融合Inventor三維技術的高職《機械制圖》立體化教材建設研究

王清

摘 要：本文重點介紹了《機械制圖》立體化教材的特點、三維軟件的作用和立體化教材的建設思路。提出對接企業崗位能力需求，將inventor三維軟件學習融入教學，以二維碼形式鏈接各種信息化資源，編寫一整套立體化教材，覆蓋整個教學過程，提升學生學習積極性，化解學習中的重難點。

關鍵詞：機械制圖 立體化教材 Inventor

1 機械制圖立體化教材建設背景

近些年，國家大力發展高職教育，高職院校已成為國家教育的重要組成部分，也成為為社會、企業輸送應用型專業技能人才的重要部門。同時，由于高職院校招生規模不斷擴大，學生的成績普遍不高，學習基礎和自覺性普遍較差，如何保證教學質量的不降反升，是擺在所有高職院校面前的一個難題。

2019年國家提出要“建設一大批國家規劃教材，并倡導使用新型教材配套開發信息化教材資源，以適應‘互聯網+職業教育’的發展需求”。并提倡運用現代化技術，把各種互相聯系的信息化資源有機整合，形成“立體化教材”，為學校提供一套整體解決方案。

高職院校《機械制圖》課程是一門專業基礎課，為學生后續課程的學習以及將來就業有著重要作用。而《機械制圖》立體化教材的研究和應用，能極大地提升教學質量。

2 高職教育《機械制圖》的現狀

目前市場上的高職教材五花八門，種類較多，但質量參差不齊，高質量的高職教材更是缺乏。總的來說，具有以下幾個問題：

2.1 紙質教材的不足

雖然現在的教材對圖形繪制的步驟進行了詳細講解，但文字說明較多，步驟枯燥較難理解，加上高職學生本身學習能力和動力有所欠缺，導致學生學習起來較為吃力。此外，現在的教材雖然加入了大量模型圖片，在一定程度上能提升學生的空間想象力。但二維的圖片在三維結構的表達上還是有所不足，導致學生對復雜零件的立體結構還是難以理解。

2.2 信息化資源的不足

現在大部分的教材都配有PPT和一定數量的動畫，能提高教師授課的生動性、直觀性。但問題也是有的。首先，PPT的動畫對于機械圖形的繪制過程并不能清楚地表達出來，學生不懂的難點還是難點。其次，PPT和動畫基本上都在隨書附贈的光盤里，或者需要網上下載，使用過程較為繁瑣[1]。造成只有教師能靈活應用，學生大概率不會使用。而且PPT需要電腦才能正常使用，而學生更習慣使用手機。所以這些信息化資源的利用率并不高。

2.3 應用軟件的不足

很多學校都將Auto CAD軟件的學習作為學習機械制圖的一門輔助課程。Auto CAD軟件在以前確實廣泛應用于制造業，但筆者通過走訪調研發現，隨著科技的不斷進步，現在的企業都用三維軟件來設計機械零部件，再直接導出二維工程圖，只會用Auto CAD軟件對工程圖進行簡單地修改。所以，現在二維CAD軟件運用得并不多，反而是三維軟件開始大規模運用。

3 立體化教材的特點

3.1 立體化教材是一體化完整的教學資源

立體化教材的形式包含紙質教材、習題集、電子教案、PPT、習題庫、試題庫，其中載體包含有文字、圖片、3D立體圖形、動畫、音頻、視頻等，形成了從教師端到學生端的全覆蓋，從課前預習、課中學習、課后練習以及拓展的全覆蓋，做到了信息全方位的融合，教與學全方位的相互融合，形成了立體化的教學體系。

3.2 立體化教材能更有利于學生學習

傳統教材以文字+圖片形式講解，枯燥且難懂。而立體化教材能把動畫、微課視頻、3D立體圖形等以二維碼的形式鏈接到紙質課本的每個知識點上，不但能更生動、直觀地講解知識，將零部件的結構形狀、工作原理、裝配拆卸過程可視化，也能讓學生直觀地了解每一步作圖步驟，能更好的提高學生的讀圖、繪圖能力。

3.3 立體化教材有利于激發學生學習的積極性

傳統教材形式單一、內容局限，教師多以課堂講授為主，學生處于被動地位。而立體化教材不但優化了教師“教”的方面，更加強了學生“學”的方面。教材上鏈接了動畫、視頻等信息化資源，還有本校建設的國家級教學資源庫里豐富的教學資源，可以讓學生通過手機隨時隨地學習[2]，利用碎片化時間，打破時間和空間的限制。教師的上課形式，也由原來的當面講授變為線上、線下相互結合的互動式交流，能大幅度調動學生的積極性、主動性，從而提高教學質量。

