數字化、信息化教學在技工院校機械制圖課程中的應用

趙英 李源 孫美英

摘 要：進行職業教育的信息化建設是教育發展的必然趨勢。本文以技工院校機械制圖課程教學為例，介紹了采用信息化教學與傳統教學方式的不同之處，提出了采用數字化、信息化的教學方式將成為未來教育教學中的主流方式的觀點。

關鍵詞：信息化教學 ? 機械制圖 ? 網絡教學 ? 數字化教學

課 題：本文系山東省技工教育和職業培訓科研立項課題（課題編號：RSJY2019-Y006）研究成果。

在2018年教育部印發的《教育信息化2.0行動計劃》和山東省教育“十三五”規劃的前提要求下，堅持信息技術與教育教學深度融合，構建“互聯網+教育”平臺，建設“網絡化、數字化、職能化、個性化、終身化”教育體系，實現“人人皆學，處處能學，時時可學”的學習型社會是教育發展的必然趨勢。

隨著互聯網和多媒體設備在技工院校的普及，采用數字化、信息化的教學模式可以解決在實際教學中的教學資源匱乏、教學內容抽象、教學場地受限等諸多教學難題，使枯燥的教學變得生動、形象、易于理解，使學生隨時隨地學習成為可能，同時更有利于調動學生學習的積極性和主動性，有利于提升教學效果。以筆者從事的《機械制圖》課程教學為例，數字化、信息化技術的應用極大地改變了傳統的教學模式。

一、以“3D模型”代替實物模型，有助于培養提升學生空間想象能力，提高學習興趣

在多年的傳統教學中，筆者發現最大的難點在于培養和提升學生的空間想象能力。由于教學實物模型少，各種復雜形體的教學只能依靠實物圖、立體圖給學生演示。這些圖示對于幾何體的內外部形狀、結構和投影關系展示得不充分，對如何從二維平面視圖構建三維立體模型也缺乏有效的展示，這些都會導致學生掌握起來困難重重，而“3D建模”有效地緩解了這種教學困境。

“3D建模”通俗來講就是應用三維制作軟件通過虛擬三維空間構建出具有三維數據的模型。筆者在教學中采用已經建好的3D模型，利用多媒體設備或在機房電腦上，對模型可以隨意放大、縮小、截切、旋轉、看剖視圖和透視圖，還可以便捷地導出三視圖。學生可以通過拖動鼠標對模型進行上述操作和觀察，加深了對教學知識的理解。

不僅如此，大部分初學機械制圖課程的學生，完成課后作業也非常困難，久而久之就會跟不上教學進度，產生厭學的情緒。采用“3D建模”教學后，筆者教給學生簡單的“3D建模”方法，學生可以自己建模，通過拉伸、疊加、截切等操作，對從二維線框到三維實體的形成過程有了直觀了解，空間想象能力、作業完成率和正確率、學習機械制圖的興趣都得到提高。

二、以“虛擬仿真技術”模擬演示裝配圖和零件圖中機件的形狀、結構、組裝及運動方式，使教學過程直觀、生動，教學效果大大提升

相較于傳統的機械制圖教學不能清晰地演示機械部件的組裝和運動方式，“虛擬仿真技術”則有效地解決了這個難題。

“虛擬仿真技術”也稱為模擬技術，是通過計算機系統模仿真實系統的技術，具有逼真性和實時交互性。借助“虛擬仿真技術”教學，高清的動畫視頻完美地展示了機械的內、外部結構和組裝、運動方式，教學過程直觀、生動，提高了學生的學習興趣，教學效果大大提升。

三、“微課”應用于教學之中，可以提高學習效率，教學效果好

“微課”是近幾年比較流行，區別于傳統單一資源類型（如教學課件）的新型教學模式。“微課”的核心組成內容是課堂教學視頻（課例片段）。筆者將自己制作的“微課”利用網絡提前發送給學生，有利于他們進行課前預習和課后復習，這些提高了課堂學習效率。

四、用“課件動畫”演示繪制視圖的過程，大大節約了課堂時間

機械制圖這門課程經常是一聽就懂，一做就錯，這是由于學生空間想象能力較弱及對知識掌握不準確所導致的，因此學生要靠大量的練習來提升繪圖、識圖能力，這需要教師用大量時間來指導學生畫圖和答疑。利用“課件動畫”演示繪圖的過程，節省了教師尺規繪圖的時間，教師能有更多時間來指導學生和進行答疑，實現了個性化教學。

