裴承慧 乌日娜 宋 钰 张玉凤 王 赜

内蒙古工业大学 内蒙古呼和浩特 010051

基于工程教育专业认证进行的创新意识和创新思维能力的培养已成为高等教育改革的重要内容，也是图学课程教学中的关键问题[1]。图学教育已经从过去的二维视图表达为主向三维设计发展[2]，在课程中如何更好地利用三维造型软件培养学生的创新意识、帮助学生进行思维拓展就显得特别重要[3]。

学生创造性思维的发展不是一个自然而然的过程，而是一个需要精心培养的过程。只有创造性教育教学，才能促进学生创造性思维的发展[4-6]。为此，经过长期的教学方法调整与修正特提出一种有利于拓展学生思维让学生学以致用的探究式三维教学方法。以期更好地培养学生的创新意识，帮助学生拓展思维、展开联想并为后期的设计及创新、创业奠定基础。

1 探究式教学实践改革

长期的应试教育加之随着年龄的增长使大部分学生思维方向、方法和技能向规范化和模型化逐步转变，甚至出现了思维惰性。如何在有限的学时内通过新的教学方法打破学生的思维模式，培养学生的工程设计意识和创新思维能力是三维造型课程中探究式教学改革的目标。

1.1 探究式教学模式

三维造型课程中进行的探究式教学打破了授课中常见的以教师建模方法为标准模板的模式，教学案例根据课程预设或现实生活进行选题，在教学过程中贯穿“引导重于灌输”的思想，充分发挥学生的主体作用。力争通过教师的积极引导使学生能够在现有知识的基础上展开联想、大胆构思、主动探索、学以致用；使过程性学习转化为探索性学习。“教师不仅要给学生一碗水，更要教给学生寻找一桶水的方法”是课程的宗旨。

1.2 基于案例的教学模式

改革后的三维造型教学内容围绕实体案例进行设计，不再强调教学体系的完整化和系列化。在授课过程中，以案例作为切入点，让学生独立进行形体特征分析，并根据分析的结果采用相关命令实现三维造型。在案例特征分析的过程中，注重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维，并在解决方案的探讨中鼓励学生展开联想、各抒己见、百花齐放。

具体做法：给出实体模型，让学生从制图形体分析和构型的角度进行形体认知；假想给定型材让学生提出加工模型的构型方案；经过讨论筛选出几种加工构想，教师在三维环境下利用相关命令帮助学生实现其构想，并讲解实现过程中所涉及的不同绘图命令。这种由造型需求决定教学内容的方法可以更好地引发学生的好奇心和求知欲，并在教学过程中带给学生成就感。教师在完成造型和相关命令介绍后就不同方案优缺点进行对比，必要时提前引入加工的课程内容帮助学生理解最优方案。

2 探究式教学案例设计

基于三维造型案例特征的教学设计主旨是将探究式教学和“求思求变”的思想贯穿课堂始终。在讲解相关知识点之前，先寻求和设计既与教学相关又便于学生展开联想、提出独立见解的实体案例。这样既可兼顾教学内容又可启发学生思考，充分调动学生学习积极性。图1是初学UG建模模块的导入案例。教学过程中首先让学生根据实体模型的多面投影图和轴测图进行形体分析，然后在现有知识的基础上思考如何操作实现模型的加工。

图1 实体案例

学生在一番激烈讨论之后，通常会提出两种有代表性的造型方法。

(1)切割式组合体。其造型过程如图2所示。

(2)叠加式组合体。其造型过程如图3所示。

图2 切割式组合体造型思路

图3 叠加式组合体造型思路

造型方案决定授课内容。根据学生选取的方案，教师快速组织授课要点，并采用渐进式、动态式的方法启发学生思考、提出建模猜想；教师再引领学生用相关命令实现学生的构想。在造型过程中注重引导学生思考并分析命令的区别和造型方法的优缺点。然后在此基础上引导学生近一步发散性地思考问题，逐步引出其他教学内容并得到深化。这种教学方法既培养了学生独立思考、解决问题的能力，又让学生学以致用，更深入地理解相关教学内容。

图4是两种造型方案的引导式讲授过程。该实体建模是设计在学习了草图、拉伸命令后的第一个例题。经过两种构型的建模和对比不仅学习了腔体、镜像、打孔、倒圆角、键槽、凸垫、建立基准面、布尔运算共8个新命令，而且通过新旧知识对比更深刻理解了各自的功能。方案对比分析也让学生体会了采用叠加式造型无论加工方法还是建模优化均是相对好的造型方案。从图4中可知授课环节中增加的设问和引导，让课堂在“为什么？”和“是什么”的思维训练中游走，极大地激发了学生的求知欲。

图4 案例引导教学图

围绕教学命令设计相关题目，让学生在学习过程中始终认为课程的设置不是为了学习某个软件，而是以软件为平台实现实体建模和自己的创意。所以在知识拓展案例设计中教师既要考虑到如何顺其自然地将新命令功能传授给学生，又要引导学生拓展思维。

3 结语

多年教学实践证明：基于工程教育专业认证的探究式教学设计，实现了讲台与课桌的零距离，浑然一体的教学课堂真正实现了“以学生为中心”的教学理念。“求思求变”的教学方式和轻松愉悦的课堂环境不仅激发了学生的学习兴趣和潜能，而且培养了学生的创新意识。

基于案例特征与学生构思的教学模式对教师的综合素质提出了挑战。这种授课模式，要求教师必须对软件操作和授课内容非常熟悉，以应对学生天马行空的构思；而且学生构想的不确定性决定了课堂授课内容的随机性，教师无论是授课方式还是授课内容，都需要灵活多变。

探究式教学模式的应用非常广泛，任课教师可以根据自己的课程特点，切入有特色的案例进行教学，培养学生的创新能力。三维造型课程中基于案例特征的探究式教学模式在实际教学过程中的效果很好，但是，这仅仅是在一门课中的实践。学生创新意识和思维模式的养成不是一蹴而就的事情，这就要求整体人才培养模式也要做相应的改革和调整。如何在后续的课程中甚至是从学生学习生活的一点一滴中，逐步、持续地对学生创新能力进行培养，是后期所有课程要应对的真正挑战。