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一、工程制图困难学生的确立
需要教师重点帮辅的学生,是先天形象思维能力差的学生,在高中立体几何学习阶段,他们这方面的不足就已表现出来,其成绩都较差。
在工程制图学习的前期,他们会感觉到有一些难度,到中期“组合体”部分时,学习有困难的同学会彻底暴露出来。
针对这些特点,一方面教员要认真关注每个学生的课堂反映,作业情况;
另一方面通过关心学生,与其多交流,了解他们高中阶段立体几何学习的情况等就可初步确定其需要重点帮辅的学生。
与此同时,向学生讲清工程制图的课程特点、需要的能力及学习方法后,学生自身也会清楚自己是否属于重点帮辅的对象,如作者在2003年所教的一个班上,通过观察确定的重点帮辅对象与学生自报需要帮助的人员基本一致,首次落实的帮辅学生有13人之多,但这十三名学生也可分成两种情况:
大约半数仅为相对困难,通过较少的帮助及自身的努力就可基本赶上;
另一半学生属于真正困难的对象,才是重中之重需要多方位辅导的对象。
二、困难学生形象思维能力提升措施
1.利用“立体化”教学方法
所谓“立体化”教学方法,就是改革工程制图传统的粉笔加挂图授课方式,对该课程的教学全程电子化作有益的探索与研究的方法。
主要做法为:
利用工程制图助教课件辅助授课;
利用先进的CAD技术完成全程授课中的作图演示过程、模型制作过程、形体分析与思维过程等;
利用自行开发的助学型网络辅导课件《工程制图学习辅导》对授课内容进行总结、巩固与提高;
利用《画法几何及土木工程制图习题解答》电子文档剖析学生作业中共同存在的问题;
利用模型室对学习困难的学生进行重点辅导等等。
作者的教学实践表明,工程制图教学全程的电子化,课堂教学信息量明显加大,课堂效率显著提高,教学过程形象直观,现场辅导及与困难学生的交流时间也随之增多,困难学生形象思维的能力提升比传统的教学方法下要迅速得多。
2.利用实践性教学环境
工程制图教师的主要任务之一是如何有效地培养学生的形象思维与判断能力,尤其是空间想象能力先天基础较差的学生。
教学实践证明,只有加强实践性环节,让困难学生从物到图、从图到物的反复过程,形象思维能力才能不断提高。
形象思维的实践性环节可多种多样,如模型室的开放,橱窗内典型几何形体的放置、学生自作实物模型与电子模型,专业图教学中尽可能增强学生对工程的感性认识等对提升困难学生形象思维能力是有根本性的帮助的。
作者的主要做法为:
(1)促进形象思维的大环境----模型室建设
工程制图困难学生之所以困难,主要原因是他们的空间形体“表象”(空间形体在大脑中所能形成的印象)能力差,模型室的建设对提高学生的空间形体“表象”能力非常重要,是其它环境不可替代的。
经过多年的模型室建设与积累,作者单位现有各类教学模型近万件,按照教学进程分门别类的排放,复杂形体有图物对照,模型室有专门的管理人员对学生开放,为学生提供画实物投影图的练习用纸及空间。
作者强行要求困难学生必须经常到模型室观察与练习。
事实表明,经过在模型室一定时间的空间形体感性认识后,困难学生的空间形体“表象”能力提高较快。
(2)促进形象思维的小环境----橱窗建设
为了建设形象思维的环境,作者单位不仅将工程制图专用教室与模型室连在一起,且利用走道与过道设置形象思维橱窗,建立促进学生空间思维的小环境。
橱窗内放置典型的空间形体,图物对照,不断增强学生的形象思维能力;
放置学生的优秀作业促进困难学生的学习积极性;
放置国家图样标准,让学生牢记图样绘制规范与要求等。
空间思维的小环境设置,为学生利用课堂休息及其它时间提升空间形象能力提供了空间。
(3)专业图中加强学生工程建筑物感性认识
专业图表达的内容是实实在在的工程,教学不能“纸上谈兵”,应加强图物对照的读图实践性过程才能使学生真正掌握专业图的阅读。
因此,利用学生工程认识实习的机会,现场读图,以增加对工程建筑物的感性认识是提升学生,尤其是困难学生空间形象能力良好途径。
3.加强困难学生自主学习的自觉性
