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摘要：為較好地適應市場就業需求，提高學生的學習興趣，培養學生的實踐能力和創新能力，本文在分析機械CAD教學現狀的基礎上，引入情境教學法，通過改革教學內容創建情境主題、教學手段多樣化應用展示情境、教學環節多元化深入情境、反饋情境及改革成績考核評價體系等方面，探討情境教學下機械cad教學改革的模式，經實踐并取得了較好效果。
關鍵詞：機械CAD；情境教學法；教學改革
0引言
產品設計是制造業的靈魂，設計師可以靈活運用CAD軟件將自己的想法表達出來，并對設計結果實時地修改更新優化。為適用機械相關企事業單位的人才需求形勢，機械CAD的教學不僅要訓練學生應用計算機輔助繪圖軟件繪制工程圖樣，同時要培養學生的創造力，能夠將最初的設想構思通過CAD展現出來，對其進行教學改革必將受到更多高校的關注與重視。情境教學法是指在教學過程中，教師根據教學內容和學生特點，創設與教學內容相近的教學情境，生動形象地展示教學內容，引導學生積極參與教學活動，從而引發學生態度體驗，提高學習興趣，并激發學生的主體作用，積極主動建構知識，有效提高教學效果的教學與教學方法的總稱。心理學認為，創設情境通過視覺、聽覺及觸覺產生的形象與特定的知識結合，從而激發學生學習興趣、活躍思維和強化記憶，可以更加有效地提高教學效果。本文從機械類專業特征出發，結合學生就業方向，在課程設置、教學內容、教學模式和考核方法等方面把握“應用性、創新性”這一大方向，轉變傳統教學模式，探討將情境教學法運用到機械CAD教學改革實踐，以期突破有限的課堂時空限制，不僅強化實踐環節，以求理論學習與提高技能相結合，同時注重協作交流能力和創新能力的培養，使學生更好地應用CAD解決實際問題，滿足市場對人才的要求，從而具備更強的市場競爭能力。
1現狀分析
隨著制造業信息化的發展，國內高校的工科都不同程度地開設了CAD課程，但作為先進制造業的培訓基地，機械CAD教學中還存在著一些不足。1）教學內容方面。機械CAD一般沒有統一的教材，由任課老師選用。一些學校CAD教學仍以二維繪制為主，三維設計基本上是采用AutoCAD軟件的實體建模功能，建立的三維模型可視化程度不高，不是基于特征的參數化建模，不能進行編輯，更不能把圖形以外的數據進行分析，另外學生畢業后進入制造業的企事業單位也很少采用AutoCAD建立三維模型。2）二維繪圖和三維建模融合不足。人類的設計構思都是從立體開始，設計制造出的產品也是立體的。雖然很多高校目前CAD的教學過程中有三維軟件講授，但是整個教學過程幾乎都是先講二維AutoCAD軟件，再講三維軟件如：SolidWorks、UG、Creo等，二維圖紙和三維模型設計脫節，學生學了三維軟件后常常會忘記零部件二維圖紙的規范性和標準。3）教學模式單一。目前機械CAD的教學方法，很多情況下，都是教師先講授、演示命令，然后學生操作，教師是整個過程的主角，學生只是被動的接受知識，學生沒有被充分的調動主動性，同時由于命令復雜許多學生容易忘記命令和操作步驟，造成學習興趣度下降，教學效果并不理想。傳統的教學模式并沒有突出機械CAD實踐性強的特點，無法使學生感到學以致用，無法觸發學生的創新動力，降低了學生學習興趣。
2情境教學法與機械CAD教學的契合點
機械類專業具有顯著的工程特點，要培養適合社會發展需求的應用開發型人才，培養的學生要具有創造思維和實踐能力，從思維方式來講是培養學生的形象思維和理論邏輯的抽象思維，這與情境教學法中創設形象的情境展示具有一致性。在機械CAD教學中采用情境教學法，能使學生的認知和意識活動都處于活躍狀態，全身心投入學習，有利于促進學生能力的發展。在專業能力培養過程中，涉及到自然、政治、經濟、管理、技術與藝術等多個學科領域，培養的學生不僅需要專業知識也需要與其他人員的協作和交流。運用情境教學法模擬工作過程的多方協作，使學生在學習過程中可以有效地結合專業知識，體驗與強化專業交流，并且有助于培養學生的團結協作意識和合作能力。機械CAD是工程制圖課程的延伸，要求學生既要掌握機械制圖相關規定及其繪制，又要學會熟練使用計算機軟件輔助繪圖等。培養的學生在設計過程中運用專業知識、發現問題、分析問題、提出獨立見解和提高創新能力，是教學是否成功的關鍵。如果將機械CAD與工作實踐相脫離，就很難培養社會需要的人才。因此，在教學過程中通過多種教學方法和教學環節的設定將產品設計情境融入到教學內容中，在產品設計實踐中學習CAD，在學習中理解產品的設計實踐，有助于強化學生對基礎知識和基本技能的掌握，更有利于培養出理論和實踐層面均出色并能滿足社會需要的復合型、創新型人才。
3機械CAD情境教學下的改革實踐
進行機械CAD改革的目標是培養學生靈活運用CAD軟件，將自己的想法規范性表達出來，滿足社會對機械類人才的需求。情境教學法在機械CAD課程的教學改革實踐，是以學生為主體，教師僅扮演組織者的角色，極大限度地激發學生學習興趣，啟發學生思維，突出機械CAD實踐性強的特點，強調知識獲取不僅來源于課本更來源于實踐，更加注重協作交流能力的培養。具體的教學實踐如下。
