基于MOOC的機械制圖課程混合式 教學改革研究與實踐

萬 浩 趙振江 王 健 李 楊 許 勝 沈春龍

（泰州學院 船舶與機電工程學院，泰州 225300）

機械圖樣作為工程界的技術語言，在現代工業生產中被用來表達工程人員的設計意圖，反映機器零部件的工作原理、結構形狀、尺寸大小和技術要求等，使加工生產部門能夠加工出符合設計要求的產品。畫法幾何及機械制圖是機械類專業的一門基礎課程，其中畫法幾何部分是研究用投影法圖示空間形體和圖解空間幾何問題的基礎理論和方法，機械制圖部分介紹制圖基本知識，是用投影圖表達物體內外結構、形狀及大小的基本繪圖方法，根據投影圖想象出物體的空間結構。課程主要介紹機械制圖相關的國家標準和規范、投影法原理、機械零件的視圖表達及裝配圖的繪制要求等內容，從畫法幾何、機械制圖和計算機繪圖3個方面培養學生的空間邏輯思維能力、抽象思維能力和多向思維能力等，養成自我分析、解決工程問題的意識和認真、嚴謹、務實的工作態度。

1 課程任務與目標

本課程是一門既有系統理論又有較強實踐性的學科基礎課程，是學習其他機械類課程的基礎。通過學習本課程，學生可以了解機械制圖相關的國家標準和規范，獲得查閱相關標準和規范的能力，掌握基本投影理論，并能夠使用投影的方法解決空間幾何問題，培養自身的空間思維能力，并形成繪制和閱讀機械圖樣的能力。在此基礎上，學生需了解計算機造型技術的基本原理，掌握計算機造型設計和形體表達的方法，能夠熟練運用計算機繪圖軟件（如SolidWorks軟件）進行機件三維設計和工程圖樣繪制，培養自身的創新能力、研究能力以及團隊協作能力。

培養學生的空間思維能力是本課程的首要任務。在實際工程設計過程中，設計人員需要靈活、準確地實現二維圖紙與三維實體的轉換。既能夠將三維機件實體用一組視圖表達出來，也能在看到機件圖紙時想象出其空間結構。但是，在傳統的授課模式下，部分學生的空間思維能力沒有得到有效的培養與訓練，主要體現在缺失讀圖和繪圖能力。對于一門利用視圖來表達空間形體的課程，空間思維能力的訓練應貫穿機械制圖課程全過程，是本課程教學的核心任務與難點。因而，如何在課程中充分開發、培養與強化學生的空間思維能力，需要進一步研究與思考[1-2]。借助混合式課程教學改革，結合豐富的MOOC平臺教學資源，將工程圖學知識與工業常用設計軟件有機聯系起來，再基于任務驅動教學法，本文設計了一套具有較強實踐性的工科專業適用的授課模式[3-4]。

2 混合式教改模式及特色

本授課模式的主要教學環節包括教師課堂講授、學生MOOC線上學習、學生課后復習與作業及上機實踐、教師課堂作業評講與建模操作示范、學生再次實踐加強理解與鞏固。其中，課堂講授以講解方法為主，運用教學模型和多媒體等進行直觀教學，增強學生感性和理性認識能力。為達到實踐性和應用性的教學目的，要求安排一定量的SolidWorks建模設計和相配套習題。相關的MOOC課程作為課堂教學的補充，需抓住實際應用中的重點問題，分析講解透徹，力求進一步提高學生的讀圖和繪圖能力，以有效提高學生的機械制圖能力[1-4]。在實踐及練習過程中遇到的問題，學生可以通過線上MOOC課程有針對性地補充相關制圖及操作知識，培養對所學知識的應用能力和創新思維能力。基于MOOC的機械制圖課程混合式教學流程如圖1所示。

圖1 基于MOOC的機械制圖課程混合式教學流程

本授課模式的特色及創新之處在于利用線上豐富的MOOC資源，學生課前預習、課后回顧，線下教師再針對學生自學過程中遇到的重點、難點和疑點進一步解讀。它不再將課堂作為教師授課的場所，而是將課堂作為學生學習、交流和展示作品的平臺，并講授重點、難點知識系統，幫助學生更好地理解與吸收。利用專業工程制圖軟件SolidWorks，將工程制圖理論知識與實際生產緊密聯系起來，在設計和實踐的過程中培養學生的空間思維轉換能力、繪制和閱讀工程圖樣的能力、工程設計能力和計算機繪圖能力。近一年的教學實踐顯示，本項教學改革已取得初步成效，極大地提高了學習效率。例如，一些男同學對槍械感興趣，利用SolidWorks軟件進行了槍械的三維建模。這一過程不但涉及對工程圖紙的閱讀與理解能力，還涉及空間思維轉換能力、工程設計能力和計算機繪圖能力，有效提高了學生的專業能力。學生利用SolidWorks軟件根據工程圖紙進行設計、建模及裝配，拇指琴三維模型和M4步槍三維模型分別如圖2和圖3所示。在該槍械的設計裝配過程中已涉及第二學期機械制圖部分的專業知識，而學生已經自主學習并應用，可見本授課模式可有效提高學生的自主學習能力。

圖2 SolidWorks三維建模下的拇指琴

圖3 SolidWorks軟件三維建模下的M4步槍

本授課模式將繼續推進線上線下混合式教學改革，以進一步調動學生的學習熱情，針對學生的興趣點因材施教，靈活布置任務，提高學生的學習熱情。泰州學院以“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽和華東區大學生CAD應用技能競賽等各類比賽為契機，積極參與，加深了同學間的交流，深化了對各知識點的學習，進一步激發了學習熱情，提高了工程繪圖能力。

3 結語

基于MOOC平臺對機械制圖課程進行混合式教學改革，融合線上、線下兩種教學模式的優點，構建高效、優質的課程教學。實踐表明，將MOOC課程作為課堂教學的補充，有利于教師抓住學生學習過程中遇到的難點問題，構建高效高質課堂，培養學生的應用能力和創新思維能力。