三维软件应用理实一体化教学模式设计

刘咏涛

（天津交通职业学院 天津 300110；和田职业技术学院 新疆·和田 848000）

1 三维软件技术在高职教学中的作用

在高职教育中，制造类专业分工详细，教学目标是培养学生的专业技能和动手能力，能够胜任智能化高精度设备应用，因此机械图样设计是必备的理论基础。如今机械图纸设计已完全实现电子化，例如AutoCAD 和SolidWorks 是目前应用最为广泛的机械设计软件。SolidWorks 是目前应用最广泛的三维建模软件，指令操作简单易懂，功能强大，在科研、教育及工业生产中均获得大量应用。SolidWorks 软件课程有助于学生了解产品的设计原理与设计方法，为今后的工作打下坚实的基础。

2 三维软件应用教学现状概述

三维软件应用课程在大学二年级开设，此时学生已经学习了机械制图与CAD等相关课程，了解了机械制图的基本术语、基本概念和基本原理，具有基本的绘图能力和读图能力。但是空间想象能力较差，由于缺乏实际工程项目经验，对于复杂结构和特殊造型的识读与设计尚有较大差距。

空间想象能力是在日积月累的工程实践中培养出来的，对于大多数学生而言，不可能在一两个学期的学习中形成这种抽象思维能力。在传统授课模式中，以教师讲解软件操作为主，实例非常简单，主要目的是实现操作指令，学生不能同步练习，只能在老师讲解后通过复现简单实例和记忆掌握软件指令，效果很差。[1]具体表现为，能够识记基本指令，但在给定项目实训时，往往不能灵活运用，不能达到预期教学效果。

课后作业注重软件操作指令功能识记及功能论述，很少涉及项目案例，学生机械式记忆教材内容，而忽略了实际技能训练，未能形成有效的授课效果反馈。[2]导致高分低能现象出现。

3 理实一体化教学模式设计

3.1 教学目标

三维软件应用课程的教学目标是熟练使用三维建模软件，能够独立完成复杂零件建模并生成二维工程图，掌握零件结构及装配方法。三维建模课程旨在培养学生的空间想象能力和抽象思维能力，从而顺利掌握二维图纸的识读方法。

3.2 项目实例教学

项目实例教学方法是一个完整的教学体系，把课程知识点融入教学项目实例中，通过项目实例把知识点串起来，在实践操作中触此及彼，培养学生的三维软件建模能力，[3]达到良好的教学效果。在一个学期的授课过程中，可设计一个或多个项目实例，每个项目是一个完整的教学单元，由若干个任务构成，可根据项目内容差异分配不同的课时。项目实施的每一项任务对应一定的分值，采用百分制计分。项目之间遵循由简入繁，由易渐难的原则。项目设计内容包括：需求分析，功能设计，材料选型，虚拟采购，图形绘制，小组评审，修改完善，产品试制，最终经过过程考核，完成一个项目案例教学过程。学生在整个学习过程中不是只关注软件操作，绘图是否规范，而是从始至终经历一个模拟产品的完整开发过程。这样能够最大程度激发学生的学习主动性，很多任务需要在课下自主进行，每完成一项任务就会获得相应的分值，完成一定量的任务即可达到及格水平，完成任务越多获得分值越高。

3.3 讲练融合授课模式

理实一体专业课要求理论教学与实训操作并重，其目的是培养掌握一定理论基础的高素质技能人才。[4]因此理论教学非常重要，但是在传统的理论教学模式下，学生很难被动地接受老师单向概念灌输，学习效果不佳。[5]

讲练融合授课模式是从传统教学模式改进的“讲-练-讲”教学流程，教师列出知识点和内容提纲，布置学习任务，由学生在做中学，[6]可研读教材，查阅工具书，也可通过网络微课、慕课等学习平台获取所需的知识。同时，把理论应用到实际操作中，边学边用，使理论与实践融为一体。在这个过程中，教师负责辅导与答疑，总结学生遇到的问题，统计学习进度和学习状況，为后期教学改进积累材料。在学生完成练习后，教师把难点和出错概率较高的地方集中进行讲解，这样有的放矢，针对性强，学生带着问题听讲，往往能起到事半功倍的效果。

