鄭耿樂(lè)

摘 要：同時(shí)隨著信息化教學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，自主探究式學(xué)習(xí)，愈發(fā)符合諸多教學(xué)理論指導(dǎo)思想。支撐自主探究式學(xué)習(xí)中應(yīng)用的理論依據(jù)主要包括：認(rèn)知主義理論、建構(gòu)主義理論和"經(jīng)驗(yàn)之塔"理論。設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于《機(jī)械圖樣識(shí)讀》課程的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以有效的解決目前我校課程教學(xué)中存在的諸多問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；課程；自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)

機(jī)械圖樣識(shí)讀作為機(jī)械類專業(yè)學(xué)員重要的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，這門(mén)課的主要目的建立起學(xué)員二維空間視圖與三維空間立體之間相互變換的橋梁，使學(xué)員具讀懂制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的工程圖形的能力。制圖課程的教員多年來(lái)一直致力于教學(xué)方式的創(chuàng)新，目前，普遍還釆用紙質(zhì)的教案或者PPT電子教案，這種教案在教學(xué)過(guò)程中比較地死板、有約束，這樣使得學(xué)員是被動(dòng)的接受知識(shí)，這樣教員與學(xué)員以及學(xué)員與學(xué)員之間的溝通與交流就會(huì)受到阻礙。本文針對(duì)目前教員的教學(xué)方式與學(xué)員的學(xué)習(xí)方法帶有一定局限性，致力于提供機(jī)械圖樣識(shí)讀學(xué)員啟主學(xué)習(xí)系統(tǒng)，將PROE三維建模技巧運(yùn)用于機(jī)械圖樣識(shí)讀課程的整個(gè)環(huán)節(jié)中，既能引導(dǎo)教員的主導(dǎo)教學(xué)作用，又能體現(xiàn)學(xué)員自主學(xué)習(xí)作用。為了學(xué)習(xí)者更深的理解機(jī)械圖樣識(shí)讀教學(xué)系統(tǒng)的方法，同時(shí)能夠“沉浸式”的練習(xí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組織以匯總和對(duì)比為主，學(xué)習(xí)者們可以通過(guò)自主學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)本系統(tǒng)的內(nèi)容，借助使用PROE三維建模方法的方法來(lái)學(xué)習(xí)三視圖以及組合體的形成過(guò)程，最終使學(xué)習(xí)者們能夠達(dá)到融會(huì)貫通。

一、系統(tǒng)需求分析

自學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)務(wù)必要找到目前機(jī)械圖樣識(shí)圖課程教學(xué)的“痛點(diǎn)”和“興奮點(diǎn)”，所謂“痛點(diǎn)”即學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程過(guò)程中的難點(diǎn)，“興奮點(diǎn)”即學(xué)員對(duì)課程教學(xué)的自我期望。為做好系統(tǒng)的需求分析，課題組針對(duì)我校多年的教學(xué)實(shí)踐和近兩年的教學(xué)對(duì)象進(jìn)行了前過(guò)程的分析，力圖找準(zhǔn)“痛點(diǎn)”和“興奮點(diǎn)”。

我校的教學(xué)目前多數(shù)還停留在傳統(tǒng)的講授教學(xué)階段，致使學(xué)員及空間想象能力不足，不能充分發(fā)揮學(xué)員的自主學(xué)習(xí)能力。從課程考核結(jié)果來(lái)看，學(xué)員不會(huì)靈活運(yùn)用形體分析法和線面分析法。教員即便是給出立體的形狀（軸測(cè)圖），學(xué)員也難以完成“補(bǔ)識(shí)圖”和“補(bǔ)漏線”的練習(xí)。究其原因主要是前期教學(xué)過(guò)程對(duì)于理論學(xué)習(xí)偏為重視，造成學(xué)員缺乏實(shí)際操作能力。用傳統(tǒng)的教學(xué)方法按傳統(tǒng)的教材內(nèi)容培養(yǎng)的學(xué)員只會(huì)單向思維，不會(huì)多向（發(fā)散、逆向）思維，缺乏創(chuàng)造性思維能力。盡管教員采取項(xiàng)目式教學(xué)，學(xué)員在完成課堂工作任務(wù)后，由于沒(méi)有掌握好其思想內(nèi)涵遇到新的工程圖依舊讀圖困難。用傳統(tǒng)的思維方法難以完成，若掌握了現(xiàn)代幾何建模的思維方法和現(xiàn)代幾何建模技術(shù)，如PROE中的拉伸、回轉(zhuǎn)即可，不但能很容易地想象出立體的形狀，而且還能創(chuàng)造性地想象出多個(gè)形狀即作出多個(gè)解。綜上所述，教學(xué)的“痛點(diǎn)”在于“組合體”，“興奮點(diǎn)”在于掌握一種快速建模的方法。

