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四川大学工程硕士学位论文 y 8 1 6 8 1 2 w e b 环境下制图课程学习系统的开发 机械工程领域 研究生：黄爱华指导教师：干静龙建民 摘要：国家教育部大力推行的“质量工程”精品课程建设是目前教学 改革的发展方向；w e b 环境下制图课程学习系统的开发是四川省制图精品课 程建设的核心任务。通过对国内外同类课程的调研，在分析、研究网络技术、 c a d 技术、虚拟技术等对系统支持的前提下，进行了以高职高专学生为系统 用户对象，满足学生制图课程认知和学习特点要求的教学策略设计，构建出符 合1 二程图学内在逻辑结构的学习系统。 通过对系统总体方案可行性和系统内容模型结构合理性的分析，确定了系 统b s 架构模式和s q ls e r v e r 后台数据库管理的总体框架：对动画模型库模 块实现了a s p 技术为支持的动态网页 以虚拟现实技术( v r m l ) 为支持， 建立了i n t e m e t 环境虚拟场景下三维模型并可以进行互动展示；利用三维建模、 渲染、动画等技术，建立了三维立体与二维图形相互印证，整体化的嘲络化学 习环境；运用流媒体技术，保证教学资源在网络环境下的高效使用。同时，应 用美学理论，刨设了美观、清晰的各级网页。应用人机界面理论和多媒体技术 创建了人机互动性强，导航性好，图、文、声、像兼容的课程学习系统。设计 了适合高职高专学生特点的启发性习题训练模式，并充实了丰南的习题；大量 实际应用型教学资源的有效整合，使学生能顺利完成感性认识与抽象理论学习 的过渡，加强了制图课程理论与专业应用的衔接，实现了理论与专业应用的有 效连接。 已开发的学习系统的阶段性成果已用于成都航院课程教学实践，达到了抽 稠川大学t 程硬+ 学位论直 象概念形象化、动态过程可视化、复杂过程简单化的效果起到了助学和网络 教学的作用；达到“突出应用，服务专业”的目标。支持了课程被评为“四 川省精品课程”。 关键词：系统开发制图课稃高职高专网络环境 四川大学工程硕士学位论文 t h ee x p l o i t a t i o no ft h ed r a w i n gc o u r s el e a r n i n g s y s t e mu n d e rt h ew e b m a j o r ：m a c h i n ee n g i n e c r m g p o s t s r a d u a t e ：h u a n ga i h u a t u t o r ：g 锄j i n gl o n gj i 锄m j l l a b s t r a c t ：t h ec o n s t r u c t i o no ft h e “q u a l 时p r o j e c t ”e x c e j l e n tc o u r s e ， p u s h e db yt h en a t i o n a lm i n i s t r yo fe d u c a t i o n , i sb o w t h ed i r e c t i o no f t h et e a c h i n g r e f o r m a t i o n t h ee x p l o i t a t i o no ft h ed r a w i n gc o u l 旧el e m r n i n gs y s t 前nu n d e rt h ew e b i st h ec o r ep a r to ft h ed r a w i n gc o u i f s oe x c e l l e n tc o u r 蹲c o n s t r u c t i o ni ns i c h u a n t h r o u g ht h ei n v e s t i g a t i o no ft h es a m ec e u r s e sf r o mb e t hh o m ea n do v e r s e a sa n d u n d e rt h ep r e r e q u i s i t eo ft h es y s t e ms u p p o r tb yt h ew e bt e c h n o l o g y , c a d t e c h n o l o g ya n dv i r t u a lt e c h n o l o g y , w ec h o s et h es t u d e n t sf r o mv o c a t i o n a la n d t e c h n i c a lc o l l e g e st oh eo b j e c t st h a ts a