李堪儒

摘要：本文首先討論了基于UG工程制圖進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的必要性。根據(jù)工程制圖課程的內(nèi)容特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一般工科類(lèi)高校實(shí)施的基于UG的工程制圖研究性學(xué)習(xí)方法，并將其應(yīng)用到工程制圖課程的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)這一學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生工程創(chuàng)新能力的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：基于UG；工程制圖；研究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

工程圖學(xué)是一門(mén)工科院校的傳統(tǒng)學(xué)科，隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，工程制圖的方法和手段都有很大的變化。伴隨信息化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，手工二維繪圖已經(jīng)進(jìn)入了全新的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)階段，一系列成熟CAD軟件的誕生有效地提高了工程制圖的效率。在這種情況下，對(duì)工程制圖的教學(xué)提出了更多的要求，如何使用成熟的CAD軟件應(yīng)用到工程制圖的教學(xué)之中成為我國(guó)工程圖學(xué)改革的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。

1.基于UG計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的工程圖學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀分析

歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)建立了一套成熟地使用UG、CATIA等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件作為教學(xué)工具的工程制圖教學(xué)體系。歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在其工程制圖教學(xué)過(guò)程中將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論、幾何造型技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、特征造型以及參數(shù)化設(shè)計(jì)方法與思想有機(jī)地融合在一起，在教學(xué)過(guò)程中使用三維顯示技術(shù)進(jìn)行教學(xué)。歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的教學(xué)方法與當(dāng)前CAD技術(shù)發(fā)展的潮流息息相關(guān)，并且培養(yǎng)了學(xué)生的現(xiàn)代設(shè)計(jì)意識(shí)，從根本上改變了已有的工程制圖教學(xué)方法與思想。如在美國(guó)的很多高校中對(duì)于學(xué)生的手繪工程制圖與三維建模的能力同樣重視。在很多大學(xué)的工程技術(shù)學(xué)院教學(xué)規(guī)劃中，將手工繪制二維零件、使用CAD軟件繪制二維圖、用UG生產(chǎn)零件的尸體模型、使用實(shí)體模型生產(chǎn)二維圖形等作為教學(xué)的重點(diǎn)。美國(guó)國(guó)家先進(jìn)制造協(xié)會(huì)認(rèn)為對(duì)于在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該格外注重學(xué)生讀圖能力、三維實(shí)體造型以及二維形體表達(dá)能力的培養(yǎng)。

2.基于UG工程制圖研究性學(xué)習(xí)概述

研究性學(xué)習(xí)主要指通過(guò)學(xué)生的自主探索而進(jìn)行了學(xué)習(xí)活動(dòng)。在研究性學(xué)習(xí)中要求轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，要求學(xué)生保持一種自主探索和學(xué)習(xí)的態(tài)度，擺脫以往機(jī)械式、被動(dòng)式的學(xué)習(xí)方式。基于UG的工程制圖研究性學(xué)習(xí)則是將若干學(xué)習(xí)主題作為教學(xué)的主線，要求學(xué)生將三維實(shí)體造型技術(shù)作為學(xué)習(xí)的核心，通過(guò)UG、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中自主地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，并最終提出解決的辦法。在研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生的信息搜集能力與分析能力將會(huì)大幅提高，學(xué)生通過(guò)UG軟件解決問(wèn)題的能力以及與同伴協(xié)作解決問(wèn)題的能力也會(huì)相應(yīng)地得到培養(yǎng)。

根據(jù)以上所述，本文在充分調(diào)研的基礎(chǔ)之上，提出了基于UG工程制圖研究性學(xué)習(xí)的實(shí)施辦法，嘗試建立基于UG的工程制圖教學(xué)新模式。改變以往傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)內(nèi)容從抽象的平面到具體的三維空間的弊端，建立從三維模型造型向二位視圖表達(dá)的新的教學(xué)體系；除此之外，圍繞基于UG的三維實(shí)體造型，開(kāi)展相應(yīng)的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)面臨的問(wèn)題，搜索需要的信息，小組內(nèi)協(xié)商討論，主動(dòng)地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探索，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程應(yīng)該在教師的正確指導(dǎo)之下，逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