工程制图困难学生自主学习的自觉性和积极性也是提升其自身空间形象能力重要方面。
作为工程制图教员,要想方设法加强困难学生自主学习的自觉性。
作者的主要做法有:
(1)高度重视学生作业环节
学生认真完成工程制图作业对其提升空间形象思维能力起着重要作用。
困难学生因为完成作业有困难或不能及时完成规定的作业,或想平时作业成绩能够得到高分更可能抄袭他人作业。
为此,除了常规的教育外,为使困难学生能独立完成作业,作者的主要做法为:
尽早确立工程制图困难学生为重点帮辅对象,对他们完成作业情况进行跟踪或当面进行质疑;
允许他们可适当迟交作业;
对他们平时作业的成绩评定,不是以正确率为主,而是以订正率为主等。
实践表明上述方法能够促使困难学生自主独立地完成其作业。
(2)提供工程制图学习辅导网络课件
根据困难学生中普遍存在的问题,作者在学校教学基金的赞助下自行开发了工程制图学习辅导网络课件,课件紧密配合教学进程,设置了重点难点分析、典型例题讲解、单元学习情况自测及模拟试题等内容让学生进行课后自主学习。
(3)利用电子模型资源
电子挂图及模型形象生动,丰富的色彩及三维视觉功能容易使学生记忆形体的“表象”,是学生自主学习工程制图、提升形象思维能力的重要资源。
一方面利用学校网络环境提供给学生,另一方面对困难学生为其制作成VCD让其自主学习。
三、开展工程制图“立体化”教学的研究
在传统的教学过程中,教员依靠黑板、教学挂图及实物模型来提升学生的形象思维能力,作者认为这主要是“平面”的教学方法,它不利于快速提升学生,尤其是工程制图困难学生的形象思维能力。
因为这些传统的教学手段主要存在课堂教学效率低,容纳的教学信息量小等缺点。
为了适应现代教学的需要,应开展“立体化”教学方法的研究,尤其像工程制图这种要求以形象化教学为主的课程更应如此。
作者对该课程的教学全程电子化作了有益的探索与研究,即利用工程制图助教课件辅助授课,利用先进的CAD技术完成全程授课中的作图演示过程、模型制作过程、形体分析与思维过程等,基本做到了“甩掉”黑板;
更进一步,如果先让学生掌握CAD技术,工程制图教学中及学生在校学习中完全可以“甩掉”图板。
事实上,这已成为国家及现代企业对高等学校培养学生的要求。
当然,人的形象思维的提升,就像人的逻辑思维能力、记忆能力的提升一样是个复杂的心理认知过程。
工程制图既无法回避这一课题,事实上也能发挥其作用,所以应加强这方面的探索与研究。
加强困难学生的辅导,开展“立体化”教学的研究
王业明
一、加强困难学生的辅导
工程图样是工程师的语言,形象思维能力是工程师综合能力的重要方面。
长期以来,人们对提高自身的记忆等能力的研究甚多,不重视或忽略了人的形象思维能力的培养与提高,诸如家长让小孩背诵唐诗宋词的多,而有意识培养小孩立体空间的甚少。
由于人的先天赋予的形象思维能力差异很大,使得学习工程制图的学生,学习起点虽然一样,学习潜能却大不相同,基本是个“正态现象”,特好的及学习特困难的学生为数较少,因此,出现的一些“怪现象”也不足为怪,如除了工程制图各门功课全为优的学生有,只有工程制图课程为优的学生也有,初中起点的学生工程制图成绩也能超过高中起点的学生等等。
针对这些特点,一方面认真关注每个学生的课堂反映,作业情况;
与此同时,向学生讲清工程制图的课程特点、需要的能力及学习方法后,学生自身也会清楚自己是否属于重点帮辅的对象,如在工管0301班上,通过观察确定的重点帮辅对象与学生自报需要帮助的人员基本一致,首次落实的帮辅学生有13人之多,但这十三名学生也可分成两种情况:
二、开展“立体化”教学的研究
1、“立体化”方法总述
所谓“立体化”方法,就是改革工程制图传统的粉笔加挂图授课方式,对该课程的教学全程电子化作有益的探索与研究的方法。
利用自行开发的课件对授课内容进行总结、巩固与提高;
利用习题解答电子文档剖析学生作业中共同存在的问题;
实践表明,工程制图教学全程的电子化,课堂教学信息量明显加大,课堂效率显著提高,教学过程形象直观,现场辅导及与学生的交流时间也随之增多。