t i s f i e dt h e i rd e m a n d sf o rd r a w i n gc o u r s e , s e t 叩t h el e a r n i n gs y s t e mw h i c ha c c o r dw i t ht h el o g i c a l 咖1 l 酬【玎eo ft h ed r a w i n g e n g i n e e r i n g t h r o u g ha n a l y z i n gt h ef e a s i b i l i t yo f t h ec o l l e c t i v i t ys c h e m ea n dt h er a t i o n a l i t y o ft h es y s t e mc o n t e n tm o d e lf r a m et h a tt h ew h o l ef r a m eo ft h eb sf l a m em o d e l a n dt h eb a c k g r o u n dd a t a - b a s em a n a g e m e n to fs q ls e r v e rw o r es o tu pf o rt h e m o d u l eo fa n i m a t i o nm o d e lb a n k ，w er e a l i z e dt h ed y n a m i cw e bw h i c hs u p p o r t e d b yt h ea s p s u p p o r t e db yt h ev i l t l l a lr e a l i t yt e c h n o l o g y ( v i r t u a lr e a l i t ym o d e l l a n g u a g e ) ，3 dm o d e lc a nh ec a r r i e do u ti n t e r a c t i v e l yu n d e rt h ei n t e m e tv i r t u a l s c e n e u s e db yt h et e c h n o l o g i e ss u c ha s3 dm a k i n gm o d e l ，r e n d e r i n g ，a n i m a t i n ga n s oo n , w eh a v ee s t a b l i s h e ds y s t e m a t i ci n t e m e te n v i r o n m e m 岛fl e a r n i n g , a sw e l l 硒 i i i 四川大学工程硕士学位论文 e n s u r e dh i g h l ye f f i c i e n t a p p l i c a t i o no ft e a c h i n g r c s o t t r c e su n d e rt h ei n t e m e t e n v i r o n m e n tb yp u t t i n gs t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g yi n t oe f f e c t m e a n w h i l e ，t h e b e a u t i f u la n dc l e a rw e b sw e r ec r e a t e db yt h eu s eo fa e s t h e t i ct h e o r y t h e 0 0 u r s e l e a r n i n gs y s t e mw h i c hi sc o m p a t i b l eo f g r a p h ，t e x t ，v o i c e ，p i c t u r ea n dw i t h e x c e l l e n tp e r s o n - m a c h i n ei n t e r a c t i o na n dn a v i g a t i o na b i l i t yw a se s t a b l i s h e db y u s i n g t h e t h e o r y o f p e r s o n m a c h i n e i m e r f a c ea n dm u l t i m e d i a t e c h n o l o g y , e n l i g h t e n i n gt r a i n i n gm o d eo fe x e r c i s e sh a sb e e nd e s i g n e