)理念。

（3）“大鍋飯”式教學(xué)。三維軟件的學(xué)習(xí)必須要求學(xué)生有一定的機(jī)械專業(yè)知識基礎(chǔ)，要求學(xué)生有一定的看圖能力，機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識等。目前的教學(xué)采用統(tǒng)一授課統(tǒng)一教學(xué)的模式，由于學(xué)生知識的前期儲備，對知識的接受能力，智力水平，個人興趣愛好等方面有很大差異，在教學(xué)過程中會出現(xiàn)有的學(xué)生吃不飽，而有的學(xué)生消化不了的現(xiàn)象，致使吃不飽的學(xué)生覺得沒學(xué)到東西，對能力沒有提高，對于消化不了的學(xué)生會產(chǎn)生挫敗感從而導(dǎo)致厭學(xué)。

2 三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程引入項(xiàng)目式教學(xué)的意義

“項(xiàng)目式教學(xué)法”是通過完成一個完整的“項(xiàng)目”而進(jìn)行的實(shí)踐教學(xué)活動，將工程實(shí)踐引入到教學(xué)中，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，從而提高學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力。

（1）注重知識的應(yīng)用性。擯棄目前專業(yè)實(shí)行的傳統(tǒng)的學(xué)問導(dǎo)向的單科分段式課程的教學(xué)模式，利用項(xiàng)目作為理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的載體，學(xué)生把學(xué)到的理論知識通過完成項(xiàng)目的方式運(yùn)用到實(shí)際任務(wù)中，解決實(shí)際問題。

（2）注重學(xué)習(xí)的自主性。在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)活動的主體，改變傳統(tǒng)的以教為主的教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生自主完成整個項(xiàng)目。通過項(xiàng)目的完成使學(xué)生產(chǎn)生成就感，從而避免因教學(xué)內(nèi)容單一，教學(xué)過程枯燥，而使學(xué)生感到學(xué)習(xí)單調(diào)乏味，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

（3）注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。項(xiàng)目的完成過程不單純是知識的學(xué)習(xí)過程，同時(shí)在項(xiàng)目過程中引入機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓學(xué)生能利用計(jì)算機(jī)計(jì)算完成實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

3 項(xiàng)目式教學(xué)在三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程中的實(shí)踐

為適應(yīng)我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，在教學(xué)內(nèi)容上將原有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，利用完整的工程實(shí)踐項(xiàng)目將計(jì)算機(jī)技術(shù)和工程實(shí)際結(jié)合起來，使學(xué)生能夠利用三維軟件完成機(jī)械設(shè)計(jì)，解決實(shí)際問題。

整個教學(xué)過程分為四個階段：教學(xué)階段，獨(dú)立探索階段，實(shí)戰(zhàn)演練階段和項(xiàng)目評價(jià)。

3.1 教學(xué)階段

將一個完整的項(xiàng)目拆分成四個模塊，在教學(xué)中針對各個模塊分別講解，在零件模塊中將項(xiàng)目的各個零件分別建模；在裝配模塊中將前期得到的三維零部件進(jìn)行裝配；在工程圖模塊中將得到的零件模型和裝配體轉(zhuǎn)換成二維圖紙。利用一個完整的項(xiàng)目貫穿整個三維軟件的學(xué)習(xí)。所以項(xiàng)目的選取變得尤為重要，項(xiàng)目的選擇要符合機(jī)械專業(yè)的培養(yǎng)要求，也要有一定的代表性，不可盲目選題，難度要適宜，太簡單學(xué)生會認(rèn)為沒有挑戰(zhàn)性，容易產(chǎn)生驕傲情緒；太難打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生產(chǎn)生挫敗感而導(dǎo)致厭學(xué)。

