智慧教室條件下機械識圖繪圖課程教學設計

王艷 黃海英 曹洪娜 程兆剛 孫立明

摘? 要? 機械識圖繪圖課程主要培養學員機械圖樣的識讀與表達能力、圖學思維與空間想象能力以及具有依據機械圖樣開展裝備應用維護和管理的能力。智慧教室中先進的技術條件為課程教學模式、教學方法、教學手段的更新創造了條件。主要研究如何在智慧教室條件下落實以能力培養為導向的機械識圖繪圖課程教學設計，增強課程教學效果。

關鍵詞? 智慧教室；機械識圖繪圖；教學設計；課程思政

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）24-0037-04

0? 引言

機械識圖繪圖是軍士職業技術教育的任職基礎必修課程，主要研究機械圖樣的表達與理解，為專業課程筑牢圖樣識讀與繪制的基礎，為裝備的使用、維修提供由圖識裝的能力支撐。機械識圖繪圖課程教學過程中以識圖與畫圖訓練為核心，培養學員的空間想象和空間思維能力，提高機械形體繪圖和讀圖能力，強化創新性形象思維能力。目前，為了提升學員的識圖繪圖能力，軍地高校圖學類課程教員一般是運用模型、零部件等實物教具以及多媒體課件、三維建模軟件增強教學的直觀性、形象性，幫助學員快速建立空間想象力。隨著智慧教學環境的發展，智慧教室的硬軟件功能可以為二維平面圖形與三維空間形體的轉換搭建更好的橋梁，提供更加形象生動的感官刺激，進行多角度全方位的形體展示和形式豐富、便捷高效的教學活動[1]。因此，在智慧教室條件下進行機械識圖繪圖課程教學設計，對增強教學效果具有一定的促進作用[2]。

1? 教學目標

機械識圖繪圖課程融知識傳授、能力培養、素質教育于一體，教學目標包括三個層面。

1.1? 知識目標

理解圖形表達的基本原理，熟悉機械制圖的國家標準，掌握閱讀、繪制機械圖樣的基本方法和計算機制圖技術。

1.2? 能力目標

能夠實現空間三維形體與平面二維圖形之間的相互轉換，能夠識讀機械圖樣，具有依據機械圖樣開展裝備運用維護和管理的能力。

1.3? 素質目標

具備運用形象思維解決實際問題的工程素質；養成遵守規章、嚴謹細致的工作作風；傳承精益求精、一絲不茍的工匠精神；增強文化自信，強化使命擔當。

2? 學情分析

2022年春季學期機械識圖繪圖課程的授課對象是2021級近機類某專業的軍士學員。課程組基于智慧教室的投票、選擇等功能進行問卷調查和空間想象能力測試，依據智慧教學系統的數據統計和分析結果進行學情分析。大多數學員是高中或中專文化程度，少數為大學程度。

在知識基礎方面，所有學員在中學階段學習過三視圖的基本知識，28%的學員有圖學課程的學習經歷。

在學習特點方面，所有學員具備裝備背景和實踐經驗，具有較強的動手實踐能力；86%的學員學習目的明確，知道機械圖樣對崗位任職有極大的助力作用，對學習本課程有較強的興趣；但是，學員的空間想象能力參差不齊，65%的學員圖物轉化能力較弱。

在認知能力方面，通過入學后第一學期對各門課程的學習，超過70%的學員認識到自己的文化基礎不夠扎實，認知理解能力不強，對于理論教學內容的理解和掌握略感吃力。

3? 內容設計

機械識圖繪圖課程教學內容緊貼軍士職業崗位任職需求，強化專業背景，突出學員主體，根據學情分析，教學內容設計揚長避短，對于理論教學的內容和難度以“實用為主，夠用為度”，強化理論教學內容的基礎性，兼顧系統性；對于專業技能的培訓力度，以裝備中的典型零部件作為教學實例，突出應用性。