da c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e r i s t i c so fv o c a t i o n a la n dt e c h n i c a lc o l l e g e ss t u d e n t st h ee f f i c i e n t c o n f o r m i t yo fa b u n d a n tp r a c t i c a lt e a c h i n gr e s o u r c e se n a b l e ss t u d e n t st of u l f i l lt h e t r a n s i t i o nf i o ms e n s i b i l i t yc o g n i t i o nt oa b s t r a c tt h e o r y , a n dt h ej o i nb e t w e e n d r a w i n gc o l l l s et h e o r ya n da p p l i c a t i o ni ns p e c i a l i z e da r 龃w a ss t r e n g t h e n e d a sw e l l a st h el i n k i n g - u ph 升w e e nt h e o r ya n da p p l i c a t i o nw e r oa c h i e v e de f f e c t i v e l y t h i sl e a r n i n gs y s t e mh a sa l r e a d yu s e di nt e a c h i n go ft h ec h e n g d ua e r o n a u t i c v o c a t i o n a la n dt e c h n i c a lc o l l e g e t h ev i s u a l i z eo fa b s t r a c tc o n c e p t i o n , o fd y n a m i c p r o c e s sa n ds i m p l i f i e dt h ec o m p l e xp r o c e s s i tt o o ke f f e c t si nn e t w o r kt e a c h i n ga n d a c h i e v e dt h eg o a lo f g i v ep r o m i n e n c et op r a c t i c e ，a n ds o l v et os p e c i a lf i e l d a l l t h e s es u p p o r tt h ec o u r s et ob et h ee x c e l l e n tc o u r s ei ns i c h u a n k e yw o r d s ：s y s t e me x p l o i t a t i o nd r a w i n gc o u r s e v o c a t i o n a la n dt e c h n i c a lc o l l e g en e t w o r ke n v i r o n m e n t 四川大学工程硕士学位论文 第一章前言 1 1系统建设背景及课题来源 高职高专是人才培养的重要途径，截至2 0 0 4 年底，我国高等教育的毛入 学率达到1 9 ，接受各级各类高等教育的学生人数达到2 0 0 0 万人，其中，全 国共有各类独立设置的普通高职院校1 0 4 7 所( 占高校总数的6 0 ) ，在校人 数5 8 0 万，占高等教育总人数的2 9 t “。 制图课程是工科院校重要的专业技术基础课，在学时安排上，总课时数约 为18 4 课时( 其中理论环节为9 8 课时，实践环节约为8 6 课时) ，占高职工科 院校三年制总学时数( 约为2 8 0 0 多课时) 的6 ，由此可见，制图课程的教 学质量是整个专业教育的关键环节。 在现代技术的支撑下，如何改进课程教学模式和提高教学水平是同行业研 究的热门话题，而基于w e b 环境下的教学模式是课程教学的一种世界趋势， 其主要特色是跨时空、大信息量、交互性和个性化；优势是丰富的信息资源和 方便的获取方式。 美国是世界上网络教学资源媛丰富的国家之一，美国政府为网络资源的建 设使用、网络化教学模式的推进，投入了大量的资金和研究力量，如麻省理 工学院( m i t ) 启动网络课件开发工程( o c w ) ，把m i t 几乎全部的在教学实 践中使用的总共2 0 0 0 多门课程的资料制作成网络课件，分批放在国际互联网 上，供全球用户免费使用f 2 1 。