3.基于UG的工程制圖研究性學(xué)習(xí)課件的制作

工程制圖課程的任務(wù)之一就是培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，需要學(xué)生在讀圖的過(guò)程中自然地從二維平面跳躍到三維立體圖形上，所以說(shuō)如何幫助學(xué)生想象出物體的形狀是教學(xué)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的工程制圖教學(xué)過(guò)程中通常采用老師在黑板上教授的方法，學(xué)生的感覺(jué)不是非常直觀。而單純使用PowerPoint制作多媒體教學(xué)課件，雖然能夠形象的說(shuō)明三維形體的結(jié)構(gòu)，但是學(xué)生對(duì)于三維形體的印象卻任然不是非常深刻。在這種情況下，本文認(rèn)為基于UG的工程制圖研究性學(xué)習(xí)課件可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)式教學(xué)課件來(lái)完成。網(wǎng)頁(yè)式教學(xué)課件不但可以實(shí)現(xiàn)以往課件所具有的功能，而且可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，將教師與學(xué)生之間連接起來(lái)。

網(wǎng)頁(yè)式教學(xué)課件應(yīng)該具有以下主要內(nèi)容。

教學(xué)大綱：簡(jiǎn)單地對(duì)各個(gè)工程制圖教學(xué)章節(jié)中需要掌握的重點(diǎn)知識(shí)與學(xué)生分配說(shuō)明清楚。

教材：將三維動(dòng)畫(huà)調(diào)價(jià)至教學(xué)內(nèi)容中，使得教學(xué)過(guò)程更加容易被學(xué)生所接受。從而使得學(xué)生在自己探索的過(guò)程中，能夠獨(dú)立使用教材完成學(xué)習(xí)。

BBS：向?qū)W生提供一個(gè)自由交流學(xué)習(xí)體會(huì)的場(chǎng)所，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)相互談?wù)摻鉀Q問(wèn)題。

在線答疑：教師解決學(xué)生探索過(guò)程中遇到的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)學(xué)士與教師的及時(shí)交流。

習(xí)題：對(duì)教師教材中的全部習(xí)題進(jìn)行解答，并且包含了解答的過(guò)程。教師可以根據(jù)教學(xué)的需要，對(duì)這項(xiàng)功能進(jìn)行更改。

測(cè)驗(yàn)：學(xué)生可以根據(jù)自己的需要，選擇相關(guān)的題目，獨(dú)立進(jìn)行解答，從而對(duì)自己的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。

根據(jù)上文所描述的網(wǎng)頁(yè)式教學(xué)課件可以看到，其實(shí)現(xiàn)了基于UG工程制圖研究性學(xué)習(xí)中的教師與學(xué)生的雙主型教學(xué)模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的被動(dòng)學(xué)習(xí)，而是在教師引導(dǎo)下進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)，學(xué)生自己完成自主學(xué)習(xí)，自主探究，寫(xiě)作學(xué)習(xí)與自我評(píng)估。

4.自主式的學(xué)習(xí)過(guò)程

基于UG的工程制圖研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中允許學(xué)生隨時(shí)參與到降解過(guò)程之中，形成一個(gè)良性互動(dòng)的教學(xué)環(huán)節(jié)?？梢钥吹?，在這一學(xué)習(xí)過(guò)程中已經(jīng)不僅僅完全是教師的降解，學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)已經(jīng)成為課堂教學(xué)的重要部分。教師的降解時(shí)間可以占據(jù)一半，其他時(shí)間主要通過(guò)啟發(fā)學(xué)生，以及讓學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)教材內(nèi)容，或者在教師的指導(dǎo)下分析相關(guān)的問(wèn)題。

在基于UG的工程制圖研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該重視教師的主導(dǎo)地位。目前，很多教師在教學(xué)過(guò)程中僅僅注意多媒體教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，將多媒體輔助教學(xué)的方法完全替代了傳統(tǒng)教師的降解，在這個(gè)過(guò)程中教學(xué)過(guò)程必然蒼白?！豆こ讨茍D》這門(mén)課程尤其需要培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，這種想象力的培養(yǎng)主要的還是靠教師的講解，循循善誘式。這種培養(yǎng)也是學(xué)生思考能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。教師在課堂上，要根據(jù)自己備課的教案，針對(duì)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，逐步講解、引導(dǎo)。

5.結(jié)論

在工程制圖教育中開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，不僅僅能夠有效利用當(dāng)前信息科技發(fā)展的成果，而且符合學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)工程制圖的要求。研究性學(xué)習(xí)雖然強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，但是同時(shí)應(yīng)該注意教師的指導(dǎo)作用。特別是當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)方向偏差與理解錯(cuò)誤時(shí)，需要教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)，從而有效提升基于基于UG的工程制圖研究性學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

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