4 inventor三維軟件的融入

4.1 對接企業崗位能力需求

高職院校培養的是技能型人才，要求學生畢業后能直接進入企業工作，因此學生的培養方案需直接對接企業崗位所需求的能力。筆者通過調研走訪，發現高職院校機械類專業的學生，畢業后大多從事一線加工、生產、裝配、質檢、檢修等工作。而這類型工作基本上不需要手工繪圖，只需要能正確識讀零件圖和裝配圖就可以了。因此，識讀零件圖、裝配圖作為學生培養的首要能力。

筆者又調查到，有一部分學生在校期間通過成人高考能取得本科學歷，有一部分學生畢業后會專升本，進入本科學習。本科學歷的學生畢業后有可能進入企業的技術員等崗位。另有一部分學生在企業工作后通過自身努力，職位會得到升遷，大概率也會進入技術員崗位。而技術員崗位通常負責產品的研發、升級等工作，需要運用三維軟件來設計機械零部件。因此，三維軟件的使用，以及出二維工程圖的能力作為培養學生的第二種能力，也是符合他們職業發展方向的能力。

傳統的機械制圖教學中，重點培養的是手工繪圖的能力，再輔以Auto CAD二維軟件的學習，筆者發現這已不符合現代企業的要求。因此，筆者決定弱化手工繪圖和二維CAD軟件的學習，轉而強調讀圖和三維軟件的學習。

4.2 提升學生學習興趣

傳統的制圖是以手工繪圖為主，方式單一內容枯燥，學生的學習興趣受到一定程度的影響。而應用三維軟件建模，生動有趣，能大幅提升學生的學習興趣。

4.3 解決教學中的難點問題

學生在學習機械制圖中最大的難點，就是空間想象力不夠，想象不出復雜機件的結構。而三維軟件的應用，直接建模出三維結構，并且可以旋轉、剖切，能大幅度提升學生的空間想象力，解決學習中的難點問題。

4.4 三維軟件的選擇

現在國內流行的三維設計軟件有很多種，比如solidworks、proe、catia、中望3D、inventor等，各有各的優勢。其中inventor軟件應用廣泛，與Auto CAD軟件是同一家母公司，三維與二維能無縫對接，加上國家、省市都在舉辦CAD機械設計技能大賽，主要的參賽軟件就是inventor，所以筆者選擇inventor軟件。

5 構建立體化教材的思路

5.1 進行整體設計

在進行職業能力分析的基礎上，結合學生情況分析、行業調研、學校資源等，課程團隊認真討論，重新制定出符合高職特色的《機械制圖》課程標準。再重構教學內容，選取數個企業中的典型工作任務為項目[3]，確定職業能力，設計教學項目單元、教學目標、教學內容、實施方法、課后練習、課后拓展等。

5.2 編寫立體化教材

立體化教材不僅包含傳統的紙質教材和紙質練習冊，還包括編寫電子教案、授課PPT，制作三維立體模型、工作原理動畫、三維建模微課視頻，完善國家級教學資源庫中的多媒體資料、課前預習、課后拓展、項目討論、項目考核等內容。

立體化教材需要將上面眾多的資源有機地結合在一起，以紙質教材、紙質習題集為載體，并將國家級教學資源庫中的內容以及其他的教學資源適當鏈接到教材和習題集上。比如可在復雜機件上鏈接3D模型二維碼，以旋轉、翻轉、剖切等方式，對三維模型進行多角度、全方位展示，完美地表達機件的立體化結構，提升學生的空間想象力;在工作原理處鏈接動畫視頻，生動直觀地表達機械的運動情況，通過透視看到機械內部的結構，快速掌握工作原理;在三維建模處鏈接微課視頻，清晰地表達三維建模的每一個步驟;在每個項目后鏈接課后討論，讓學生進入網絡互動平臺互相討論，向老師提出問題，以此解答疑惑;鏈接課后拓展，供學有余力的學生進行更深一步的學習;鏈接項目考核，及時檢測學生的學習效果，第一時間掌握學生的學習情況，為下個項目教學的調整提供依據。

5.3 教材評測

通過使用和學生反饋，發現教材中的不足，不斷進行修改和完善。

6 結語

融合Inventor三維技術的高職《機械制圖》立體化教材突出以學生為主體，圍繞職業能力需求和職業能力提升來進行整體規劃設計，形成一整套立體化教材體系，徹底改變了傳統《機械制圖》課程的教學內容、教學方法和教學手段，更符合現代高職院校對技能型人才的培養需求。

當然，我們也應該看到，一套優秀的立體化教材不是一蹴而就的，需要課程團隊在實踐中不斷地革新思想，更新和完善課程教材。

參考文獻：

[1]薛立華，肖銀玲，王丹虹.制圖新形態教材研發的探索與實踐[J].圖學學報，2018，（39）：24-25.

[2]薛勝蘭.智能手機融入課堂教學的應用研究[J].電化教育研究，2018，（01）：44-45.

[3]高美麗.淺談項目引領，任務驅動的教學模式在機械制圖教學中的應用[J].職業，2016，（17）：86-87.