工程图学教学方法的研究

2022-09-11

工程图学是一门既有系统理论又有较强实践的技术基础课[1], 是所有工科学生必修的一门专业基础课。该课程被列为我校第六批重点课程“工程图学”建设项目, 教研室全体教师以课程建设为核心, 在学校的大力支持下扩充教学设施、改善教学条件, 认真钻研业务新知识, 努力提高教师队伍的整体水平, 始终把教学质量和学生素质的培养放在第一位, 课程建设不断得到发展和前进。

随着计算机和信息技术的发展, 多媒体教学的全面实施, 工程图学的教学手段与方法由传统教学法, 发展到多媒体教学, 以及3D制图教学法等。采用什么样的教学方法才能使学生在有限的学时内上好这门课程, 增强学生的学习兴趣, 提高教学质量, 是当前教学实践过程中需要研究的重要问题。

1 工程图学教学方法的分析

1.1 传统教学方法

工程图学课程的传统教学是用教师运用黑板、挂图、模型、绘图仪器等工具进行教学的方法。这种板书教学可以很容易控制课堂节奏, 知识要点清晰, 能充分体现教师的教学风格, 同时使学生能利用老师在黑板上画图的期间有充足的思考时间, 有利于培养学生的空间想象能力与空间思维能力, 能增强师生间课堂互动性。然而, 传统教学法的缺点是显而易见的, 首先, 教师在黑板上画图的过程需要花费很多时间, 效率低[2];其次, 成本高, 挂图、模型与教材必须配套等。课程研究的内容是空间几何问题, 而在传统的教学活动却处于平面环境中, 画图、看图、想象空间形体等所有问题都要在黑板上说明, 不但讲解起来显得呆板, 而且演示效果欠佳, 学生接受困难, 所有的知识点都需要靠教师的讲解和学生的空间想象能力来解决, 这就导致了那些空间想象能力好的学生接受能力强、作业质量好和期末考试成绩好, 而空间想象能力差的学生学习困难。

1.2 多媒体教学方法

随着计算机的发展, 多媒体教学已经得到了广泛的应用。多媒体教学可以把文字、图形、声音等多种媒体信息合理地结合起来, 充分表现所要表达的教学内容。可见, 与传统教学方相比, 其具有直观、形象、生动的特点, 对于需要体现三维形体与其相关位置的这门课程而言, 多媒体教学有着明显的优势。

(1) 生动、直观的特点。运用动画、视频等技术演示复杂形体的结构分析、零件加工过程等, 使抽象的问题变得直观化, 从而增强学生的感性认识, 同时激发学生的学习兴趣。

(2) 可以大大减少教师板书时间、减轻教师课堂上画图的负担, 从而使教师有更多的精力去规划教学过程, 更灵活地去调节教学进度。

(3) 通过对图形、文字、声音、动画等信息, 组成图、文、声并茂的课堂教学系统, 使原来枯燥的空间想象及画图的过程变得生动、形象、具体, 极大地调动了学生的课堂学习兴趣和师生的互动性。

1.3 3 D制图教学方法

3D制图以三维实体结构的表达为主干, 三维设计表达方法和二维工程图表达方法并重的知识结构体系[3]。运用三维CAD设计软件, 从三维设计表达方法入手, 逐步介绍三维设计表达方法的基本理论, 针对具体零件, 通过讨论其结构特点, 分析零件建模的基本方法。于是, 让学生建立空间形体的整体概念。而后利用三维CAD计算机辅助设计软件中多视口功能和由三维实体自动生成二维工程图功能来让学生掌握空间几何形体与平面图形之间的投影关系, 培养学生的读图能力。该教学方法的优势有:直观地表达三维设计思想;3D实体构建方法侧重于进行形象思维的训练, 能使学生对三维图形有强烈的兴趣, 获得新的视觉效果。

2 当前教学方法存在的问题

上述的教学方法各有优缺点, 尤其当前在工程图学的课堂教学中广泛使用多媒体教学, 受到了绝大部分师生的欢迎。但在教学过程中, 我们发现了新的问题, 不少学生反映在课堂上都能听懂讲解的内容, 老师讲得也很清楚, 但是课后去做制图习题却不知道如何入手去解题。具体的问题和原因如下。

(1) 有些教师对教学课件的依赖性太强, 整个课堂教学被动地围绕着课件走, 忽略了制图教学的启发性。教师只是应付教学内容的讲述, 让学生能听懂内容就达到教学目的了, 没有认识到制图教学的目的是培养学生空间想象能力, 使学生对空间的概念有一定的理解。于是, 这就造成学生所反映的:课堂上都听懂了, 但课后却不会做制图习题。

(2) 有些课件质量不高, 只是简单地把教案用PowerPoint软件制作成多媒体电子课件, 讲课时通过屏幕一页页地放映幻灯片, 文字过多, 没有结合动画等其它多媒体技术, 使得课件显得枯燥无味。