o c w 提供了从本科到研究生教育各层次的课程 资源，且多以多媒体的形式呈现。 2 0 0 3 年4 月教育部启动全国高等学校( 包括高职高专院校) 精品课程建 设项目，计划用五年的时间，建设1 5 0 0 门国家级精品课程 卦。 其根本目的是利用现代化的教育信息技术手段，将精品课程的相关内容上 网并免费开放，实现优质教学资源共享，提高高等学校教学质量和人才培养质 量。 精品课程建设是一项“质量工程” 4 1 。精品课程是指具备一流教师队伍、 流教学内容、一流教学方法、一流教学管理等特点的示范性课程【5 】o 制图课程网络学习系统的开发与建立是精品课程建设的核心内容，是网络 四川大学工程硕士学位论文 教育模式的具体应用，是实现优质教学资源共享机制的具体体现。具体指将教 学资源加工制作成电子多媒体形式，并上网开放，实施基于i n t e m e t 模式的远 程网络学习、浏览和下载。 系统的核心内容是网络教学资源的利用与开发f “。网络教学资源包括相关 的教学指导性文件( 如教学大纲、教学基本要求等) 、实践实训、授课教案、 习题、视频教学、演示动画、现场教学录像、参考文献等。学生通过网络课程 的学习与交互，促进知识与技能的提高，而精品课程教学研究与改革成果也通 过网络课程得以体现。 1 2 系统定义 该系统是一个基于网络环境以高职高专学生为客户端的制图课程学习系 统。 系统内容规划和教学活动设计在符合课程教学规律的基础上，注意符合本 门课程组织的内在逻辑结构和高职高专学生的认知特性与人才培养特点。在系 统开发上，尽可能采用成熟的网页制作技术，并提供给用户友好的人机界面， 创设一个图、文、声、像兼具，教学资源丰富，且有良好互动性、导航性，又 具备方便维护性的实用性网络式学习环境。 1 3 课题意义 随着网络技术、多媒体技术的普及与应用，计算机图形理论的发展，以及 制图教学课程教学改革的进程，如何基于网络教学环境与平台，紧密结合本课 程职业教育特点，突破传统教学模式的局限，提升和改进制图教学整体水平， 是课程教学新形势的需求，也是制图课程网络学习系统建设的意义之所在。 1 3 1制图传统教学模式存在的问题 制图课程特点是理论严谨。实践性强，信息量大，教学任务繁重，对学生 形象思维和空间想象强，教学理论叙述抽象枯燥，表达不直观，教学重点和难 点是培养学生的形象思维和空问分析能力。 传统的教学方式是师生面对面的教学方式，教师的教学载体为语言表述、 2 四川大学工程硕j 上学位论文 挂图、模型、幻灯片等，该教学方式优点是：学生学习信息的即时反馈，教师 教学信息的及时调控 7 j 。 但鉴于传统教学手段的局限性，传统教学模式存在以下问题： ( 1 ) 教学信息量小，效率低 传统教学用黑板作图解，速度慢，课堂信息传达有限，概念陈述抽象，不 易激发学生想象力，获取知识缓慢，教学内容不易与生产实践结合。 ( 2 ) 教学手段落后，表现力弱 传统教学模式教学内容表达形式呆板无法直观展示几何元素分解、组合 和形体变换，无法把形体投影抽象的思维转换过程直观生动地表现出来，对学 生空间想象能力的培养效果差。 ( 3 ) 不利于个性学习，教学灵活性差 传统教学模式以教师讲授为主，学生被动学习为辅，学生学习主动性差， “教”与“学”无法有机结合。同时教学组织与管理具有随意性、偶然性，缺 乏规范性；教学模式不灵活，知识的更新速度慢，缺乏科学性和创新性。 另外，传统教学模式教学灵活性差，课堂教学资源无法延伸和扩充，课后 辅导面窄，辅导深度不够，影响了学生持续性与自主性学习，阻碍了课程学习 的良性循环。 1 3 2 制图网络教学模式的应用优势 网络学习系统是基于网络环境而进行的教学活动，以网站或网页形式表 现【引。 由于计算机网络技术与多媒体技术的发展，网络学习系统在教学上得到广 泛应用，是一种继传统教学模式之后新型的有效教学模式。 其中静态网页制作技术、动态网页显示技术为系统前台用户页面提供了一 个良好的人机交互界面和操作接口：而数据库技术为系统提供了一个安全的后 台管理系统；图像图形处理技术、建模和动画技术、v r m l 虚模型技术又为 系统资源提供了丰富的多种媒体表现形式。 借助于多种技术的支持，以课程发展和网络教学资源的开发、利用为基础， 网络学习系统超越了课堂教学的约束，打破了传统教学模式的限制，体现出传 统教学无法比拟的优势，主要特色体现在： 3 四川大学工程硕士学位论文 ( 1 ) 资源共享性 网络教学资源是一种以电子网络为存储载体和传播媒介的数字化信息资 源，网络学习系统可实现资源共享。 ( 2 ) 信息实效性 网络技术与多媒体技术的支持。使得网络学习模式教学形式灵活机动，根 据接受能力和理解程度，用户可动态控制课堂教学内容，快速获取所需信息。 ( 3 ) 媒体的多样性 系统可提供多种文本、动画、视频、图片及模型，这些丰富直观、图文并 茂的教学资源的使用。促进了用户对抽象概念的理解，制图学习不再困难，教 学效率高，教学效果好。 ( 4 ) 人性化 借助网络学习环境，系统设计者以用户目标为导向，按照教学规律，将系 统内容分解优化，设计出有一定逻辑关系和组织架构的网络教学形式，用户可 根据个人学习进度，合理安排学习计划，通过信息反馈，教师调整学习内容和 改进教学方法，体现以人为本，因材施教。 ( 5 ) 课堂的虚拟性 仿真技术创建了一个逼真的虚拟环境，使用户获得直接体验；虚拟实物和 多媒体的演示，情景教学的创设为用户技能训练和动手能力的培养创造了“实 践机会”。 ( 6 ) 交互性与协作性 网络学习系统提供了交互式学习环境，促进了师生与生生交流，便于及时 沟通，及时反馈，和协同工作能力，将被动学习化为主动学习。 ( 7 ) 内容的易更新性 数据库管理技术在网络学习系统的运用，便于专业知识的时时更新和系统 的维护。 表1 ，l 对传统教学模式与网络教学模式在教学手段、资源利用、学习主动 性、辅导形式等方面进行比较： 4 四川大学工程硕士学位论文 比较类别传统教学模式网络教学模式 动画、模型、视频课件、 教学手段 模型、挂图、黑板 多媒体、投影仪 空间概念的建立抽象的概念描述 多媒体展示 课堂信息量少多 教学资源表现性静态静态与动态结合 图物转换不直观、呆板直观、形象 主动性教师为主学生为主 课堂辅导为主，辅导师生与生生网络交流、 辅导形式与深度 时间有限、深度不够适合个别自主性学习 备课时间 长短 学生评价不易懂易懂 通过比较分析，可以得出结论： 网络教学模式是现代制图课程教育发展的必然趋势，制图网络课程学习系 统的开发与建设意义重大，有实用价值。 1 3 3高等职业教育人才培养特点分析 机械制图与计算机绘图是高职高专工科学生必修的- - i 重要的专业技 术基础课0 1 。 教学的中心任务是培养学生具备一定的识图能力、绘图能力、空间想象和 表达能力，以及查阅并运用有关标准的初步能力，同时培养学生认真负责的 工作态度和严谨细致的工作作风，为后续专业课学习打好专业基础，也为今后 从事技术工作创造良好工程素质。 根据教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见，以及现代企 业技术进步和发展需求，高等职业教育的人才培养目标定位是： 培养具有必各的基础理论和专门知识，具有较强技术应用能力，并且能适 应现代化生产、建设、管理、服务第一线的高等技术应用型人才【i o l 。 i 目) l l 大学工程硕士学位论文 高等职业教育人才培养特点对学习系统构建提出如下要求： ( 1 ) 系统内容设计应“突出应用，服务于专业”【l ”，理论教学内容以“够 用、必需”为度的原则【1 2 】。 ( 2 ) 系统教学设计以“重基础，宽1 3 径”为理念【1 3 】，注意基本能力的 培养，注意与专业课的接口。 ( 3 ) 系统设计以高职高专工科学生为用户对象，教学设计应符合职业教 育特点和用户特性，在内容上要体现课程的科学性、先进性和创新性。 1 4 国内外研究现状 1 4 1 现状及局限性 近几年来，国内许多教学单位及图学研究机构在网络化教学、开发网络教 学资源、改革课程体系和应用现代教学技术等有关方面进行了大量深入而有成 效的研究，取得了许多科研成果和实践性效果，比较显著的有； 2 0 0 2 年，中国矿业大学结合工程制图的学科特点，创建了工程制图网络 虚拟模型实验平台，另外使用e a i 编程机制实现了对3 d 场景的控制能力【l 钔。 2 0 0 3 年，同济大学运用b s 架构模式和套接字技术，实现了动态图库在 网络图形平台上远程共享【1 ”。 大连理工大学开发了工程制图智能电子习题集软件系统，建立了一个 有题库、答案库、习题三维模型库组成的电子习题集图形库系统。并对系统智 能批改策略作了深入研究，提出了一个基于正向推理的图形匹配识别算法的解 决办法“。 2 0 0 4 年，广州工业大学对基于w e b 空间形体及其投影之间实时交互控制 进行了研究。实现了利用j a v a s c r i p t 脚本语言在虚拟场景中完成复杂关联的实 时交互动画关键技术【l ”。 华南理工大学开发了形体表达网络教学课件，实现用虚拟现实技术 ( v r m l ) 展示形体剖切的过程。和解决了音视频和动画资料直接在i n t e m e t 上实时点播发布的技术。 2 0 0 5 年，电子科技大学使用v c ，o b j e c t a r x 2 0 0 2 对a u t o c a d 2 0 0 2 进行 二次开发建立习题智能批改，同时无缝集成直接运行到a u t o c a d 。利用 四川大学工程硕士学位论文 a s e n e ta d o n e t 与c 群结合，完成数据库操作，实现教学网站成绩管理模块内 容的自动查询。