基于三维建模软件下的启发式教学法在工程制图课程中的探索与应用
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摘 要：工程制图作为我国工科大学生必修的一门技术基础课，目前存在授课方式单一、效率低、无法顾全不同知识水平的学生，学生对复杂体往往难以理解等问题。本文将以启发式教学法为教学手段，以三维建模软件为辅助工具，介绍关于对《工程制图》课程教学的探索与应用。主要内容有：对学生进行合理分组以提高学习效率;利用三维建模软件建立相应模型进行辅助教学以促使学生理解;选用启发式教学法进行教学，提高学生兴趣和加深学生记忆效果;将课上的重点内容和课后较难习题录制成小视频建设成库以解决传统课后答疑的局限性。
关键词：工程制图;工科;PBHT;三维建模
Abstract：Engineering drawing is a required basic technical course for college students of engineering in China.At present，there are many problems，such as single teaching method，low efficiency，inability to take into account students with different levels of knowledge，and students' difficulty in understanding complex objects.This paper will introduce the exploration and application of the course teaching of engineering drawing by using heuristic teaching method and 3d modeling software.The main content includes：to carry on the reasonable grouping to the student to improve the study efficiency;Three-dimensional modeling software is used to establish the corresponding model for teaching to promote students' understanding;Adopt heuristic teaching method for teaching，improve students' interest and deepen students' memory effect;In order to solve the limitation of traditional after-class question-answering，the key content in class and the difficult problems after class are recorded into a small video.
Key words：engineering drawing;engineering;PBHT;3d modeling
1 啟发式教学法简介
启发式教学（Problem Based Heuristic Teaching，PBHT），就是根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，运用各种教学手段，采用启发诱导办法传授知识、培养能力，使学生积极主动地学习，以促进身心发展。在这种教学方法下，学生主动参与到课堂教学中去，不再是单纯的“教师教—学生学”的被动模式，如此一来，便可以使得学生上课积极性大大提高，对课堂上的知识点也更为记忆深刻，从而在活跃课堂氛围的同时提高班级整体学习效果。
2 工程制图课程特点
工程制图作为我国工科大学生必修的一门技术基础课，这门课程主要是学习如何根据投影的基本知识，将所想象的建筑形体，在图纸上用二维或三维图形准确表达出来。同时通过正确阅读和理解工程图纸，培养学生的空间形象思维能力、工程基本素质和创造性构型设计能力。
目前，国内外相关研究表明，《工程制图》教学主要面临以下问题：（1）《工程制图》课往往设置在低年级，学生缺乏实际经验和工程观念，在教学中沿用传统的教材、教学计划和模式相对固化，学生的图形表达、实践能力及工程意识的培养欠缺;（2）教学内容的授课方式单一、效率低、无法顾全不同知识水平的学生，不利于学生的学习能力、解决问题能力、创新能力和工程意识的培养与提高。（3）课程对于学生的空间形象思维能力要求较高，遇到较为复杂的立体，传统教学法便难以帮助学生理解掌握这部分知识。（4）由于各专业教学计划和教学内容的调整，工程制图授课学时逐年缩减，造成了教师不得不在更少的学时下却要完成比以往更多教学内容的情况。结果往往是课后辅导费时且效果不好。
本文主要介绍启发式教学法在工程制图课程教学的探索与应用。
3 教学方法的探索与应用
以工程制图课程中《基本体的投影及表面上的点》这一小节为例，通过以下教学实施过程，在课堂上将学习的主动权交给学生，充分调动学生的积极性，提升课堂效果。具体实施步骤如下：
（1）对学生进行分组，将参加学习的学生以4-6人分为一组，以小组为单位进行课堂讨论。小组组长由小组成员按照课次轮流担任，主要负责课堂讨论的组织和纪律维持，提高学习效率。
（2）利用三维建模软件建立所需基本体，向同学们进行展示并开展教学活动。这种展示方法和传统实体模型展示相比有较多优点，首先，它可供各组同学同时观看各基本体的投影情况且观察角度相同，避免出现不同方向的学生看到不同结果的情况，节约了传统教学中轮流观看模具的时间;其次，对于较为复杂的切割体和叠加体，教师可以很快时间内建立好模型，并可以直观地向学生们演示其形成过程，利用软件中的剖切功能，还可以向学生展示复杂体的内部结构，有利于学生理解。此外，将习题中的复杂体建立立体模型，然后将其各个方向投影的动态视频加入电子资源习题库中，可以方便课下所有同学的自主学习，在提高学生学习效果的同时大大节省了教师课后答疑的时间。 （3）启发式教学法的应用。在《基本体的投影及表面上的点》这一小节中，关键内容的教学有以下三个部分：
①基本体按其表面的几何性质可分为平面立体和曲面立体，其中平面体介绍棱柱体和棱锥体;曲面体介绍圆柱体、圆锥体和球体。各小组成员对荧幕显示的各基本体三维模型进行三视图投影特点归纳，探讨总结出各自的投影特点，以棱柱体为例，棱柱体的三视图投影特性为“两个矩形和一个多边形”，如图1～图2所示。这种教学法不但能提高学生对课程的兴趣，还可以加深学生对本节课程知识的记忆效果。
②根据习题中的已知条件和总结的基本体投影特点，绘制出习题中的基本体三视图。并将知识点延伸到简单的叠加体和切割体。如图3所示为三棱柱和四棱柱前后方向的模型，图4为该模型所对应的的三视图。
（4）课后作业的批改和问题反馈。将本节课关键内容知识点的讲解录制成几分钟的短视频，供基础功薄弱的学生进行课下学习和考前的复习。同时将习题册中较为复杂的形体建成三维模型，并录制讲解视频，将其加入习题库中。
4 结论
工程制图课程是我国工科大学生必修的一门专业基础课程，涉及知識面多，应用范围广，对学生的空间想象力要求较高。本文以启发式教学法为教学手段，以三维建模软件为辅助工具，对《工程制图》课程教学改革做了探索与应用。主要结论有：（1）对学生合理分组进行课堂讨论，有助于使学生积极主动地学习，提高学习效率。（2）在课上利用三维建模软件建立相应模型进行辅助教学，可以直观地向学生们演示其形成过程，有利于学生理解。（3）选用启发式教学法进行教学，不但能提高学生对课程的兴趣，还可以加深学生对本节课程知识的记忆效果。（4）将课上的重点内容和课后较难习题录制成小视频并建设成库以供学生进行课下学习和考前复习，可以解决传统课后答疑的局限性。
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作者简介：赵珍（1991-），女，陕西西安人，硕士研究生，助教，主要从事水工结构方面的教学与研究。
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