2、实践性教学的设计思想
(1)
如何有效地培养工科学生的形象思维与判断能力
只有加强实践性环节,让学生从物到图、从图到物的反复过程,形象思维能力才能不断提高。
形象思维的实践性环节可多种多样,如模型室的开放,橱窗内典型几何形体的放置、学生自作实物模型与电子模型等。
(2)
专业图教学中如何加强学生对工程的感性认识
专业图表达的内容是实实在在的工程,教学不能仅停在“纸上谈兵”,应加强图物对照读图实践性过程才能使学生真正掌握专业图的阅读。
因此,应进一步加大学生认识实习中现场读图的力度。
3、实践性教学环境建设
促进形象思维的大环境----模型室建设
模型室的建设对提高学生的形象思维非常重要,是其它环境不可替代的,即使国内一流工科学校也非常重视。
促进形象思维的小环境----橱窗建设
利用走道与过道设置形象思维橱窗,建立促进学生空间思维的环境。
学生可利用这些扩充性资料进行自主学习,不断提高其形象思维与判断能力。
(3)
工程建筑物感性认识的加强
利用学生工程认识实习的机会,现场读图,以增加对工程建筑物的感性认识。
4、现代教育技术和传统教学手段的有机结合
工程制图是一门实践性很强的技术类课程。
在其教学过程中,教员大量使用教学挂图、模型等,使学生对空间几何元素及相互关系有直观的理解和认识。
尤其是教学模型的使用,对学生空间想象力的培养起到了不可替代的作用。
经过多年的模型室建设与积累,我室现有各类教学模型近万件。
这些传统的教学手段虽然行之有效,但存在着课堂教学效率低,容纳的教学信息量小等缺点。
为了适应工程制图现代教学的需要,教学手段的改革成为工程制图教改中的一项重要内容。
近几年来,在采用传统的教学手段的同时,我们积极引入现代化教学手段与方法,开发了助教型的《投影理论及制图基础CAI课件》多媒体教学课件并投入使用,大大地提高了课堂教学效率,收到了较好的效果;
助学型的网络辅导课件《工程制图学习辅导》及《画法几何及土木工程制图习题解答》电子版为学生自主学习提供了便利。
当然,现代教育技术和传统教学手段的有机结合还有待于进一步研究。
提高工程制图教学质量的措施研究
王红魏海高旭王业明
(扬州大学建筑科学与工程学院建筑系江苏扬州225009)
摘要:
从转变教育观念,整合工程制图教学内容,改善教学方式和优化教学手段等方面,对改革工程制图教学、提高教学质量做了一些有益的尝试研究。
关键词:
工程制图;
教学质量;
多媒体教学
中图分类号:
文献标识码:
文章编号:
学校的根本任务是培养人才,而人才培养的中心环节就是教学工作。
提高教育教学质量,是增强人才适应性、提高人才竞争能力的需要,因此教育质量问题在我国高等教育的改革和发展中具有重要地位,而且高质量的教学,才会有高水平的科研,才会有浓厚的学习风气,其它工作也才会相应跟进,因此,教学工作是学校的中心工作。
工程制图是很多院校的主要的专业基础课之一,这门课程学习的好坏直接影响许多后续课程的学习,同时为了适应高等教育对教学提出的新的要求,从多年制图教学的体会和制图教学的发展趋势出发,对提高制图教学质量作了比较深入的研究。
1目前面临的形势
工程制图是研究绘制和阅读工程图纸的一门专业基础课,所研究的工程图样是不同工程技术人员、不同工程单位、不同国家之间实现工程技术交流的重要技术语言,既是一门实践性较强也是一门较难的课程。
传统教学主要采用实物模型、挂图等方式反复演示,一讲一练、课后再练的方式巩固,以传授知识、偏于解题技巧和方法为目的的知识教育为框架,从而使学生掌握图形与实物之间的投影关系,逐步提高投影分析和图形表达的能力。
这对于课时充足时是可行的也是有效的,但是随着社会经济的发展,知识和信息的不断丰富,学校开设的课程不断增多,学生需要学习的知识更加广泛,同时工程制图和其它的课程一样,课时大大削减,再加上模型、挂图的有限性与信息技术的瞬息万变形成了鲜明的对比,继续沿用原来的教学方法肯定会影响教学质量的进一步提高。
