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摘 要：该文针对职业院校《机械制图》课程网络教学的现状和存在问题,探讨以培养学生综合实践能力为目标的机械制图教学改革与实践.以机械制图立体化网络教学系统研究为基础,探讨模块化、网络化开放式网络教学,详细阐述了系统设计过程.
关 键 词：职业学校；机械制图；网络教学系统；AutoCAD
中图分类号：G424文献标识码：A文章编号：1009-3044（2012）29-7039-03
《机械制图》课程作为机电工程类专业最重要的基础课能够为各类制造企业培养技能型人才从事产品的制造、装配以及各类机电设备的维修工作.而目前大部分职业院校由于生源质量不佳,学生基础知识量少,空间想象能力不强,导致职业学校《机械制图》难教、难学、学生厌学,成绩不佳.将传统的《机械制图》教学与《CAD》教学一体化,利用CAD进行观察、想象与分析,使学生掌握线、面、立体的投影,能够完成简单零件图形的创建以及装配图、准件和常用件的识读,是这门课的最终学习目标[1].
笔者根据多年专业课教学的经验认为,在《机械制图CAD》教学中,教师如果只是在课堂中讲述AutoCAD的操作命令肯定是远远不够的,只有通过对各种课内外教学方法的总结和综合运用,在讲解机械制图课程的同时掺入CAD绘图的教学,充分应用多媒体信息技术,引入计算机辅助教学,将枯燥乏味的制图教学以直观、形象的方式展示给学生,提高学生学习机械制图的兴趣,才能真正培养学生的技术应用能力、职业实践能力和创新能力[2],其中最为有效的教学形式就是建立基于Web的《机械制图》CAD网络教学辅助系统.
1机械制图网络教学研究
职业院校机械制图CAD基础教学内容主要围绕“绘图工具以及义气使用”、“绘图方法及步骤”等教学内容、面向新生展开,启发和培养学生的空间想象能力,为后续课程的学习以及实际工程应用打下扎实基础,因而其教学特点主要体现在学生形象思维能力以及空间构思能力的培养[3].传统教学由于教学手段的落后,往往那采用挂图和静态的幻灯片或者陈旧、不易携带的构件模型进行教学,因此很难对点、线、面以及空间三维形体动态表达,尤其在讲述零件的装配过程和装配关系等教学内容方面更是教学效果差.在教学实践中,教师需要根据实际机械制图课程的实际课堂教学效果等情况形成个人单堂课程教案,但过去基于Authorware、Director、Flash、PowerPoint等多媒体应用创作工具开发的教学辅助系统,这些教学辅助系统往往由任课教师根据教学大纲、教学目的和计划等制定的固定脚本,一旦开发完成便进行封装打包,一旦教学过程中有些变动则无法相应的修改,造成教学实施中开放性、通用性不强.
针对上述职业院校《机械制图》CAD教学存在的问题以及目标需求,研究一套既便于教师个性化施教、又便于学生个性化学习的开放式、数字化网络教学系统便是各类职业院校的首选.本文在上述基础上,综合网络编程技术、数据库技术,针对《机械制图》CAD课程教学特点及规律,研究并设计了一套基于B/S模式的“机械制图”CAD数字化立体网络教学系统,系统的设计强调增强个性化修改,整个平台系统呈现一种开放式结构.该套系统能够将传统教学过程中的重点、难点内容通过计算机视频、音频以及在线仿真的方式再现.教师能够调用数字化挂图、平面工程图、数字三维模型、动画等网络教学元素根据教学目标生成具有个性化特点的教案进行讲解,将教学过程中的难点以及抽象的教学内容以形象直观的图片、动画、三维立体模型等方式展示；学生也能够根据自己学习的情况随时点击自己感兴趣的学习内容,通过网络在线学习模块能够调用自动绘图命令讲解计算机绘图方法、通过调用数据库内矢量模型来观察常用机件以及零部件的组成及结构.