所以在項(xiàng)目的選擇上，根據(jù)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生的課程要求，選擇減速器作為貫穿整個教學(xué)過程的項(xiàng)目。減速器是機(jī)械的一個典型裝配體，在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中有減速器的拆裝實(shí)驗(yàn)，而在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中還會對減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而這里通過對減速器三維模型的建立，可以讓學(xué)生通過三維圖形直觀地看到減速器由哪些零部件組成，之間的裝配關(guān)系是什么。同時(shí)減速器中包含了軸，齒輪，滾動軸承，鍵，箱體等機(jī)械中的主要零部件，具有一定的代表性。減速器項(xiàng)目的具體實(shí)施過程如表1所示。

3.2 獨(dú)立探索階段

教師布置一個實(shí)際項(xiàng)目讓學(xué)生獨(dú)立探索，在項(xiàng)目進(jìn)行前，教師首先對項(xiàng)目進(jìn)行講解，提出基本方法，基本要點(diǎn)，避免學(xué)生走一些彎路，提高繪圖速度。

由于學(xué)生每個人的能力不同，對于前期的工程制圖，機(jī)械原理等課程的掌握程度也不同，這里采取“分層教學(xué)”的模式。

首先根據(jù)前面減速器的學(xué)習(xí)中掌握學(xué)生對于前期知識的掌握能力，包括讀圖能力，機(jī)械原理等理論知識掌握能力以及軟件的操作熟練程度等。然后對學(xué)生進(jìn)行層次分組，分成A、B、C三個小組。其中，將軟件操作熟練，有較強(qiáng)看圖能力，且有一定機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的學(xué)生分為A組；將軟件操作比較熟練，但看圖能力一般的分為B組；將軟件操作一般，看圖能力也較差的學(xué)生分為C組。而在實(shí)施的過程中，根據(jù)學(xué)生具體的發(fā)展情況可以進(jìn)行調(diào)整。

之后根據(jù)學(xué)生的不同情況，分配不同的項(xiàng)目。A組學(xué)生的項(xiàng)目難度最大；B組次之；C組的難度最小，但這個階段還是主要進(jìn)行三維軟件的學(xué)習(xí)，即根據(jù)二維圖紙來繪制三維模型。而教師在輔導(dǎo)過程中，對于A組和B組的學(xué)生主要指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)和小組成員之間相互討論；對于C組的學(xué)生開始帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)，首先提高軟件操作水平，在學(xué)生掌握軟件之后再培養(yǎng)其自學(xué)能力。

3.3 實(shí)戰(zhàn)演練階段

在教學(xué)實(shí)施過程中，本著教學(xué)中學(xué)生處于主體地位，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)的思想。在這個階段，對于A組和B組的學(xué)生布置的項(xiàng)目不僅僅是根據(jù)二維圖紙來繪制三維模型，在軟件學(xué)習(xí)之外布置機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容，即如何利用三維軟件來進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)。學(xué)生在繪制裝配體的同時(shí)，讓學(xué)生考慮自己去設(shè)計(jì)一個零部件，并且在裝配機(jī)械零件時(shí)發(fā)現(xiàn)問題能夠自主進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)等。這樣不僅使學(xué)生掌握了一門軟件，同時(shí)掌握利用三維軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。而對于C組學(xué)生由于機(jī)械知識比較薄弱，所以項(xiàng)目的選擇還是以軟件學(xué)習(xí)為主。這個階段完全由學(xué)生獨(dú)立完成，小組之間可以相互討論交流，教師只是輔助和引導(dǎo)。

3.4 學(xué)習(xí)評價(jià)

項(xiàng)目完成后，及時(shí)驗(yàn)收和總結(jié)，對大家的項(xiàng)目展開小組討論，以實(shí)際項(xiàng)目的完成情況來評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。

4 結(jié)束語

針對本院在三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程中的弊端，引入項(xiàng)目式教學(xué)方法，在教學(xué)過程中根據(jù)學(xué)生的個體差異采用分層教學(xué)，在項(xiàng)目的分配上盡量滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，解決了有些同學(xué)吃不飽有些同學(xué)消化不了的現(xiàn)象。在學(xué)生掌握三維軟件操作方法的同時(shí)，提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

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