近几年各院校在工程制图教学的内容、方法上都有了很大的改进,出了一些比较优秀的教材,也制作了不少教学课件,本文综合这些成果,从教学的内容和方式方法上,提出了全面提高工程制图教学质量的一些措施。
2整合工程制图教学内容,体现基础性:
转变教育观念就要树立以素质教育为目标的教育新观念,从现有的以投影概念的建立和制图技术的训练为中心的模式,转移到以人为本,开发智力,发展个性,有利于培养学生的创新精神和创新能力为培养重点上来。
在课程体系和教学内容上,从培养创新能力出发,依托现代科学技术,对工程制图课程的内容必须进行合理调整,就传统教学内容与相关新兴学科知识的关系以及手段等方面优化完善,确定工程制图课程内容的改革思想和目标。
“工程制图”课程目的是培养学生的空间思维能力、构形能力以及阅读和绘制工程图样的能力,因此,教材在内容安排上应当适应教学目的和要求,并且体现本课程的基础性。
(1)制图国家标准:
这部分内容的教学是贯彻工程制图技术的法规,重点是介绍工程图样的一般规定、尺寸标注、具体画法等,因此要保证一定的教学时间。
作为行业的标准,应使学生较熟练地掌握该部分内容,为专业图绘制与阅读及计算机绘图奠定基础。
(2)画法几何内容的调整:
画法几何作为工程制图的基础,在培养学生空间的形象思维和逻辑思维能力方面有突出的作用,既不能取消,也不应该墨守陈规,应当将画法几何定位于为工程制图和计算机绘图服务,强调画法几何的基础性作用,熟悉图示法的原理,重点突出图解问题的方法,淡化难度较大的图解内容。
对点、线、面部分的综合问题,强调解题方法的学习,降低解题难度;
相贯线部分重点讲解特殊情况下的相贯线及其简化画法,原理只作一般性介绍;
强调轴测图的立体构图作用,突出轴测图的图示方法,弱化原理方面的内容。
(3)投影制图部分:
以正投影法为基础的多面正投影,因其简单易作不变形,而一直是工程界表达三维立体的主要方法。
投影制图部分应以“体”为主线,以图形表达为教学重点。
从基本体到组合体,再到图样画法,先由三维空间的体到二维平面的图(画图),再由平面的图到空间的体(读图)的反复训练,主要解决“空间→平面→空间”(“体→投影→体”)的转换关系,培养学生的形象思维能力和空间分析能力。
(4)专业图:
专业图的绘制和阅读是工程制图教学的最终目的,这部分内容是前面知识的实际应用。
重点突出图示内容的表达、图示方法和图示特点。
在保证图面质量、专业图的表达方法上,做到视图、剖视图、断面图、详图等应用准确,布局合理。
这部分练习工作量大,随着计算机绘图技术的引入,尺规作图的工作量可适当减少,增加相应的计算机绘图作业。
(5)计算机绘图:
计算机绘图已经以多种模式引入到工程制图教学中,常见的有两种做法:
一是结合式,即将计算机绘图融合到工程制图各个章节中;
另一种是分离式,即在传统工程制图内容以后,以单独章节形式、计算机绘图必修课或选修课的形式开设。
本文认为单独开设效果较好,因为计算机绘图课单独开设,安排在工程制图学完以后进行,此时学生已学完了投影原理和专业图的表达方法,具备了必备的图学基础,这样既有利于巩固所学的投影知识,提高应用能力,增强知识的系统性,同时也避开了一些同学刚进校时计算机基础较薄弱的情况,更有利于提高计算机绘图课的教学效果,使学生学会工程图的计算机处理技术,从而打下一定的CAD应用、开发基础。
工程制图课程体系和教学内容的合理性是相对一定条件而言的,是一种时间和空间上的动态平衡。
既要引进合乎发展规律的新知识、新内容,又要不断改革传统的内容,还要涉及到相关的课程、相关内容的取舍与联系,同时也要考虑学时的问题。
值得注意的是,虽然计算机技术的发展以及绘图软件、硬件日益成熟和普及,为工程制图课的改革创造了条件,但无论以什么方式绘图,最原始、最根本的图还是源自人脑,是人脑形象思维的产物。
因此,国家制图标准、投影原理、视图表达及工程图的图示方法等仍然是学生首先应掌握的图学基础内容,另外在计算机绘图教学中,应当从适应图学技术发展的必然要求出发,进一步加强三维实体造型内容的学习。
3提高工程制图教学质量的手段
(1)实现多媒体教学,提高教学效率:
