(天津市勞動(dòng)保障技師學(xué)院，天津 300162)

一、信息化教學(xué)概述

(一)教育信息化

教育信息化是指在教育領(lǐng)域全面深入地運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)進(jìn)行教育改革和發(fā)展的過(guò)程。其技術(shù)特點(diǎn)是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化，基本特征是開(kāi)放、共享、交互、協(xié)作。教育信息化是國(guó)家信息化的重要組成部分，對(duì)轉(zhuǎn)變教育思想和觀念、深化教育改革、提高教育質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有深遠(yuǎn)意義。

(二)教學(xué)信息化與信息化教學(xué)

教學(xué)信息化是教育信息化的主要內(nèi)容，是在信息教育理念指導(dǎo)下充分利用信息技術(shù)改革教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量和效能的過(guò)程。教學(xué)信息化的內(nèi)容是開(kāi)展信息化教學(xué)。

信息化教學(xué)是與傳統(tǒng)教學(xué)相對(duì)而言的現(xiàn)代教學(xué)的一種表現(xiàn)形態(tài)，它是在現(xiàn)代教學(xué)理念指導(dǎo)下，重視現(xiàn)代信息技術(shù)在教學(xué)中的作用，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)多種教學(xué)媒體、信息資源，構(gòu)建良好的教學(xué)與學(xué)習(xí)環(huán)境，在教師組織和指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)新、積極性、創(chuàng)造性，使學(xué)生能夠真正成為知識(shí)、信息的主動(dòng)構(gòu)建者，從而達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。

(三)信息化教學(xué)設(shè)計(jì)

信息化教學(xué)設(shè)計(jì)是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源，科學(xué)安排教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)和要素，為學(xué)習(xí)者提供良好的信息化學(xué)習(xí)條件，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程全優(yōu)化的系統(tǒng)方法。在形式上，它不僅僅是傳統(tǒng)意義上的教案，而是為促進(jìn)學(xué)習(xí)，依據(jù)學(xué)習(xí)者特征和學(xué)習(xí)需要，將學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境與信息技術(shù)有效融合，以達(dá)到過(guò)程最優(yōu)化而編制的教與學(xué)的實(shí)施方案，它通常是包含教學(xué)情景問(wèn)題定義、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)劃、教學(xué)課件及多媒體網(wǎng)絡(luò)資源的教學(xué)設(shè)計(jì)單元包。

(四)理論基礎(chǔ)

信息化教學(xué)設(shè)計(jì)是建立在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)之上，構(gòu)建主義核心要義即以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和對(duì)所學(xué)知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建。與其相適應(yīng)的教學(xué)模式為：“以學(xué)生為中心，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，利用情境、協(xié)作、會(huì)話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前所學(xué)知識(shí)的意義構(gòu)建的目的。構(gòu)建主義認(rèn)為，知識(shí)是在一定的學(xué)習(xí)環(huán)境下獲得的，這個(gè)環(huán)境通常包括情境、協(xié)作、交流和意義構(gòu)建四個(gè)部分。同樣，在信息化教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也應(yīng)該遵照這四個(gè)部分努力創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

二、傳統(tǒng)教學(xué)與信息化教學(xué)對(duì)比

(一)教學(xué)手段方面

表1 信息化教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)手段對(duì)比

(二)教學(xué)資源方面

表2 信息化教學(xué)資源與傳統(tǒng)教學(xué)資源對(duì)比

(三)教學(xué)模式方面

表3 信息化教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)比

三、傳統(tǒng)《機(jī)械制圖》課程教學(xué)的弊端

(一)機(jī)械制圖課程的地位及教學(xué)要求

機(jī)械制圖是中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。重要性體現(xiàn)在其研究對(duì)象是識(shí)讀和繪制機(jī)械圖樣，無(wú)論是在設(shè)計(jì)零件環(huán)節(jié)還是在加工、裝配、檢驗(yàn)環(huán)節(jié)都需要以機(jī)械圖樣為依據(jù)；技術(shù)性體現(xiàn)在相對(duì)于文化類課程，機(jī)械制圖課程的專業(yè)性較強(qiáng)；基礎(chǔ)性說(shuō)的是學(xué)習(xí)該課程，能為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)其他專業(yè)性較強(qiáng)的課程打下一定的知識(shí)基礎(chǔ)。