采用a d o n e t 编程实现页面与数据库或文件夹的连接，保证 技术的先进性，数据的安全性，网站的稳定性【l9 1 。 而国外特别是美国将虚拟现实技术( v r m l ) 应用于网络化教育领域的工 作也做的非常深入。 国内外这些先进的同类课程的网络学习系统在开发和建设过程中，由于强 调技术性，大量采用新技术和新的开发工具，加之图形处理本身的复杂性，导 致系统运行环境复杂，给用户带来许多不便。在内容组织与教学活动设计上， 也显得复杂和不实用，不适合高职高专类学生的学习和认知特点。 本系统的开发专以高职高专学生为用户对象，在对用户特性分析的基础 上，进行系统与内容设计。尽可能采用成熟技术和比较广泛的使用工具，将系 统开发成无需安装就能直接运行可执行文件或脚本程序的简便实用的学习型 系统。 1 4 2 技术的发展对系统的支持 技术的发展对系统的开发提供了足够的支持，从技术层面上分析，可归纳 为以下几个方面： ( 1 ) 网络技术的支持 本系统采用b s 架构模式，后台支持采用s q ls e r v e r 数据库管理技术。 前态页面根据内容特点，分为静态与动态两种形式，静态页面模式利用 d r e a m w e a v e r 制作，动态页面模式利用a s p 技术实现。 ( 2 ) c a d 技术的支持 三维软件3 d m a x 、s o l i d w o r k s 能轻松实现建模、渲染与三维动画，实现系 统模型的展示；f l a s h 是优秀的网页动画制作软件，通过简单编程能实现复杂 的二维动画要求。如逐级放大技术的使用实现了二维图形的细节察看；而 b e t t e r w m f 软件则能自动修剪图形的空白边缘，去除黑色背景和填充颜色， 并对图形进行缩放、旋转和对不同颜色的线条设置不同的线宽。完成图形的初 级处理工作。 ( 3 ) 界面技术的支持 d r e a m w e a v e r 是强大的网页编辑制作软件，通过c s s 样式设计完成个性 7 四川大学工程硕士学位论文 化的网页形式设计。 ( 4 ) 虚拟现实技术( v 刚l ) 的支持 虚拟现实技术超强的模拟能力，使虚拟现实技术在网络教学环境下的应用 性不可忽视。c o s m ow o r l d s 与v r m l p a d 可视化v r m l 开发工具的使用， c o s r n op l a y e r 浏览器的支持，实现了虚拟场景中网络模型的建立。 ( 5 ) 交互技术的支持 b b s 、e m a i 的使用，可以实现网络的交互功能。 1 5 制图课程学习系统的主要内容及要求 1 5 1 高职高专工科学生的对象特陛 该系统的用户端定位为高职高专工科学生。 这类用户对象的认知特点是：有一定的逻辑思维能力，观察事物较系统客 观，有一定的综合运用知识和判断分析能力，有一定的自学成才能力，易于接 受新事物，具有一定的探索和刨新能力。 这类用户对象的人才规格定位是：在应用技术、智能操作和高技能型工作 岗位上的高级“蓝领”或应用型“白领”1 2 0 。 用户对象的特性与高职高专人才培养特点决定了系统内容应具备以下特 点： ( 1 ) 大信息量。 ( 2 ) 使用方便。 ( 3 ) 导航明确。 ( 4 ) 内容实用。 ( 5 ) 强调实践性环节的学习与培养。 ( 6 ) 基础理论以“够用”为原则，不易太深。 1 5 2 制图课程学习系统的主要内容与基本要求 基于用户对象，系统内容与基本要求确立如下： 四川大学工程硕士学位论文 表1 2 制图课程学习系统的主要内容与基本要求 教学内容基本要求 ( 1 ) 掌握国家标准基本规定，井在练习和实践中严格遵守 各项规定； 1 制图的基本知识( 2 ) 能正确使用常用的绘图工具和仪器； 和技能( 3 ) 掌握平面图形的分析和画法、平面图形的尺寸标注； ( 4 ) 学会徒手绘图的基本方法； ( 5 ) 初步养成认真负责矗勺工作态度和耐心细致的工作作风。 ( 1 ) 了解投影的概念及分类： 2 投影的基本知识( 2 ) 掌握正投影的基本性质： ( 3 ) 熟悉三视图的形成过程及之间的对应规律。 ( 1 ) 掌握各种位置的点、直线、平面的投影规律； 3 点、直线、平面 ( 2 ) 能根据点、直线、平面的两面或三面投影想出其空间 的投影位置； ( 3 ) 掌握直线上的点、平面上的直线和点的作图方法。 ( i ) 掌握平面基本体、曲面基本体的三面投影特性及作图 方法： 4 基本体及其截断( 2 ) 掌握平面基本体、曲面基本体表面取点的方法； ( 3 ) 掌握基本体截断后其截交线的求法； ( 4 ) 学会基本体及其截断体的尺寸标注方法。 ( i ) 了解轴测投影的基本概念： 5 轴测图 ( 2 ) 掌握正等测图的画法。 ( i ) 了解组合体的构成： ( 2 ) 熟悉组合体上的截交线和相贯线的求作方法； 6 组合体( 3 ) 掌握组合体的画图方法组合体的尺寸标注方法； ( 4 ) 熟练掌握组合体的读图方法和步骤； ( 5 ) 具备识读和绘制组合体三视图及正确标注尺寸的能力。 ( 1 ) 掌握各种视图、剖视图、断面图的画法与标注； ( 2 ) 熟悉局部放大图、常用的简化画法； z 图样画法 ( 3 ) 了解第三角投影法，了解第三角投影与第一角投影的 异同。 9 四川大学工程硕士学位论文 续表1 2 教学内容基本要求 ( 1 ) 掌握螺纹的规定画法及标注方法； ( 2 ) 掌握常用螺纹紧固件的装配连接画法： 8 标准件和常用件( 3 ) 掌握直齿圆柱齿轮及其啮合的规定画法： ( 4 ) 熟悉、销、滚动轴承、弹簧的画法； ( 5 ) 学会标准件的查表方法。 ( 1 ) 了解零件图的作用和内容； ( 2 ) 学会阅读和绘制零件图的方法； ( 3 ) 能正确阅读和绘制中等复杂程度的零件图： ( 4 ) 能正确、完整、清晰并较合理地标注零件图的尺寸： 9 零件图 ( 5 ) 能在零件图中正确注写尺寸公差、形位公差、表面粗 糙度； ( 6 ) 了解加工工艺对零件结构的要求、零件测绘的方法与 步骤。 ( 1 ) 了解装配图的作用和内容，了解装配体上的工艺结构； ( 2 ) 掌握装配图常用的表达方法及装配体的视图选择原则； 1 0 装配酗 ( 3 ) 能正确阅读和绘制中等复杂程度的装配图； ( 4 ) 熟悉部件测绘的方法和步骤。 ( 1 ) 掌握a u t o c a d 环境设置，绘制符合国家标准的工程 图样。 ( 2 ) 掌握常用绘图和编辑命令。 ( 3 ) 掌握极轴对象追踪夹点编辑。 1 1 计算机绘图基础( 4 ) 握图块和尺寸标注的使用。 ( 5 ) 掌握零件图的一般绘制方法。 ( 6 ) 掌握装配图的一般绘制方法。 ( 7 ) 了解s l i d w o r k s 建模方法。 ( 8 ) 了解s l i d w o r k s 工程图的生成。 0 四川大学工程硕士学位论文 1 6 系统建设的目标及创新之处 1 6 1 系统建设的目标 通过上述的分析论证，系统建设的目标体现在： ( 1 ) 适应现代教学方式的发展方向，适应现代社会对高职高专人才培养 特征的需求，有效利用互联网技术，在更新教学理念的基础上，完善课程教学 体系，改革教学手段，激发学生的学习兴趣，创造一个网络化的学习环境，更 好的为专业服务。 ( 2 ) 加强双轨制教学，促进课堂教学与课后辅导之间的有效结合。 ( 3 ) 依托于计算机图形学技术和网络技术、多媒体技术，加强和完善教 学资源信息化建设，开发课程网络教学资源，迸一步改革教学手段，完善教学 内容，加强网上教学指导与实践，以适应一线技术应用型人才的培养。 ( 4 ) 适应课程特点，在课程授课时数普遍缩短，课程内容量大，课堂辅 导时间有限，课程内容抽象的情况下，加强课后复习和检验，满足师生与生生 问讨论与交流，创造一个交互式的自主学习的学习环境。 162 系统建设的创新之处 系统建设的创新之处表现在： ( 1 ) 针对特定用户对象特性的教学策略设计 教学策略一般是指对完成特定教学目标而采取的教学活动程序、方法、形 式及媒体等因素的总体考虑，是系统网络课程设计的核心口】。 系统教学设计根据高等职业技术学院工科学生的特点，采用多种策略去激 发学生学习兴趣，如计算机绘图模块，采用跟我学”的手把手学习模式。 鉴于用户对象计算机知识相对薄弱，教学信息传递方式的设计采用较为简 单、明了的顺序树型结构，用户不必担心导航路径的复杂而找不到目的地。 ( 2 ) 以网络技术、多媒体技术、虚拟现实技术为基础，保证实践环节的 充分展示，加强学生的实践与技能训练。 ( 3 ) 与专业内容接口，实现理论与专业应用的有效链接 系统课程对象定位为专业技术基础课，根据课程体系结构，系统注意与专 业课程的接口，具体处理即采用内容的文字与图片的超链接，为引起用户的注 四川大学工程硕士学位论文 意给出较为明显的标志，如指向的手、不同颜色的字体，表示此处有链接。 g 数学提示 1 ) 根据螭轮筘体零件酮驳艘蜗轮格体棱型： z 拓展读专业零件梗显娄、数控娄、汽车娄、电气娄) 。 图1 - 1 文字链接 ( 4 ) 针对高职高专学生的启发性习题训练模式设计 习题训练是系统巩固与练习模块，根据高职高专学生学习特点，系统特设 置定的格式( 如图示) ，每个按钮都有超链接，既便于内容信息的组织，又 符合做题思路。 凹仓 圈1 - 2 习题训练模式 基曼i j 。曼妻l r 签墨l ( 5 ) 以流媒体技术支持高效、丰富教学资源的建立 系统提供了丰富的教学资源，在动画、模型、图片的基础上，还专门录制 和编辑了现场加工的教学视频资料，并以流媒体格式( + w m v ) 存放，适合 在网上流畅播放，支持了教学资源的有效利用。 