3.1? 構建模塊化內容體系

課程以機械識圖繪圖基本知識為載體，以識圖與畫圖訓練為核心，以形體表達與機械圖樣識讀為主線，構建“6+1”模塊化課程內容體系，即投影基礎、組合體、軸測圖、機件常用表達方法、標準件、機械圖樣模塊和計算機繪圖模塊，如圖1所示。全程貫徹課程思政要求，有機融入思政元素，充分發揮任職基礎課程育人功能。

3.2? 突出重點難點

組合體、機件常用的表達方法和機械圖樣與專業任職能力聯系更為緊密，為教學重點內容；讀組合體視圖、各種表達方法的綜合運用以及零件圖和裝配圖的識讀，對空間想象力、綜合運用能力要求更高，為教學難點內容，如圖2所示。

3.3? 注重動態更新

3.3.1? 新知識

新增計算機繪圖模塊，將圖學知識與信息技術相結合，使學員掌握快速高效的先進制圖技術，為學員進行科技作品設計、3D打印制作等課外研學活動奠定基礎。

3.3.2? 新教材

選用2021年全國職業教育精品教材《機械制圖》第四版。為了彌補地方教材“軍味”不濃的劣勢，課程組自編以裝備為背景的機械識圖繪圖輔助教材。

3.3.3? 新案例

及時更新課程教學中的案例圖例，將裝備零部件適當簡化后作為教學案例；將國家級大學生科技競賽一等獎作品“直升機應急逃生系統”“調幅式安全鋸”等零部件圖樣規范化后作為訓練圖例，以激發學員學習興趣，增強實踐和創新意識。

4? 實施策略

結合學情分析，根據教學內容設計，基于智慧教室條件，教學過程中采用方法講練結合、手段虛實結合、評價全程考核、思政有機融合四大策略。

4.1? 在教學方法上采用講練結合策略

根據學員文化基礎不夠扎實，認知理解能力不強的學情，在教學過程中采用講練結合的策略。通過“講”學習知識，掌握方法；通過“練”促進思考，鞏固所學。

在“講”這一教學環節，多媒體課堂教學時，教員一般通過將PPT課件投影的方式進行授課，雖然相對于傳統的“板書+掛圖+實物模型”式教學課堂效率更高，但是在許多方面仍然有很大的局限性。比如在培養學員空間想象力的過程中，如何建立二維平面圖形和三維空間形體之間的聯系是需要解決的關鍵問題。而借助三維建模軟件建立虛擬仿真模型結合三視圖進行講解是教員的常用做法。為了在建模軟件中全方位多角度地展示虛擬仿真模型，教員需要在PPT課件和建模軟件之間進行多次切換，空間想象力較弱的學員不能直觀地將三視圖與仿真模型進行比對，抓住它們之間的聯系。智慧教室的雙屏教學功能，使教員在講課的時候既可以實現“課件+板書”的傳統模式授課，又可以支持“課件+三維建模軟件”的雙線教學功能，對幫助學員建立圖物聯系起到促進作用[3]，如圖3所示。

“講練結合”的“練”這一教學活動直接影響課堂教學的效果和質量。在“練”的教學環節，一般的做法是教員布置一些補圖補線的練習題，在課堂上留出一定的時間讓學員練習實踐；教員巡視指導，針對發現的問題在課上進行總結講評。這樣的課堂練習便于學員消化所學知識，有利于教員及時發現問題并當堂解決，但是這種“練”的形式比較單一，教員無法從整體上把握全班學員的學習情況。而智慧教室可以有效地解決這一教學問題。在課堂教學“練”的這一環節，智慧教室以豐富多樣的練習形式激發學員的練習熱情，以高效的數據統計為教員對學習效果的評價提供依據。在智慧教室條件下，“練”這一教學活動包括選擇、投票、搶答、分組討論、截屏互動、學員互評等多種練習方式，可以極大地活躍課堂氛圍，增強練習效果[4]。智慧教學系統對學員練的過程、結果等進行全面的數據采集及分析，且練習結束即能實時反饋，使教員的教學更有的放矢。