機(jī)械制圖的教學(xué)要求是學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)制圖基本規(guī)定和正投影法，培養(yǎng)其空間想象能力和識(shí)讀、繪制機(jī)械圖樣的能力，并最終能夠讀懂中等較復(fù)雜零件圖和裝配圖，繪制一般零件圖和簡(jiǎn)單裝配圖。

(二)傳統(tǒng)機(jī)械制圖課程課堂教學(xué)的弊端

傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程中，教師是主角，學(xué)生是配角，教師作為知識(shí)的施與者通過(guò)講授法將知識(shí)傳遞給學(xué)生，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課，缺乏主動(dòng)探究知識(shí)的過(guò)程。尤其對(duì)于中職學(xué)生，他們普遍基礎(chǔ)較差，缺乏空間想象能力，制圖過(guò)程中還未系統(tǒng)建立起由圖想物、由物想圖的轉(zhuǎn)換思維。過(guò)去學(xué)生接觸的圖樣多是平面圖樣，對(duì)于立體圖樣難以理解和掌握，產(chǎn)生一定的畏難情緒。加之缺乏現(xiàn)代信息技術(shù)手段和資源，教師只能利用傳統(tǒng)掛圖將圖樣展示給學(xué)生，缺乏圖物相互轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)過(guò)程，學(xué)生自然覺(jué)得課程難度較大，不易學(xué)會(huì)。

四、機(jī)械制圖課程信息化教學(xué)手段的應(yīng)用

(一)利用手機(jī)移動(dòng)端課程平臺(tái)，完成課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)例如人人通、藍(lán)墨云班課等相繼出現(xiàn)，通過(guò)使用這類應(yīng)用，學(xué)生即可完成課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。以藍(lán)墨云班課為例，教師可以在手機(jī)中下載該應(yīng)用并創(chuàng)建自己的班課，系統(tǒng)將自動(dòng)生成班課邀請(qǐng)碼，教師將邀請(qǐng)碼告知學(xué)生，學(xué)生下載并安裝藍(lán)墨云班課，注冊(cè)賬號(hào)即可加入班課。通過(guò)藍(lán)墨云班課系統(tǒng)，教師可以發(fā)布預(yù)習(xí)通知、批閱預(yù)習(xí)報(bào)告、整理學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中集中出現(xiàn)的問(wèn)題；學(xué)生可以提前瀏覽課件、觀看微課視頻、教學(xué)動(dòng)畫(huà)等，完成課前預(yù)習(xí)和課前測(cè)驗(yàn)。通過(guò)這種手段，不僅拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間和時(shí)間，也實(shí)現(xiàn)了不同層次學(xué)生的個(gè)性化、差異化學(xué)習(xí)。

(二)利用繪圖軟件輔助教學(xué)，提升學(xué)生空間想象能力

目前市面上常用的機(jī)械繪圖軟件有Auto CAD、Pro/E、 UG、 Solidworks等，這些繪圖軟件不僅具有強(qiáng)大的三維實(shí)體造型功能，還能模擬裝配過(guò)程及創(chuàng)建二維工程圖樣，因此在課堂教學(xué)活動(dòng)中，我們可以充分利用軟件中3D建模及2D制圖模塊來(lái)輔助教學(xué)。例如在講到零件圖時(shí)，教師在建模模塊中可根據(jù)教學(xué)需要快速設(shè)計(jì)創(chuàng)建各種形狀結(jié)構(gòu)的3D零件模型；在制圖模塊中則可快速把設(shè)計(jì)好的3D零件模型直接轉(zhuǎn)換為2D工程圖樣，在軟件中教師可隨時(shí)修改3D零件模型，當(dāng)3D零件模型改變時(shí)，2D工程圖樣也隨之改變。繪圖軟件提升了教學(xué)的直觀性，與傳統(tǒng)教具相比，通過(guò)在課堂上操作軟件并呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生能更加直觀地看到由物體到圖形的轉(zhuǎn)換過(guò)程，豐富了學(xué)生在視覺(jué)上的體驗(yàn)，提升了學(xué)生的空間想象能力。

