摘要：为较好地适应市场就业需求，提高学生的学习兴趣，培养学生的实践能力和创新能力，本文在分析机械CAD教学现状的基础上，引入情境教学法，通过改革教学内容创建情境主题、教学手段多样化应用展示情境、教学环节多元化深入情境、反馈情境及改革成绩考核评价体系等方面，探讨情境教学下机械CAD教学改革的模式，经实践并取得了较好效果。
关键词：机械CAD；情境教学法；教学改革
0引言
产品设计是制造业的灵魂，设计师可以灵活运用CAD软件将自己的想法表达出来，并对设计结果实时地修改更新优化。为适用机械相关企事业单位的人才需求形势，机械CAD的教学不仅要训练学生应用计算机辅助绘图软件绘制工程图样，同时要培养学生的创造力，能够将最初的设想构思通过CAD展现出来，对其进行教学改革必将受到更多高校的关注与重视。情境教学法是指在教学过程中，教师根据教学内容和学生特点，创设与教学内容相近的教学情境，生动形象地展示教学内容，引导学生积极参与教学活动，从而引发学生态度体验，提高学习兴趣，并激发学生的主体作用，积极主动建构知识，有效提高教学效果的教学与教学方法的总称。心理学认为，创设情境通过视觉、听觉及触觉产生的形象与特定的知识结合，从而激发学生学习兴趣、活跃思维和强化记忆，可以更加有效地提高教学效果。本文从机械类专业特征出发，结合学生就业方向，在课程设置、教学内容、教学模式和考核方法等方面把握“应用性、创新性”这一大方向，转变传统教学模式，探讨将情境教学法运用到机械CAD教学改革实践，以期突破有限的课堂时空限制，不仅强化实践环节，以求理论学习与提高技能相结合，同时注重协作交流能力和创新能力的培养，使学生更好地应用CAD解决实际问题，满足市场对人才的要求，从而具备更强的市场竞争能力。
1现状分析
随着制造业信息化的发展，国内高校的工科都不同程度地开设了CAD课程，但作为先进制造业的培训基地，机械CAD教学中还存在着一些不足。1）教学内容方面。机械CAD一般没有统一的教材，由任课老师选用。一些学校CAD教学仍以二维绘制为主，三维设计基本上是采用AutoCAD软件的实体建模功能，建立的三维模型可视化程度不高，不是基于特征的参数化建模，不能进行编辑，更不能把图形以外的数据进行分析，另外学生毕业后进入制造业的企事业单位也很少采用AutoCAD建立三维模型。2）二维绘图和三维建模融合不足。人类的设计构思都是从立体开始，设计制造出的产品也是立体的。虽然很多高校目前CAD的教学过程中有三维软件讲授，但是整个教学过程几乎都是先讲二维AutoCAD软件，再讲三维软件如：SolidWorks、UG、Creo等，二维图纸和三维模型设计脱节，学生学了三维软件后常常会忘记零部件二维图纸的规范性和标准。3）教学模式单一。目前机械CAD的教学方法，很多情况下，都是教师先讲授、演示命令，然后学生操作，教师是整个过程的主角，学生只是被动的接受知识，学生没有被充分的调动主动性，同时由于命令复杂许多学生容易忘记命令和操作步骤，造成学习兴趣度下降，教学效果并不理想。传统的教学模式并没有突出机械CAD实践性强的特点，无法使学生感到学以致用，无法触发学生的创新动力，降低了学生学习兴趣。
2情境教学法与机械CAD教学的契合点