五、借助“工廠機加工視頻”，幫助學生理解制圖中的相關知識

在學習機械制圖課程時，學生沒有接觸到實際生產，不了解零部件的作用、工作狀態和加工方法，對制圖中的一些規定和畫法不太理解，很難確定一個比較合理的表達方案。以繪制軸類零件為例，學生不了解軸類零件的作用和加工狀況，就無法正確地選擇主視圖和其他視圖;不了解加工過程，就不理解基準的作用和合理標注尺寸的原則;不了解加工方法，就不理解零件上的各種工藝結構。筆者借助“工廠機加工視頻”進行教學，向學生展示了零部件的制造過程和用途，使他們理解了繪圖的相關規定和繪圖方法，并逐漸喜歡上了繪圖。

六、利用“移動教學平臺”和“網絡慕課”教學，提高了學生學習的積極性和主動性

技工院校的學生，處在青春叛逆期，學習主動性不強，如果以他們喜歡的方式學習，就能有效改變這種狀態，學習效果就會事半功倍。“移動教學”“網絡慕課”是目前很多年輕人喜歡的網絡在線學習的方式。

“移動教學”具有豐富的數字化、信息化教學資源，需要有一個開放的教學共享平臺支撐。目前，筆者學院引入了北京中唐方德科技有限公司的移動教學系統，利用這個教學系統，教師可以進行課程數字化資源開發，在教學平臺的“教師端”完成教學計劃制訂、備課、授課、師生互動、答疑、布置作業、作業批改等多個教學環節;學生可以利用“學生端”通過手機APP完成簽到、預習、學習、提問、互動練習、上交作業、教師評價和自測等多個學習環節。

教師還可以引導學生借助互聯網進行在線學習，即利用各種“網絡慕課”的平臺自己注冊，自主學習。以嗶哩嗶哩視頻網站（以下簡稱“B站”）為例， 2018年11月，在北京舉辦的第六屆中國網絡視聽大會上，“B站”董事長兼CEO陳睿講到，2018年B站有146萬小時、103萬次的學習和寫作業類直播，掀起了一股直播學習的熱潮。筆者在B站上搜索發現機械制圖也有系列的視頻教程。

據筆者了解，美國作為信息化的發源地，非常重視信息化在教育教學領域的應用，美國職業教育的信息化發展水平表現在網絡資源和功能的充分開發上。美國職業教育的網絡資源非常豐富，教師和學生都能通過網絡獲得豐富的教育教學資源。

與發達國家相比，制約我國教育教學信息化發展的主要因素不是硬件設備的不足，而是各種數字化、信息化教學資源的匱乏。以《機械制圖》教學為例，需要利用AUTOCAD來繪制各種平面圖形;利用AUTOCAD和SKETCHUP軟件來進行簡單的3D建模;利用INVENTOR、SOLIDWORKS、3DMAX制作復雜零件和機構的模型、動畫并進行渲染;利用CAMTASIA等錄屏軟件進行微課制作;利用PREMIERE和AFTER EFFECT軟件進行虛擬仿真視頻的制作;還要有能采用上述數字教學資源的移動教學平臺和網絡教學系統等。

綜上所述，智能手機、ipad、手提電腦等移動設備在校園中的普及使網絡在線學習成為可能，數字化、信息化的教學方式必然會成為未來教育教學的主流方式。作為技工院校的一線教師，應盡快適應新的教學模式和教學方法的轉變，積極掌握各種信息化技術，制作出更多、更好的數字化教學資源，為職業教育事業做出自己的貢獻。

參考文獻：

[1] 方毅.信息化對技工教育的影響[D].中國職協2013年度優秀科研成果獲獎論文集（下冊），2013.

[2] 胡永斌，龍陶陶.美國基礎教育信息化的現狀和啟示[J].中國電化教育，2017（3）.

[3] 徐國慶.中美職業教育信息化發展水平比較研究[J]. ?教育科學，2011（4）.

（作者單位：濟南市技師學院）