3．1改革教學內容創建情境教學主題
創建情境首先要創建適合教學的情境主題，要符合專業培養目標及課程教學大綱要求，根據浙江農林大學培養目標將學校的機械CAD課程進行如圖1所示的教學情境模塊，形成情境主題模塊化體系。情境主題的設計要體現培養學生創新能力的漸進式過程，教學內容上以企業的實際設計案例為參考，結合校內各類機械大賽，由較為形象的三維作品展示開始，根據教學內容要求提煉和整理三維模型，接著講授三維數字化幾何模型的創建過程，再到二維圖紙的規范化、標準化繪制，引導學生在產品的創作設計情境中掌握和靈活運用軟件。要保證情境教學法在課程中的應用，教師需要收集一些設計作品的圖片、視頻、三維模型和二維零部件圖等。作品的確定要遵循以下幾個原則：針對性、誘導性、適度性、梯度性、新異性，即要設計提出專業知識針對性強，對學生具有誘惑力，難易適度，循序漸進，且新穎生動的作品。浙江農林大學主要是結合機械工訓大賽、機械設計大賽和機器人大賽等主題作品，創設情境，如自行走機器人底盤、機器人的抓取手臂、無碳小車等，讓學生對該課程和機械專業充滿興趣，為今后的畢業設計和工作奠定基礎。
3．2教學手段多樣化應用展示情境
運用多樣化教學手段展示情境環節，一個關鍵環節是要交互，“教師—學生”“學生—學生”之間的交互，學生要敢于創新，說出自己的想法，敢于提出問題，在問答中，作圖建模能力自然而然就會提高。
3．2．1機房教學
在以現代信息技術為特點的教學模式的基礎上，充分發揮多媒體的作用。為創造良好的情境教學環境和學習氛圍，機械CAD課程全部安排在機房授課，每人一臺電腦。借助“極域課堂管理系統軟件”既可以將一些優秀的3D作品展示給學生，也可以實時監測學生的電腦，學生可以針對一些感興趣的案例或者有疑問的地方及時提問，在問答中對軟件操作和設計作品進行深入和擴展理解，易于產生新的知識點。
3．2．2角色轉換
圍繞情境主題，模擬實際工作過程中的案例討論實際情境，老師扮演好引導者角色，讓學生主動運用所學知識對案例展開討論與分析，并設有提問和答辯過程，從模擬實際情境中引導學生從知識學習到能力培養，有效培養知識應用的靈活性、應變性和表現力。
3．2．3小組合作
情境教學注重分組合作，針對學生層次不同，重視學生的個體學習，更重視小組合作。例如學生繪制新的工程圖形時，在小組內討論零部件的結構信息、繪圖步驟、繪圖技巧和繪圖命令等，在討論中提出各自的觀點與見解，揚長避短、互相借鑒，提供更多的交流機會也形成了組內互助。由于經過了組內討論，繪圖工作前期準備充分，學生可以快速、全面、正確地完成繪圖。小組合作的情境教學方法不僅有助知識的學習，同時有利于把素質教育與學科教育融為一體，鍛煉和提高了學生的團隊合作意識和精神。
3．2．4微信平臺應用
由于繪圖軟件的命令較多，課堂訓練時間有限，因此浙江農林大學采用錄屏的方式將命令的使用和快速繪制技巧制作成微課，并將此微課在微信平臺和班級群，這樣可以節省課堂授課時間，同時有利于學生利用零散時間反復觀看自己不懂的地方，有利于碎片化教與學。
3．3教學環節多元化深入情境
圍繞主題的教學環節多元化逐步深入情境，主要由3部分構成：主體部分包括與情境主題相關的三維數字化幾何模型設計過程和二維圖形繪制教學，通過案例的講解使學生熟悉產品的設計過程并學會使用各種繪圖命令和技巧等；輔助部分包括與情境主題相關的課后作業、圖形繪制和三維模型創設等；延伸部分包括各類機械大賽的作品設計、自己感興趣的作品設計或者一些企業產品設計等。學生在實踐中掌握機械CAD軟件，在討論中提高設計水平。學生處于這種情境中，就會充滿對知識的好奇心，積極參與，由于是學生主動嘗試，也將會更好地理解掌握機械CAD軟件并將設計想法轉變成模型和圖形。通過多元化教學環節深入情境，學生的學習主動性、學習興趣得到提高，學生的工程素養與能力進一步得到全面提高。
3．4反饋情境
在反饋情境中，將課題產生的新知識點、新作品進行積累，并反饋到下一次的教學計劃中，豐富了機械CAD教學內容；課題的教學成效及出現的問題進行思考，尋找合適的教學模式。這種知識、教學方法不斷反饋更新的過程，加強了本課程的教學質量和效果。
3．5評價體系
目前各高校CAD的考核評價方式主要采用兩種方式，一種是采用“考試成績＋平時成績”，考試成績與平時成績各占一部分；另一種是課程結束時用設計作品代替考試。浙江農林大學的《機械CAD基礎》主要采用后一種方式，課程結束后學生需要自行設計一個作品，提交的作品包含三維模型及其二維圖紙。
4結束語
根據機械CAD的特點和現有培養方式的不足，提出了基于情境的教學模式，這種“創設情境—展示情境—深入情境—反饋情境”的全新教學模式，讓本身有些單調的課堂學習與現實緊密結合在一起。情境下機械CAD教學模式的構建，營造了促進學生積極主動學習的良好氛圍，激發了學生的創新熱情，收到了很好的效果。
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作者:張培培 錢孟波 趙相君 張雪芬 單位:浙江農林大學工程學院