2网络教学系统设计
2.1网络教学系统功能需求
对于《机械制图》网络教学系统而言,其教学内容的设计是重点,根据系统用户要求,本网络教学系统的主要功能是实现师生教学互动,通过将传统教学过程中的挂图、幻灯片、不易携带的零部件、构件等对象信息化[4].根据职业教育培养目标和计划,本系统主要设置了网络在线课堂、网络在线考试、网络答疑模块、基础资源管理、系统管理等主要功能模块,对于各功能模块的设计采用传统的结构化分析方法,采用自顶向下的方式逐层进行分解,图1是本系统顶层数据流图.并且将网络教学系统的主要用户（主要包括学生用户、教师用户、系统管理员用户）按照权限控制模型分别进行定义,对权限不同的用户,将有不同的功能定义.
本系统用户角色主要有三类：系统管理员、教师、学生.其中：
1）系统管理员权限：管理员可以实现管理用户权限,对网站内容,如：通知新闻,课件作业等进行修改,添加等操作.
2）授课教师权限：动态生成数字教案、发布教学计划以及教学内容、上传课件以及教学视频等相关材料、布置课程作业、完成基础考试题库设置、进行网络答疑等.
3）学生权限：进行在线学习,下载教师发布的课件,查看教师布置的作业并提交,在线提问或留言,修改等；
2.2主要类图设计
根据对象/类的性质和作用不同一般可分为三类,分别为实体类、界面类和控制对象类.其中,实体类用来表示系统中物理存在对象；边界类则用来刻画对所建立的系统及其参与者之间交互的方式及接口进行描述；控制类代表协调、交互、事物处理以及对系统中相关对象的控制,还可用来表示复杂的派生与演算,如业务逻辑等[5].根据上述定义,本文设计的《机械制图》CAD课程网络教学系统设计中,实体类主要有教学内容类、教学计划类、教材类、作业类、机械构件类等,同时存在贯穿系统设计的整个过程的4个角色类,分别是学生类、教师类、管理员类以及数据库访问类.根据这些主要实体类,可确定不同类和角色之间的关系.例如学生通过在线学习查看教师布置的作业、相关教学视频；教师通过作业发布、课程教学视频等实现与学生的交互；控制对象类通过数据访问类完成对数据库的操作,负责信息的处理,并处理结果在界面上显示；界面请求对象的服务时可能和多个信息相关.图2是本系统中设计的主要类图关系.2.3数据库设计
作为运行于开放式网络环境下的教学辅助管理系统,其可靠运行的前提之一便是设计一个稳定可靠的后台数据库.根据数据库设计的一般步骤,其设计的主要过程由如下五个步骤组成：数据库需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计与加载测试[6].
根据2.1小节中确定的网络系统角色分类和主要功能,本系统后台数据库需要存储如下几个方面的数据内容：用户信息（存储教师、学生、管理员的以及登录账号）、机械零部件数据（如构件类型、尺寸、图片位置等参数）、教师布置的作业数据（习题内容、基本描述、dwg图形和dwf图形、习题参等）；有关习题的相关信息（习题答案、学生提交的dwf作业图形）、学生留言以及教师回复信息（留言标题、内容、时间等）、教师发布的教学资料信息（文件名、文件类型、大小、内容等）、机械模型教学信息（模型图片、模型动画和解题过程动画等）.
3结束语
本文将信息与职业院校《机械制图》学科教学特点进行有机整合,利用网络教学信息系统人机交互性强的优点,大大提高了课程教学过程中的趣味性、集成性.教师把制作好的教学素材及收集到的网络素材集中于网络教学辅助系统上,能够从多方位、多角度、多侧面描绘立体图形,展示机件形体的多样式,多变性、复杂性,深化实现教学信息的双向交流,解决平面立体图形与真实立体图形在视觉上的差异,从而扩展学生感知的空间,拓深学生认识的层次,形成双向交流教学方式.通过合理运用网络教学,能够让学生在教学实践过程中逐步形成自主学习的习惯,充分调动学生学习兴趣和动机,促进学生空间思维的发展学习环境.
同时,本文阐述的网络教学辅助系统的设计思路和方法能够为职业院校其它课程提供一定的参考价值.