(三)利用動(dòng)畫(huà)、視頻、微課、仿真軟件等數(shù)字化教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容的展示形式

在多數(shù)情況下，機(jī)械制圖課程是較難理解的，一些知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容既抽象又復(fù)雜，很難在常規(guī)教學(xué)中講清楚，所以就需要教師合理配合課程，利用動(dòng)畫(huà)、視頻、微課等形式將知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容呈現(xiàn)出來(lái)。這種形式不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)習(xí)效率，也幫助學(xué)生更好更快地理解知識(shí)點(diǎn)。

以采用動(dòng)畫(huà)技術(shù)演示綜合型組合體軸承座的作圖方法及步驟為例，軸承座分為五部分組成，分別是底板、圓筒、支撐板、肋板和凸臺(tái)，用五種不同的顏色表示這五部分。首先用形體分析法將軸承座形體分解；弄清楚各部分的形狀結(jié)構(gòu)、相對(duì)位置關(guān)系、組合形式及相鄰表面連接關(guān)系；按照各部分的主次和相對(duì)位置關(guān)系通過(guò)動(dòng)畫(huà)逐個(gè)畫(huà)出它們的投影，最好能將畫(huà)圖步驟歸納為幾句簡(jiǎn)單易懂的口訣，以便于學(xué)生掌握，如“先基準(zhǔn)，后輪廓；先關(guān)鍵，后其他；三個(gè)視圖一起畫(huà)”。這幾句口訣可使學(xué)生很容易地記清：先畫(huà)基準(zhǔn)線，包括長(zhǎng)寬高三個(gè)方向的基準(zhǔn)以及對(duì)稱中心線、軸線等，再畫(huà)輪廓線；先畫(huà)處于關(guān)鍵位置的那個(gè)基本體，如先畫(huà)底板、圓桶、支撐板，再在其視圖的基礎(chǔ)上按照方位對(duì)應(yīng)關(guān)系畫(huà)出其他各部分如肋板、凸臺(tái)的的各個(gè)視圖。

圖1 軸承座三視圖

以采用動(dòng)畫(huà)技術(shù)演示切割型組合體導(dǎo)向塊的作圖方法及步驟為例，在進(jìn)行教學(xué)時(shí)建議將形體分析發(fā)與面形分析法有機(jī)結(jié)合起來(lái)對(duì)組合體進(jìn)行分析，因?yàn)榍懈钚徒M合體的形成過(guò)程本身就是基本體通過(guò)若干次切割或者鉆孔形成的。導(dǎo)向塊在未切割前是一個(gè)長(zhǎng)方體，經(jīng)過(guò)逐一切割三個(gè)四棱柱而形成了導(dǎo)向塊。首先要直觀地判斷導(dǎo)向塊是由哪類基本體通過(guò)哪幾次切割而形成的；再分析每次是由哪種面進(jìn)行切割的，切口平面在各個(gè)視圖中的投影是怎樣的，等等。這樣把面形分析法與形體分析法結(jié)合起來(lái)，能充分發(fā)揮面形分析法的優(yōu)勢(shì)，便于快速畫(huà)出導(dǎo)向塊三視圖。

