科学的教学方法是做好工程图学教学的前提。本成果主张在教学中运用多种教学理论与方法,以学生为中心,发挥学生的主观能动性,研究符合学生的认知规律,提高学生的学习兴趣的教学方法。
(1) 建构主义理论研究与实践
建构主义学习理论强调以学生为中心,要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体,学习不是被动的接受信息刺激,而是对外部信息主动的选择、加工、处理,从而获得有意义的知识建构。在建构主义学习理论的框架下,教师的角色也要发生相应的变化,应该从传统的传递知识的权威、课堂的主宰者变为学生积极构建知识的启发者、引导者。虽然传统的教学方式有助于学生掌握知识,但学生的创造性、主动性难以发挥,不利于学生创新能力、自主学习能力的培养。建构主义教学策略强调教师的主导地位与学生的主体地位,可以弥补传统教学这方面的缺点。
基于建构主义教学理论,必须在工程制图课堂教学中引入启发引导式教学方法,注重学生自我分析问题、解决问题能力的培养。
教学案例:组合体读图
组合体读图是工程制图课程的一个重点、难点,学生学习到这个阶段时,已经初步建立起了空间想象能力。此时如何启发引导学生利用前面所构建的知识来完成组合体读图知识的构建,进一步提高其读图能力,成为本部分授课内容的重点。如图1所示,首先,应利用多媒体打出该组合体的主视图与左视图,如果让学生分析想象其空间形状,大部分学生普遍会感到难以想象。但如果变换视图,再打出组合体的主视图与俯视图后,此时再让学生构想,大部分学生均能容易的想象出其空间形状。对于同一个组合体,为什么给出的视图不同,其空间形状构想的难易程度会截然不同,这就需要启发引导学生找寻其中的原因:关键原因在于读图的时候没有抓住实体的特征视图,因而造成读图困难。在此基础上,继续打出如图2所示的一系列的组合体视图,引导学生自己构建组合体的读图方法与规律,从而就能巩固、提高学生的读图能力与空间想象能力。
图1 反映形状特征的三视图 图2 反映位置特征的三视图
(2)特点性教学法研究与实践
工程图学课程中所出现的一些概念都很枯燥,学生普遍觉得难以理解。授课的语言应当精炼,关键的知识点应当总结成短句或口诀。这样学生读记轻松,易于上口,可加深对概念的理解和记忆,起到事半功倍的效果。特点性教学法就是总结工程图学课程知识体系中的具有特征性的东西,将其总结提炼,融入课堂教学,或者写入教材,使学生容易记忆,易于掌握和学习。
应用举例:教材编写
在编写相应教材时,我们也考虑到特点性教学法的运用。在工程图学教学中,经常会有一些规律性的东西需要学生重点记忆,如讲平面上的点和直线时,会有如下两个知识点需要学生记忆:
点在直线上,必在平面内的一条直线上;
直线在平面上,必过平面内的两个点。
在讲到半剖时,半剖比较容易出错,需要同学注意的地方主要有:
① 半剖视图必须以对称平面的点划线分界,不需要特别加粗。
② 对已表达清楚的内部结构,半个视图中的虚线应省略不画。
③ 若需要对半剖视进行标注,则应整个标注而不能只标一半。
这些需要记忆的东西一般都会做下面的处理:①语言尽量精炼;② 使用特殊标记,如斜题字、加粗字等;
基于上述特点性教学法研究,本成果将各章节内容进行提炼梳理,编写出版了符合特点性教学理论的工程制图教材,在实际教学中取得了良好的教学效果,深受广大师生欢迎。
(3)单元化教学法
单元化教学法按照教学计划划分教学单元,按照教学内容灵活设置教学单元。单元化教学法将庞大的难题分解为简单的单元,化整为零,易于理解。
单元化教学主要用于CAD基础部分的教学内容。
教学案例:图形变换原理与图形编辑操作命令
将图形生成原理、直线近似表示与直线、多段线、圆等命令的操作结合起来,可以使学生更好地理解画出来的直线或圆弧带有锯齿原因;将裁剪原理与图形的缩放结合起来讲,可以使学生更好地理解图形放大和缩小的复杂过程;将二维图形的变换原理与二维图形的编辑命令结合起来讲,可以使学生更清楚在编辑命令执行过程中进行一系列的复杂运算,从而对图形的变换原理有更深的了解。这种单元化的融合,使学生在热衷于动手操作的同时,也对图学理论产生了兴趣。
(4)案例教学法
案例教学法运用精选案例引导学生进入某种特定事件、情境之中,组织学生对事件、情境的构成进行积极主动的探究活动,提高学生创造性运用知识分析和解决实际问题的能力。案例教学法为学生提供了直观地教学实例,使解题过程有章可循。
教学案例:轴承座三维建模
图3轴承座
零件建模要用六个学时讲完,就要设计三个零件案例,分三个单元讲解,每个案例基本上要均分建模学时的特征量。比如图3 所示的轴承座案例,从结构上可分为底板、立板、空心半圆柱、圆柱凸台和筋板。这些结构的创建需要的特征工具有参考几何体、拉伸凸台、拉伸切除、筋、倒角和圆角特征。
(5)图感教学法
图感类似于平常所说的手感、语感,是人们对二维图形或三维实体的瞬间思维加工,将图形或者实体结合图学知识,快速地重构实体或者由实体想象视图的过程。运用“图感教学法”在教学中帮助学生构建主动式图学图式,提高图感能力,提高对二维图形和三维实体的快速感知力。
教学案例:组合体读图
图4(a)所示要求根据俯视图,根据已有的构思空间立体,再补出其他视图。这就需要学生积极地思考,充分利用图感,根据已有的图学图式,在脑中构思出如图8中(b)、(c)、(d)等所示实体,从而绘制出主、左视图。
(a) (b) (c) (d)
图4 根据俯视图构思形体补画主、左视图