4.2? 在教學手段上采用圖、物、仿真虛實結合策略

針對部分學員認知理解能力和空間想象能力不強的問題，充分運用將模型、仿真軟件與圖形相結合的教學手段，以增強教學的直觀性。學校制圖專修室、模型室有大量的示教模型、可分解模型及產品級的裝配實體等模型；建成的專用智慧教室，自主研發的App教學平臺，擁有大量的虛擬仿真模型；虛擬現實實踐教學系統將現代信息技術與教學完美融合，使學員能沉浸式體驗零部件裝配、組合體構型等教學內容。

智慧教室中的虛擬仿真模型可與學員進行交互式的展示教學，相比傳統多媒體教學的圖片、視頻、動畫、Flash等素材，對學員有更大的吸引力。交互式模型可以多角度全方位展示零部件內部結構，揭示裝配體工作原理，便于學員理解教員講解的知識內容。針對課程教材中的實例，將每個組合體、零部件模型生成二維碼（圖4），學員需要時，可利用手機掃碼，通過觸摸手機屏幕旋轉、縮放結構模型，觀看工作原理及操作過程，拓展學習的時間和空間。虛實結合的教學手段在抽象與形象、平面與立體之間架起一座橋梁，對于培養學員的空間想象能力大有裨益，便于學員突破難點，理解掌握所學知識。

4.3? 在考核評價上采用形成性考核與終結性考核相結合的全程考核策略

形成性考核占總成績的30%，包括課堂表現、作業情況、測驗情況、實踐情況等，如圖5所示。終結性考核占總成績的70%，采取題庫抽題、閉卷考試的方式進行。通過采用智慧教學系統，使教學全過程的信息得以采集，使形成性考核評價有據可循，實現教學過程的可追溯。

4.4? 在課程思政上精選案例與教學內容有機融合

精選課程思政案例，在教學過程中自然結合、有機融入。通過理論教學與實踐教學相結合，培養學員精益求精、一絲不茍的工匠精神；通過課程教學與專業實踐、競賽活動相結合，樹立科技強國興軍的使命擔當；通過傳統文化與教學內容相結

合，增強文化自信、民族自豪感。例如：在軸測圖課堂教學中，將中國傳統文化中所蘊含的思維智慧融入軸測圖的繪制過程，達到育文和育德相結合的思政教學目標；在讀組合體視圖的課堂教學中，選用優秀畢業學員的裝備創新成果，簡化后，作為讀圖模型，讓模型有故事，讓“有故事”的學員影響和激勵新學員，將思政融入課堂，讓學員心有所向。

5? 結束語

通過2022年春季學期兩個班次的智慧教室教學試點工作來看，智慧教室利用先進的信息化技術、硬軟件設備，為課堂教學活動提供了更多的便利與手段，提升了教學效率和質量。從學員的反映來看，他們更喜歡在智慧教室環境下學習課程，認為智慧教學條件下更易激發學習興趣，更易理解教學內容。從參加考核的六個班次成績來看，智慧教室試點教學班次成績位于前列。后續，機械識圖繪圖課程教學團隊將加強智慧教學環境下的課程設計，對智慧教室進行特色化設計，融入機械識圖繪圖課程元素，嵌入零部件AR（增強現實）模型、精準作圖軟件等課程個性化軟件，以智慧教室的先進教學功能實現學員快速準確地理解教學內容，提升學員的空間想象力、形象思維能力。

參考文獻

[1] 李海勝，姚存治，劉開茗，等.智慧教室的設計與其對教學的影響探究[J].科技視界，2020（20）：38-40.

[2] 李茹，魯明亮，馬麗娟.基于智慧教室的高職物理教學的實踐研究[J].職業教育，2020，19（3）：37-39.

[3] 張凱，楊再明，呂戀生，等.雙屏智慧教室的建設與實踐探究[J].中國教育信息化，2021（5）：91-96.

[4] 崔璐.智慧教室課堂互動策略研究[D].武漢：華中師范大學，2018.

作者：王艷、曹洪娜，陸軍工程大學石家莊校區，講師，研究方向為工程圖學；黃海英、程兆剛、孫立明，陸軍工程大學石家莊校區，副教授，研究方向為工程圖學（050000）。