三維軟件應(yīng)用課程裝配教學(xué)設(shè)計(jì)探究

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摘要：以三維軟件應(yīng)用課程中的裝配模塊為例，介紹了基于混合式教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)，綜合利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、分組教學(xué)法等，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，在傳授知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：裝配模塊；教學(xué)設(shè)計(jì)；混合式教學(xué)

0引言

三維軟件應(yīng)用是我校機(jī)械大類相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用UGNX軟件進(jìn)行實(shí)體建模、零件裝配和生成工程圖樣的能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及團(tuán)結(jié)協(xié)作、誠信、愛國、友善等精神。課程目前仍然采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，雖然培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用該軟件的能力，但對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)還不夠。因此，對(duì)該課程進(jìn)行課程改革十分必要。隨著科學(xué)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的信息化教學(xué)手段用于課程教學(xué)，教學(xué)模式不斷變革，混合式教學(xué)逐漸進(jìn)入人們的視野，為更多教師所用[1]。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的全面培養(yǎng)，提升課程的教學(xué)效果，三維軟件應(yīng)用課程進(jìn)行了混合式教學(xué)改革。本文以裝配模塊第一次課為例介紹三維軟件應(yīng)用課程混合式教學(xué)設(shè)計(jì)。

1裝配模塊混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1教學(xué)內(nèi)容分析

本次課通過活塞連桿組（圖1）的裝配以及減速器（圖2）的裝配這兩個(gè)任務(wù)來講解裝配基礎(chǔ)知識(shí)及自底向上裝配[2]。課程的重點(diǎn)為各裝配約束的含義及用法，難點(diǎn)為綜合利用各裝配約束實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬裝配。

1.2學(xué)情分析

本課程在我校機(jī)械大類相關(guān)專業(yè)大二開設(shè)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過機(jī)械制圖、機(jī)械制圖實(shí)訓(xùn)等相關(guān)課程，大部分學(xué)生有一定的讀圖能力及計(jì)算機(jī)二維繪圖基礎(chǔ)，對(duì)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維建模興趣濃厚，動(dòng)手能力較強(qiáng)，有良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。但也有部分學(xué)生讀圖能力較弱，計(jì)算機(jī)操作速度較慢，沒有養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。因此，在教學(xué)上需綜合考慮不同學(xué)力的學(xué)生，以期達(dá)到最優(yōu)教學(xué)效果。

1.3教學(xué)目標(biāo)

素質(zhì)目標(biāo)：鼓勵(lì)學(xué)生解放思想、積極探索、開拓創(chuàng)新，培養(yǎng)他們溝通交流能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神以及工程素養(yǎng)。知識(shí)目標(biāo)：掌握裝配導(dǎo)航器及各種裝配約束的使用，能進(jìn)行自底向上裝配。能力目標(biāo)：具有分析機(jī)械各零件間裝配約束的能力，能根據(jù)機(jī)械裝配圖完成該機(jī)械的虛擬裝配。