二、系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用的不斷深入，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想的表達(dá)，已經(jīng)突破了二維圖紙電子化的框架，轉(zhuǎn)向了三維實(shí)體的建模。很多工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，普遍使用了虛擬樣機(jī)技術(shù)，為了提升系統(tǒng)交互性，基于VR的自主探究式學(xué)習(xí)中的實(shí)現(xiàn)不同于傳統(tǒng)的教學(xué)和自我學(xué)習(xí)，包含的內(nèi)容如圖一所示來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)員的自主探究學(xué)習(xí)。

三、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)主要利用多媒體技術(shù)和VR技術(shù)，借助文字，聲音，圖像，動(dòng)畫(huà)，視頻使自學(xué)系統(tǒng)內(nèi)容更加形象生動(dòng)，教學(xué)效果明顯提高。

（1）多媒體技術(shù)

多媒體技術(shù)可以很方便地將相互關(guān)聯(lián)的學(xué)科知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，這使得學(xué)員的學(xué)習(xí)內(nèi)容可以相互交叉貫穿，進(jìn)而融匯于一體，便于學(xué)員聯(lián)想激發(fā)創(chuàng)新思維，鍛煉和提高他們的自主探索能力。因此，利用多媒體教學(xué)，能更好的體現(xiàn)“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的教學(xué)思想，積極培養(yǎng)學(xué)員的思維和空間想象能力，最終達(dá)到提升學(xué)習(xí)效果的根本目的。

（2）VR技術(shù)

VR是一口綜合性技術(shù)學(xué)科，它是多種學(xué)科相結(jié)合的，其相關(guān)的技術(shù)也是非常之廣泛。而VR要實(shí)現(xiàn)出人為設(shè)想出的虛擬環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中可進(jìn)行自主探究，要依靠三大主要技術(shù)支持，即實(shí)物虛化、虛物實(shí)化和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)。所謂實(shí)物虛化是指將現(xiàn)實(shí)世界中的物體通過(guò)一些關(guān)鍵技術(shù)形成虛擬環(huán)境中的事物，帶給使用者較真實(shí)的虛擬環(huán)境，送些關(guān)鍵技術(shù)主要包括構(gòu)建空間跟蹤、視覺(jué)跟蹤、視點(diǎn)感應(yīng)和聲音定位等；虛物實(shí)化是指讓使用者從虛擬環(huán)境中獲得如同現(xiàn)實(shí)一般的感官認(rèn)知；計(jì)算機(jī)處理技術(shù)是一個(gè)綜合技術(shù)的總稱，主要包括含幾方面的技術(shù)：高性能的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、預(yù)處理技術(shù)；多信息融合技術(shù)、數(shù)據(jù)圧縮和數(shù)據(jù)庫(kù)生成技術(shù)；聲音空間化和多種聲音的合成技術(shù)；逼真、實(shí)時(shí)的圖像生成與顯示技術(shù)。

總之，研究本課題的目的是為了實(shí)踐一種全新的學(xué)習(xí)模式而做的大膽嘗試，它將傳統(tǒng)教學(xué)方法與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相結(jié)合，形成動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的方法，并把信息化教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)手段（黑板、課本、模型、掛圖等）有機(jī)結(jié)合，使得學(xué)習(xí)內(nèi)容既直觀形象又具有互動(dòng)性。在實(shí)際使用過(guò)程中，學(xué)習(xí)者體會(huì)到這種信息化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、生動(dòng)、便捷。對(duì)于學(xué)員難以理解的截交線、相貫線、組合體識(shí)讀、圖樣的畫(huà)法，還有實(shí)踐性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)件和常用件以及掛圖、模型不容易看清楚的零件圖和裝配圖的內(nèi)容采用動(dòng)畫(huà)的形式來(lái)講授。這種新的自學(xué)系統(tǒng)以它特有的魅力引導(dǎo)、刺激學(xué)員的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多重感官，將枯燥的學(xué)習(xí)過(guò)程變得生動(dòng)活潑，而且大大激發(fā)了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)減輕了學(xué)員的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)和心理壓力，使學(xué)員在輕松愉快的環(huán)境中自然地進(jìn)入積極的思維狀態(tài)，情緒也由消極被動(dòng)轉(zhuǎn)變成積極主動(dòng)，從而對(duì)知識(shí)由被動(dòng)的接受轉(zhuǎn)變成主動(dòng)的需要。經(jīng)過(guò)我們的初步嘗試，大多數(shù)學(xué)員對(duì)這種自學(xué)系統(tǒng)比較滿意，教學(xué)質(zhì)量和效率也大幅度提高。

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