利用CAI课件进行课堂教学,能以生动形象的动画展示空间思维的过程,不但有效地缩短学生的理解时间,提高教学效率,而且生动形象的动画、清晰的视觉形象能有效地加深学生的记忆,提高教学质量。
然而现成的多媒体课件一般是按照教学内容的要求,编排成某一特定的格式,有时利用这样的课件进行课堂教学会形成“特定的模式”,束缚了教师的创造性和个性的发展,不能体现各教师的教学特色,削弱了课堂教学中教师的主导作用。
课堂教学应当是教师、学生之间双向参与的活动过程,课堂教学中优秀教师应不断地与学生的反应进行交流,适时地接受和分析学生传递过来的信息,并适时地对这些信息作相应的反馈处理。
随着计算机绘图教学在制图课程教学中要求的日益提高,AutoCAD在工程设计中的使用日益普及,也可以在CAI课件教学的基础上,利用AutoCAD强大的三维构型功能、轴测绘图功能、二维绘图功能建立内容丰富的电子教学素材库,可嵌入制作的课件中,也可直接在AutoCAD中打开,并可充分利用AutoCAD的“层”的功能,使演示过程、图解步骤预先设定(打开时可调整步骤),课堂教学时,不仅可随学生学习的情况相应地调出需要的例题,而且既克服了CAI课件内容编排的程序性、限定性,也克服了传统教学模型、挂图的有限性以及操作(例图解时的绘图)的不方便和不精确,从教学实践来看,它的灵活性、可操作性对教学质和量的提高都非常有帮助。
而且这样在教学过程中反复使用AutoCAD演示和绘制千奇百怪的图像,也加深了学生对AutoCAD本身的学习兴趣,为后面学习计算机绘图培养了浓厚的兴趣。
因此可在工程制图教学中,实现多媒体教学,将CAI课件和AutoCAD建成的电子教学素材库巧妙地结合起来,既提高了教学的生动性、灵活性,也提高了教学的效率。
实现多媒体教学,只用传统教学方法的一半时间,给学生讲解得更详细,传递给学生更多的信息量,最终的教学效果要比传统方法好得多。
多媒体的手段和方法很多,可以是课件、电子挂图(包括二维、三维)、电子板书、动画、录像。
在教学过程中应针对不同特点的教学内容,相应选择最合适的方式、方法,用最少的学时,取得最佳的教学效果。
“绪论”和“制图工具的使用”等内容可以以动画或录像的方式组织教学,教师适当地予以控制一下节奏并适当调节学生的情绪,因为这部分主要介绍的是描述性的知识,采用动画或录像的方式可以传递比较多的信息。
讲解点、线、面的投影和截交线、相贯线时,投影体系以及投影的形成过程,截交线和相贯线的形成和形式,相贯线的求解思路等最好采用动画等方式来表达。
对于这些问题,只是要求学生有一个较直观的感性认识,采用这种方式十分生动、直观。
但在讲解例题时,最好采用AutoCAD电子教学素材库中的易操作的电子挂图。
因为这一部分重点解决的是如何实现由空间到平面投影图的转换,如何绘制出投影图来。
学生刚接触到这方面的内容,教师应当引导学生的思维在三维实体和二维图形之间不停地相互转换。
电子挂图不但可以给学生一个反复练习的过程,而且教师可以非常轻松地控制课堂的进程,以便于学生对所学知识的充分理解和掌握。
讲解组合体及图样画法部分内容时,学生已对画法几何的基本解题方法和思路有了初步的掌握,这部分学习主要是应用和提高。
因而,采用较大比例的多媒体教学方式,效果十分明显。
特别是在组合体视图二补三和补漏线时,在计算机上采用二维图形和三维实体模型相互对照,对学生掌握典型组合体的投影有很大帮助。
讲解例题时同样可以借助AutoCAD电子教学素材库中的电子挂图,可预先设定答案的多样性。
讲解专业图时,学生已有了较强的三维想象能力,所以以计算机二维图形为主,少量的三维实体模型为辅。
为了进一步提高多媒体教学的效果,多媒体课件在适时交互与适时控制功能上应进一步加强,另外配合课堂教学,可把现有的多媒体教学内容转换为网页形式,配上制作的动画,在教学网站上进行演示教学,以便学生课后复习及互相交流,从而大大改善教学效果。
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