四、教学方法

四、教学方法

作为机械设计系列课程之一，工程图学是一门培养工科专业学生空间思维能力、构型设计能力和绘图表达能力的必修课。计算机造型和绘图教学是工程图学课程的重要内容，面向工科本科机械类和近机类专业本科一年级学生授课。当前，计算机造型和绘图教学存在教学方法单一、缺乏实际应用等问题。针对存在的问题，本课程进行了教学创新设计，并于2016—2018连续三年的教学实践中不断尝试、不断改进，逐步取得了较好的实施效果。

本课程的教学创新思路和方法如下：

将“科教融合”思想融入工程图学实践教学过程中，提出从本科一年级开始培养学生进行真实的科研活动，针对科技前沿与热点问题进行机器人创意设计。采用基于项目的学习模式，探索并实践面授课、在线课与翻转课堂相融合的教学方式，培养学生发现问题、提出问题，进而解决复杂科学问题的能力，是本次教学设计的主要创新思路。

（一）“科教融合”的项目式学习

整个教学设计采用“科教融合”的项目式学习，针对科技前沿与热点问题教师确定每次项目的主题。例如，上一届的项目主题是“仿生机器人”，本届的项目主题是“手的功能”。围绕项目主题，学生分组进行项目设计。由于创意设计的想法不同，因此各组最终设计的机器人的功能、用途、结构、形状截然不同。基于项目的学习应该从文献检索开始。科研工作的四个基本步骤可分为科研选题、资料收集、研究试验和论文撰写。其中，基于文献数据库的资料收集过程（或称文献检索）是做好科研工作的关键环节。面向本科一年级学生的创意思维培养，应鼓励学生从文献检索开始进行真实的科研活动，即在查阅文献、解读文献的过程中发现问题、提出问题，进而解决问题。这个过程是基于项目学习的核心内容。如何借助数据库资源查阅文献、如何解读文献并撰写文献综述、如何提出多种机器人创意设计方案、如何撰写设计报告、如何用PPT展示设计方案，这些内容需要教师精心地设计、系统地讲授，并且需要学生亲自实践、反馈、修改、再实践。整个过程是一个反复实践、持续改进的过程。

（二）虚实结合的模型搭建实验(https://www.daowen.com)

围绕工程图学课程的教学主题，运用形象思维和逻辑思维相互补充、综合运用的特点，依托虚拟现实、多媒体人机交互等技术，构建面向机械结构创意设计虚拟仿真实验平台，实现人机交互的自主式、探究式学习。学生通过“线上线下”虚实结合的模型搭建实验，系统了解机器人的机械结构、传动机构和运动方式等，从而实现工程图学与机械设计系列课程的内容衔接。另外，为了打破课程间的壁垒，邀请专业课教师进入课堂，以“师资共享”的方式实现课程资源的整合，是我们做的又一个尝试。

（三）面授课、在线课与翻转课堂相融合

采用“面授课”“在线课”与“翻转课堂”相融合的模式为整个教学过程的顺利进行提供了有效保证。对于知识传授型教学内容，教师需要录制教学视频、制作在线课程。例如，教师已录制了SolidWorks课程的一系列教学视频（包括草图绘制、零件造型、工程图绘制、零件装配、仿真分析等），以及“如何撰写文献综述”“如何进行机械产品设计PPT展示”“如何撰写科技论文”等视频。这些教学视频上传到网上，学生可以下载视频，随时随地在线学习。对于实践型教学内容，如撰写文献综述、机器人创意设计方案讨论、上机答疑等，需要教师和助教为学生进行面对面讲授和辅导。例如，在机房里学生在线学习、助教答疑、教师分别与各组学生讨论设计报告撰写问题。在教师与各组学生面对面辅导过程中收集学生的共性问题，课后制作成视频针对共性问题进行详细讲解。这种共性问题统一讲解、个性问题逐一解答的方式提高了教学效率。实践证明这种将“在线课”“面授课”与“翻转课堂”相融合的模式，提高了师生间的沟通效率，便于问题的及时解决。

（四）复合式考核方式

采用复合式考核方式，给出综合成绩。对于知识传授型教学内容的考核，学生需要每人提交一份泵体工程图，该成绩占期末成绩的30%。对于实践型教学内容的考核，学生需要每组提交一份机器人创意设计报告，占期末成绩的50%。创意设计PPT展示，占期末成绩的20%。机器人创意设计报告涵盖了整个教学环节中的主要考查内容，包括中英文摘要、设计需求、文献综述、多个设计方案的比较、总装图、部件图和主要零件造型、主要零件仿真分析等。为了激发学生的学习热情和彼此间的交流，最后一堂课采用分组比赛和预赛决赛制。学生各组对本组机器人的名称、功能、用途和传动机构的特点做详细介绍，小组成员负责现场解答同学和教师提出的问题，最终由全体同学和教师打分给出机器人创意PPT展示的测评成绩。