讲练融合授课模式适用于理实一体课教学场景，与“翻转课堂”教学模式有明显的区别。“翻转课堂”基本上是老师和学生角色互换，老师作为课堂的组织者或者主持人，学生是课堂的主角，学生有非常大的发挥空间。讲练融合授课模式中教师依然是课堂的主体，控制课堂的节奏。相对于传统课堂，学生改变的是学习模式，由被动听讲变为主动学习。

3.4 过程考核机制

大学课程的传统考核方案包括平时成绩和期末考核，平时成绩一般占30%左右比重，包括考勤、作业和平时表现等内容，期中考核多为任课教师自行组织，所占比重较小，因此期末成绩一般决定了整个学期总评成绩是否合格。对于基础课程而言，由于是纯理论内容，传统考核方式是比较适合的，但是对于实践性较强的专业课程而言，则削弱了实践考核的比重，导致学生对实践考核不够重视，降低了学习主动性，从而影响了实训环节的教学效果。

本例设计的考核方案加大了平时成绩的比重，即过程性评价内容，[7]占学期总评成绩的60%，称之为过程考核机制。过程考核包含三部分内容：课堂出勤、项目过程文件、作品实物。详情如表1 所示。

表1 过程考核分值表

课堂出勤是过程考核的前提，缺勤课时超过学期课时30%，过程考核结果为0，期末总评成绩为0。项目过程文件分阶段收取，需求分析主要涉及产品功能描述和设计产品所需要的资源。图纸文件是应用SolidWorks 设计的三维模型和导出工程图文件。设计报告是指图纸文件的说明和技术细节描述。成本文件是原材料采购和加工成本清单。设计完成之后，学生依据图纸文件制作样品，可通过钳工、机床加工手段完成，也可采用3D 打印生成。3D 打印原料可采用 ABS 或PLA。钳工或机加工制件材料必须为金属材质。过程考核的评分标准分为客观项和主观项。以“需求分析报告”为例，客观项评分标准：字体、字号是否符合模板规范要求；报告字数是否满足要求范围；单位、数字是否错误等。主观项评分标准：内容是否全面；是否重点突出；词句表达是否规范等。

过程考核跟踪了课堂全部过程，任何问题或薄弱环节都可在过程文件中反映出来，教师通过统计分析，可总结教学经验，调整授课内容，改进教学方法。

3.5 期末考核

期末考核依然是教学效果检测的重要方式。温故而知新，经过一个学期的学习，学生是否对课程内容有了深刻的认知，是否掌握了新的知识，提升了技能，需要进行复习和回顾，期末考试恰好可以检验过程考核结果的有效性。期末考核采取笔试和实训考核两个部分。与过程考核不同，期末考试更偏重于概念的理解和实训的流程，而不是项目开发的细节，主要用于检验学生对方法的理解与掌握。期末考试中理论考核与实训考核的分值比例为1:1。根据折算比例：学期总评成绩=过程考核成绩60%+期末考核理论成绩20%+期末考核实训成绩20%。

4 教学效果分析

4.1 项目实例

通过实际教学授课，对过程考核进行数据分析。以某赛车叉臂连接件耳片为例，给定尺寸如图1 所示。

图1 耳片

课堂教学任务4 学时，课下作业时间限定为1 周。要求根据图1 用SolidWorks 建模，模型文件转化成二维工程图，验证与题目要求是否一致。编制项目过程文件，如表1 所示。建模效果参考图2。

图2 耳片三维模型图

教学项目任务包括需求分析、图纸文件、设计报告、成本报告和作品实物，根据表1所示分值比例计算过程考核最终得分。

4.2 过程考核数据分析

过程考核分值分布情况如图3 所示。

图3 过程考核成绩分布图

由图3 可知，过程考核结果服从正态分布，项目任务的难易程度比较合理，激发了学生的学习兴趣，[8]起到了较好的教学效果。

5 结语

项目实例教学方法在三维软件应用课程的使用中，改变了传统授课方式以教师单向灌输为主，理论讲授与实训操作不能有机结合的缺陷，过程考核方法激发了学生的学习热情和成就感，提升了教学效果，对于大学课堂教学方法改进具有一定的参考意义。