机械类专业具有显著的工程特点，要培养适合社会发展需求的应用开发型人才，培养的学生要具有创造思维和实践能力，从思维方式来讲是培养学生的形象思维和理论逻辑的抽象思维，这与情境教学法中创设形象的情境展示具有一致性。在机械CAD教学中采用情境教学法，能使学生的认知和意识活动都处于活跃状态，全身心投入学习，有利于促进学生能力的发展。在专业能力培养过程中，涉及到自然、政治、经济、管理、技术与艺术等多个学科领域，培养的学生不仅需要专业知识也需要与其他人员的协作和交流。运用情境教学法模拟工作过程的多方协作，使学生在学习过程中可以有效地结合专业知识，体验与强化专业交流，并且有助于培养学生的团结协作意识和合作能力。机械CAD是工程制图课程的延伸，要求学生既要掌握机械制图相关规定及其绘制，又要学会熟练使用计算机软件辅助绘图等。培养的学生在设计过程中运用专业知识、发现问题、分析问题、提出独立见解和提高创新能力，是教学是否成功的关键。如果将机械CAD与工作实践相脱离，就很难培养社会需要的人才。因此，在教学过程中通过多种教学方法和教学环节的设定将产品设计情境融入到教学内容中，在产品设计实践中学习CAD，在学习中理解产品的设计实践，有助于强化学生对基础知识和基本技能的掌握，更有利于培养出理论和实践层面均出色并能满足社会需要的复合型、创新型人才。
3机械CAD情境教学下的改革实践
进行机械CAD改革的目标是培养学生灵活运用CAD软件，将自己的想法规范性表达出来，满足社会对机械类人才的需求。情境教学法在机械CAD课程的教学改革实践，是以学生为主体，教师仅扮演组织者的角色，极大限度地激发学生学习兴趣，启发学生思维，突出机械CAD实践性强的特点，强调知识获取不仅来源于课本更来源于实践，更加注重协作交流能力的培养。具体的教学实践如下。
3．1改革教学内容创建情境教学主题
创建情境首先要创建适合教学的情境主题，要符合专业培养目标及课程教学大纲要求，根据浙江农林大学培养目标将学校的机械CAD课程进行如图1所示的教学情境模块，形成情境主题模块化体系。情境主题的设计要体现培养学生创新能力的渐进式过程，教学内容上以企业的实际设计案例为参考，结合校内各类机械大赛，由较为形象的三维作品展示开始，根据教学内容要求提炼和整理三维模型，接着讲授三维数字化几何模型的创建过程，再到二维图纸的规范化、标准化绘制，引导学生在产品的创作设计情境中掌握和灵活运用软件。要保证情境教学法在课程中的应用，教师需要收集一些设计作品的图片、视频、三维模型和二维零部件图等。作品的确定要遵循以下几个原则：针对性、诱导性、适度性、梯度性、新异性，即要设计提出专业知识针对性强，对学生具有诱惑力，难易适度，循序渐进，且新颖生动的作品。浙江农林大学主要是结合机械工训大赛、机械设计大赛和机器人大赛等主题作品，创设情境，如自行走机器人底盘、机器人的抓取手臂、无碳小车等，让学生对该课程和机械专业充满兴趣，为今后的毕业设计和工作奠定基础。
3．2教学手段多样化应用展示情境
运用多样化教学手段展示情境环节，一个关键环节是要交互，“教师—学生”“学生—学生”之间的交互，学生要敢于创新，说出自己的想法，敢于提出问题，在问答中，作图建模能力自然而然就会提高。
3．2．1机房教学
在以现代信息技术为特点的教学模式的基础上，充分发挥多媒体的作用。为创造良好的情境教学环境和学习氛围，机械CAD课程全部安排在机房授课，每人一台电脑。借助“极域课堂管理系统软件”既可以将一些优秀的3D作品展示给学生，也可以实时监测学生的电脑，学生可以针对一些感兴趣的案例或者有疑问的地方及时提问，在问答中对软件操作和设计作品进行深入和扩展理解，易于产生新的知识点。
3．2．2角色转换
围绕情境主题，模拟实际工作过程中的案例讨论实际情境，老师扮演好引导者角色，让学生主动运用所学知识对案例展开讨论与分析，并设有提问和答辩过程，从模拟实际情境中引导学生从知识学习到能力培养，有效培养知识应用的灵活性、应变性和表现力。