在眾多數(shù)字化教學(xué)資源中，除動(dòng)畫(huà)外，微課也是使用較頻繁的一種形式。通常情況下，微課用于課前的任務(wù)環(huán)節(jié)，當(dāng)然也可用于課中授課環(huán)節(jié)，具體應(yīng)根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)而確定微課在本節(jié)課中出現(xiàn)的位置和作用。作為學(xué)生自學(xué)的重要資料，微課主要起到突出重點(diǎn)突破難點(diǎn)的一個(gè)作用。

以根據(jù)組合體兩視圖，補(bǔ)畫(huà)第三視圖為例，學(xué)生在做這類題型時(shí)，出現(xiàn)錯(cuò)漏的情況較多，究其原因其實(shí)是讀組合體視圖能力欠缺，對(duì)作圖方法及步驟沒(méi)有深刻理解體會(huì)。如果教師根據(jù)學(xué)生出現(xiàn)的錯(cuò)誤情況進(jìn)行整體匯總分類、分析錯(cuò)誤原因并進(jìn)行修正，以微課的形式展示給學(xué)生，學(xué)生可以觀看微課視頻，聆聽(tīng)語(yǔ)言講解，得到更有針對(duì)性的指導(dǎo)。

(四)利用VR、AR、可穿戴設(shè)備，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的教學(xué)情境

VR、AR、可穿戴設(shè)備是非常新的技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了教育領(lǐng)域。它們?cè)诮逃械膽?yīng)用場(chǎng)景非常多，可以很好的服務(wù)教學(xué)，教師應(yīng)用得當(dāng)，可以創(chuàng)新出新的教學(xué)方法。

比如利用VR設(shè)備為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情景，提供在正常教學(xué)過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)環(huán)境。在機(jī)械制圖由物繪圖的過(guò)程中，尤其繪制零件圖和裝配圖時(shí)，由于零件、部件或機(jī)器形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，學(xué)生如果沒(méi)有真正觀察和測(cè)繪過(guò)，往往很難繪制出其圖樣。所以，應(yīng)用VR技術(shù)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)觀察和測(cè)繪零件的過(guò)程，便于學(xué)生體驗(yàn)到由物繪圖的教學(xué)過(guò)程，同時(shí)增加了課堂趣味性，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。

(五)利用二維掃碼技術(shù)，突破傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)反饋形式

傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)反饋形式往往采用紙質(zhì)調(diào)查問(wèn)卷的形式進(jìn)行，由于需要人工統(tǒng)計(jì)，所以會(huì)花費(fèi)一定的時(shí)間和耗費(fèi)一定的人力。而當(dāng)今信息化時(shí)代為我們提供了更加簡(jiǎn)潔便利的問(wèn)卷形式，我們可利用調(diào)查問(wèn)卷網(wǎng)站創(chuàng)建一份調(diào)查問(wèn)卷，在網(wǎng)站上自動(dòng)生成二維碼，學(xué)生通過(guò)手機(jī)掃描二維碼進(jìn)入移動(dòng)端界面填寫(xiě)問(wèn)卷并提交，教師在后臺(tái)可實(shí)時(shí)看到問(wèn)卷結(jié)果，軟件還能自動(dòng)分析問(wèn)卷結(jié)果，發(fā)現(xiàn)學(xué)生集中出現(xiàn)的問(wèn)題，便于教師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解掌握情況，這種評(píng)價(jià)方式，增強(qiáng)了教學(xué)評(píng)價(jià)的時(shí)效性和統(tǒng)計(jì)性。

掌握信息化教學(xué)手段，是每一位教師應(yīng)該具備的職業(yè)素養(yǎng)，也是新時(shí)代對(duì)每一位教師提出的職業(yè)要求。信息化教學(xué)使教學(xué)形式更加多樣，教學(xué)資源更加豐富，開(kāi)拓了學(xué)生視野，提高了教學(xué)質(zhì)量，是教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和課程改課的不斷推進(jìn)，信息化教學(xué)手段對(duì)《機(jī)械制圖》教學(xué)的促進(jìn)作用也會(huì)越來(lái)越明顯。