(3) 多媒体教学授课的信息量多、容量大、节奏快, 留给学生停顿思考的时间短使得学生对讲课的内容条理不够清晰, 无法真正掌握和消化知识的内涵, 不能跟上讲课进度, 只能浅显地了解制图知识。

(4) 有些课件过于强调课件制作技巧的使用, 利用3DMax、Flash等软件或使用VB等编程语言为平台编制了教学软件, 这往往忽视了制图教学的内涵和教学内容的合理组织, 忽略了课件必须符合工程图学教学的特点。

(5) 3D实体教学法虽然能直观地表达设计思维, 训练学生的形象思维, 但是也存在明显的不足:学生手工绘图能力没有得到实践的培养;学生抽象思维能力得不到切实的培养。

3 教学方法的合理结合

工程图学是一门形象思维很强的课程, 教学的重难点在于学生的形象思维和空间想象能力的培养, 而这些能力的培养关键又在于大量的由物到图、由图到物的感性认识的积累以及启发性的形象思维这就需要多媒体教学和其他教学手段有机的结合。

应当注意到多媒体教学方式中的多媒体只是起到一种教学的辅助作用, 只有合理地运用多媒体辅助教学才能有效地提高课堂教学效果。如果教师一味地依赖课件讲课, 放弃了与学生的交流, 课堂教学就缺少了与学生的互动性, 远远达不到预期的教学效果。只有充分地结合多种的教学手段和教师个人教学风格, 才能真正发挥多媒体课堂教学的效果。

3.1 多媒体课件与传统教学方法的结合

针对《工程图学》课程要求学生要有较强的实际动手能力, 这就要求教师在课堂上除了要阐明教学思路, 引导学生的思维外, 还要在黑板上为学生画图示范, 让学生明白解题过程, 知道从何入手。不能以多媒体教学代替教师多年积累的教学方法和经验。在制作和使用多媒体课件时, 应以再现传统教学过程为原则, 例如, 对手工画图解题进行模拟, 用计算机将解题绘图过程动态地演示给学生看, 计算机绘图的线条应用不同鲜明的颜色和线宽显示出来。

在讲解重要的作图原理和典型例题时, 教师应当配合使用黑板板书和模型进行授课, 让学生得到直观的认识。这样教师根据教学内容和教学实际条件, 把多媒体教学和传统教学方式结合起来, 达到更好的教学效果。

3.2 多媒体课件与教材内容的一致性

由于多媒体教学的课堂容量大、多媒体画面停留时间短, 学生难免有课堂上不能及时理解的内容, 因此, 多媒体课件应与上课所用的教材内容配套, 便于学生课后去对照教材再理解当时不理解的内容, 使学生对难点有一个反复理解和记忆的过程。

3.3 多媒体教学与三维C A D技术的结合

随着AutoCAD、UG、Pro-E、OSD等计算机辅助设计软件的应用及普及, 其作用及重要性也逐渐在工程制图中体现, 利用这些三维CAD技术进行工程图学的多媒体教学, 可以加强学生对三维形体内外结构的空间想象。例如对于结构复杂的零件图教师事先利用三维CAD软件对零件进行三维建模, 然后在课堂上直接在三维CAD软件的环境下教学, 这样对于结构复杂或微小的结构可以实时放大、旋转、移动, 让学生充分理解零件图的内容, 培养学生对形体的分析能力。对于结构复杂的装配图, 可以借助三维CAD软件的装配爆炸图, 进行三维动态装配演示来帮助学生理解装配原理和装配干线, 这增加了课堂教学的趣味性, 提高课堂效率。

3.4 多媒体教学与课堂实践环节的结合

学生所反映的“课堂上都听懂了, 但课后却不会做制图习题”的问题, 最主要的原因就在于学生由物到图、由图到物的感性认识的不够。多媒体课件虽然具有强大的动态演示功能, 但仅有对物与图转换中视觉感性认识是远远不够的。课堂上应当安排足够学时的模型测绘、零件测绘等实践环节, 不仅让学生增加对形体的认识, 而且通过直观认识更增加了对形体尺寸大小的把握, 充分理解视图“三等规律”的重要性增强了学生对形体三视图的表达能力。

4 结语

工程图学的教学方法一直在不断地研究和改进。不同教学方法都有其优缺点, 纯粹用一种教学方法来讲解工程图学课程的每个知识点, 这是不能达到最佳的教学效果。工程图学的现代化教学需要传统的教学、多媒体教学等多种教学方法的合理结合, 应该根据教学内容和实践, 充分发挥多种教学方法的优点, 使各教学方法形成一个有机整体, 才能不断提高教学质量, 达到预期的教学效果, 培养学生学习兴趣, 提高学生的学习效果。

摘要：工程图学是工科专业学生必修的专业基础课。本文对不同的工程图学教学方法和手段进行分析, 比较了传统教学方法、多媒体教学等不同教学方法的优缺点, 提出了多媒体教学应根据工程图学课程具体的教学内容, 与其他教学方法合理结合的教学理念, 不同的教学方法应进行优势互补。

关键词：工程图学,教学方法,多媒体教学