3．2．3小组合作
情境教学注重分组合作，针对学生层次不同，重视学生的个体学习，更重视小组合作。例如学生绘制新的工程图形时，在小组内讨论零部件的结构信息、绘图步骤、绘图技巧和绘图命令等，在讨论中提出各自的观点与见解，扬长避短、互相借鉴，提供更多的交流机会也形成了组内互助。由于经过了组内讨论，绘图工作前期准备充分，学生可以快速、全面、正确地完成绘图。小组合作的情境教学方法不仅有助知识的学习，同时有利于把素质教育与学科教育融为一体，锻炼和提高了学生的团队合作意识和精神。
3．2．4微信平台应用
由于绘图软件的命令较多，课堂训练时间有限，因此浙江农林大学采用录屏的方式将命令的使用和快速绘制技巧制作成微课，并将此微课在微信平台和班级群，这样可以节省课堂授课时间，同时有利于学生利用零散时间反复观看自己不懂的地方，有利于碎片化教与学。
3．3教学环节多元化深入情境
围绕主题的教学环节多元化逐步深入情境，主要由3部分构成：主体部分包括与情境主题相关的三维数字化几何模型设计过程和二维图形绘制教学，通过案例的讲解使学生熟悉产品的设计过程并学会使用各种绘图命令和技巧等；辅助部分包括与情境主题相关的课后作业、图形绘制和三维模型创设等；延伸部分包括各类机械大赛的作品设计、自己感兴趣的作品设计或者一些企业产品设计等。学生在实践中掌握机械CAD软件，在讨论中提高设计水平。学生处于这种情境中，就会充满对知识的好奇心，积极参与，由于是学生主动尝试，也将会更好地理解掌握机械CAD软件并将设计想法转变成模型和图形。通过多元化教学环节深入情境，学生的学习主动性、学习兴趣得到提高，学生的工程素养与能力进一步得到全面提高。
3．4反馈情境
在反馈情境中，将课题产生的新知识点、新作品进行积累，并反馈到下一次的教学计划中，丰富了机械CAD教学内容；课题的教学成效及出现的问题进行思考，寻找合适的教学模式。这种知识、教学方法不断反馈更新的过程，加强了本课程的教学质量和效果。
3．5评价体系
目前各高校CAD的考核评价方式主要采用两种方式，一种是采用“考试成绩＋平时成绩”，考试成绩与平时成绩各占一部分；另一种是课程结束时用设计作品代替考试。浙江农林大学的《机械CAD基础》主要采用后一种方式，课程结束后学生需要自行设计一个作品，提交的作品包含三维模型及其二维图纸。
4结束语
根据机械CAD的特点和现有培养方式的不足，提出了基于情境的教学模式，这种“创设情境—展示情境—深入情境—反馈情境”的全新教学模式，让本身有些单调的课堂学习与现实紧密结合在一起。情境下机械CAD教学模式的构建，营造了促进学生积极主动学习的良好氛围，激发了学生的创新热情，收到了很好的效果。
参考文献
［1］吴玲莉，抗文生．基于现代教育技术应用的情境教学探研［J］．软件导刊，2007（12）：14－15．
［2］刘晓婷．创新设计与机械CAD教学［J］．交通高教研究，2003（3）：55－56．
［3］王旭艳，贾小东，李霞，等．创设问题情境培养学生探究能力［J］．实验室研究与探索，2009，28（4）：172－174，185．
［4］范文翔，马燕．基于移动学习平台的混合学习新模式———以微信平台为例［J］．重庆高教研究，2016，4（6）：78－83．
［5］陈亮，陈锦昌，张瑞秋．工程制图教学中的竞赛激励机制［J］．工程图学学报，2009，30（5）：144－147．
［6］龙，林育兹，郑伟，等．应用型本科机械CAD课外实践教学生态系统构建［J］．实验室科学，2017，20（1）：154－157.
作者:张培培 钱孟波 赵相君 张雪芬 单位:浙江农林大学工程学院