1.4混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

1.4.1課前線上學(xué)習(xí)。本階段教師將本模塊課前學(xué)習(xí)任務(wù)單、教學(xué)PPT、各裝配約束教學(xué)短視頻、測(cè)試題、練習(xí)題等素材上傳至超星智慧教學(xué)平臺(tái)，關(guān)注班級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時(shí)提醒學(xué)習(xí)進(jìn)度落后的學(xué)生，回答學(xué)生在智慧教學(xué)平臺(tái)及課程QQ群中所提的問題，評(píng)價(jià)學(xué)生提交的作業(yè)；學(xué)生下載課前學(xué)習(xí)任務(wù)單，按要求完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，本次課除了要觀看裝配部分授課PPT、各裝配約束短視頻外，還需熟悉活塞連桿組、減速器的組成和各零件間裝配約束類型，各小組需選取生活中筆、筆記本等常見產(chǎn)品測(cè)繪并建模，準(zhǔn)備小組匯報(bào)前期材料，個(gè)人及小組作業(yè)均需提交到智慧教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生在完成任務(wù)過程中有問題可隨時(shí)通過智慧教學(xué)平臺(tái)及課程QQ群與老師溝通交流。經(jīng)過課前線下學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)裝配基本知識(shí)以及接觸對(duì)齊約束、同心約束、距離約束等裝配約束有了基本認(rèn)識(shí)，對(duì)活塞連桿組、減速器的組成及零部件間裝配關(guān)系進(jìn)行了思考，不僅為后續(xù)知識(shí)內(nèi)化及實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)，也提高了線下學(xué)習(xí)的效率。1.4.2課中線下線上學(xué)習(xí)。本階段教師線下講授與指導(dǎo)，學(xué)生線下線上學(xué)習(xí)，教學(xué)過程可分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)，新課導(dǎo)入。學(xué)生完成小測(cè)試，教師總結(jié)測(cè)試情況及課前學(xué)習(xí)情況，任請(qǐng)一位學(xué)生分析活塞連桿組的組成及其各零件間裝配關(guān)系，教師進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)學(xué)生前期學(xué)習(xí)情況調(diào)整教學(xué)策略并開始新課講授。經(jīng)過該環(huán)節(jié)大多學(xué)生已知道活塞連桿組是由活塞、軸、連桿體、連桿蓋、連桿軸瓦、連桿螺栓、連桿螺母和活塞環(huán)組成[2]，對(duì)各零件間的裝配關(guān)系以及兩零件間需用的約束也有了自己的認(rèn)知，部分學(xué)生可能還有一些不解之處，可以帶著問題聽老師后續(xù)的講解。第二環(huán)節(jié)，新課講授及學(xué)生練習(xí)。本環(huán)節(jié)教師講授和學(xué)生練習(xí)交替進(jìn)行，講授根據(jù)學(xué)生實(shí)際掌握情況分多次進(jìn)行，每講授和演示完一部分知識(shí)點(diǎn)就讓學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)練習(xí)，做到精講多練。教師結(jié)合活塞連桿組裝配這一任務(wù)，先介紹裝配文件的創(chuàng)建、裝配導(dǎo)航器、組件的添加和移動(dòng)，接著介紹組件間的裝配約束，每種約束第一次出現(xiàn)時(shí)教師進(jìn)行講解和演示，再次出現(xiàn)則學(xué)生自行練習(xí)。需注意，正確裝配兩個(gè)零件所需要的裝配約束不一定是唯一的，采用的約束方法有時(shí)也不唯一。如連桿體和連桿蓋的裝配，學(xué)生已經(jīng)知道要正確裝配面1和面2要貼合在一起且對(duì)應(yīng)孔中心應(yīng)重合，可以利用接觸約束讓面1和面2接觸，用接觸對(duì)齊約束中的自動(dòng)判斷中心/軸使孔1和孔2、孔3和孔4的軸線共線，如圖3所示；也可以通過在圓1和圓2、圓3和圓4之間添加同心約束來實(shí)現(xiàn)，如圖4所示，且第二種方法要簡單一些。教師邊演示邊講解，通過實(shí)例讓學(xué)生了解接觸約束、同心約束的含義及實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，學(xué)生在練習(xí)中將知識(shí)內(nèi)化并學(xué)會(huì)舉一反三。學(xué)生通過多次練習(xí)完成活塞連桿組的虛擬裝配，熟悉所介紹的裝配各知識(shí)點(diǎn)。完成活塞連桿組裝配這一任務(wù)過程中若遇到問題可討論可請(qǐng)教，也可觀看智慧教學(xué)平臺(tái)上活塞連桿組裝配演示視頻或裝配步驟說明進(jìn)行再學(xué)習(xí)。學(xué)生練習(xí)過程中教師巡回指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生遇到的問題，對(duì)于學(xué)生練習(xí)中多次出現(xiàn)的問題可集中指導(dǎo)。第三環(huán)節(jié)，學(xué)生完成自主裝配任務(wù)。經(jīng)過線下學(xué)習(xí)，每個(gè)學(xué)習(xí)小組重新分析減速器各零件間裝配約束類型，如有新的想法則將新的結(jié)論以文字、圖片等形式重新提交至智慧教學(xué)平臺(tái)，小組線上互評(píng)，教師線上點(diǎn)評(píng)并進(jìn)行線下總結(jié)。接著，學(xué)生按照前面的分析進(jìn)行減速器的虛擬裝配，教師巡回指導(dǎo)。第四環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)小組完成創(chuàng)新任務(wù)。學(xué)習(xí)小組對(duì)課前所建生活中常見產(chǎn)品的模型進(jìn)一步完善，完成其虛擬裝配，完善小組創(chuàng)新任務(wù)展示PPT或其他展示材料并分組展示，小組間進(jìn)行互評(píng)，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并進(jìn)行創(chuàng)新任務(wù)總結(jié)。第五環(huán)節(jié)，教師總結(jié)。教師對(duì)本次課重難點(diǎn)及班級(jí)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行總結(jié)并布置作業(yè)。1.4.3學(xué)生線上線下復(fù)習(xí)部分學(xué)生若線下學(xué)習(xí)過程中還有沒弄懂的知識(shí)點(diǎn)，課后可以通過線上視頻進(jìn)一步學(xué)習(xí)，也可以找老師、同學(xué)講解；學(xué)生根據(jù)自己學(xué)習(xí)情況從課后作業(yè)中選擇相應(yīng)的題目進(jìn)行練習(xí)，進(jìn)一步鞏固基本知識(shí)點(diǎn)或提升對(duì)知識(shí)點(diǎn)靈活運(yùn)用的能力；創(chuàng)新任務(wù)還需完善的小組，可在課后繼續(xù)完善。

2考核

采用傳統(tǒng)教學(xué)模式時(shí)，課程的成績由平時(shí)成績和考試成績兩部分組成?？荚囋谡n程最后進(jìn)行，本次課涉及的是平時(shí)考核，主要是對(duì)學(xué)生作業(yè)完成情況、上課表現(xiàn)進(jìn)行考核，以知識(shí)考核為主。采用混合式教學(xué)模式后，本次課所涉及的平時(shí)考核包括學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況、測(cè)試成績、自主任務(wù)完成情況、小組任務(wù)完成情況等[3]，除了知識(shí)考核以外，能力考核更是貫穿其中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)。

3結(jié)語

三維軟件應(yīng)用課程裝配模塊部分采用混合式教學(xué)后，學(xué)生通過課前線上學(xué)習(xí)初步了解將要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，線下主動(dòng)參與到課堂學(xué)習(xí)中，避免了盲目模仿，課后再線上復(fù)習(xí)或提高，不僅對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解更加透徹，同時(shí)靈活運(yùn)用這部分知識(shí)的能力有了很大提升，實(shí)踐能力、職業(yè)素養(yǎng)等也得到了培養(yǎng)，教學(xué)效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮曉英，王瑞雪，吳怡君.國內(nèi)外混合式教學(xué)研究現(xiàn)狀述評(píng)———基于混合式教學(xué)的分析框架[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2018（3）：13-24.

[2]郭志堅(jiān)，黃慶會(huì)，魏國軍，吳立軍，劉世豪.UGNX10.0產(chǎn)品設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2016.

[3]徐家忠，曹旭妍.基于混合式教學(xué)的《UG軟件應(yīng)用》精品在線開放課程的建設(shè)與實(shí)踐[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（12）：288-289.

作者:杜治平 單位:江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能工程學(xué)院