四川大学工程硕士学位论文 第二章系统的构建原则及总体设计 2 1 系统设计的定位 2 1 1 制图课程学科特征 制图课程学科特征表现在： ( 1 ) 制图课程是一门研究绘i l i a d 阅读工程图样的学科，是十分重要的专 业技术基础课程。 课程的主要任务有【2 2 】： a ) 学习投影法的基本理论及应用： b ) 学习对空间几何问题进行投影分析，培养对形体的空间想象及思维能 力； c ) 培养正确绘制和阅读机械图样能力； d ) 学习用绘图软件绘制工程图样，初步掌握三维建模，并由三维形体转 换成二维图样的能力； e ) 基本掌握机械制图和技术制图等国家标准的有关内容，具备 查阅和运用有关标准的初步能力； f ) 通过反复的绘图和读图训练，培养认真负责的工作态度，严谨细致的 工作作风。 课程的主要内容有： a ) 绘制图样的基本方法与原理； b ) 使用仪器的绘图方法及徒手绘制草图的方法； c ) 有关图样的表示方法、尺寸注法、图形符号的使用； d ) 看图方法； e ) 计算机绘图； f ) 掌握简单的三维软件。 ( 2 ) 制图课程是一门理论严谨，实践性很强的应用型课程，其重点是研 究空间形体和平面图形的相互转换规律，难点是空间想象和思维能力的培养。 ( 3 ) 课程性质的特殊性要求： 在教学过程中必须使用大量的三维模型，开发相应的多媒体课件和丰富优 四川大学工程硕士学位论文 质的教学资源，其表现形式既有二维图形的表达，又要有计算机三维建模的展 示，同时还要有动画技术的支持；对于复杂的概念和空间投影，借助过程分析 和多媒体技术，给出其动画步骤，使教学思路清晰化。 ( 4 ) 结合高等职业教育人才培养目标，课程注重实践环节的培养和实训， 强调动手能力与技能的训练，强调新技术、新工艺的引入，强调课程与专业课 的接口。 ( 5 ) 制图课程的学科特征决定了课程学习方法的特点是： 强调理论联系实际。强调严谨细致的工作作风和科学的工作态度，强调国 家标准的贯彻与落实。 2 1 2 现代图学教育对学习系统的要求 进入2 1 世纪，工程图学教学改革在课程体系、教学内容、教学方法、教 学手段上发生了不断地变革，现代图学教育对系统的建设也提出了如下要求： ( 1 ) 现代图学教育要求系统教学内容以体为核心，从三维模型入手，来 构建课程教学体系，减少画法几何内容，将画法几何摆到从属地位。 ( 2 ) 现代图学教育要求确立系统在教学中的辅助作用。 ( 3 ) 信息时代信息技术已渗透到现代图学教育的方方面面，从而对系统 的建设也提出了新的要求，具体表现在以下几个方面： 首先，在教学思想上，要求培养学生创新能力，图学的空间想象与思维能 力，识图与绘图能力； 其次，在教学手段与教学方式上，要求将计算机技术、多媒体技术、网络 技术综合利用，开发教学辅助性课件和网络教学资源，促进课程的再学习。 ( 4 ) 现代图学教育要求系统发挥信息化技术教育的优势与特点，运用多 媒体技术、计算机图形技术，利用网络学习系统的示教性、再现性和生动性， 有机整合教学内容，将教学资源优质化、模块化，同时把抽象的内容形象化， 复杂的内容简单化，针对课程自身特点，以“教师为主导，学生为主体，训练 为主线” 2 3 1 ，突出知识结构与认知规律的结合，激发学生学习兴趣，提高学生 学习的主动性。 ( 5 ) 高等职业教育人才培养目标决定了高等职业现代图学教育的方向是 加强应用型人才的培养和实践，基于此目标，系统要求在教学内容上强调“用”， 1 4 四川大学工程硕士学位论文 在教学方法设计上强调“活”，在教学手段设计上强调“新” “l ，突出知识结构与 、认知规律的结合，把教与学、学与用有机结合，实现良好互动，提高教学质量。 ( 6 ) 现代图学教育要求系统在实际开发过程中，要对教学过程、教学内 容、教学体系进行符合教学规律和认知规律的设计，它具体包括教学目标的设 计、教学策略的设计、教学内容的设计、教学信息传递方式的设计、质量控制 体系的设计。 a ) 教学目标的设计 教学丑标的设计是系统设计的基础，课程的教学内容与教学过程由教学目 标确定，教学效果的评价也是通过教学目标来衡量。 本课程的核心教学目标是识图和绘图能力的培养；课程教学基础目标是空 间想象能力的培养；课程教学专业目标是国家标准的贯彻与应用：课程教学技 能训练高级目标就是具备计算机绘图能力和三维建模的能力。 b ) 教学策略的设计 教学策略的设计是系统设计的核心，本系统为“学生学习型系统”，系统通 过网络课程交互式学习，习题训练、实践实训、计算机绘图手把手式的辅导、 资源库的查询与帮助、成绩的自测等策略手段，制定了适合个人学习路线和学 习进度的网络式学习环境。 c ) 教学内容的设计 教学内容是系统设计的重点，本系统给出自顶而下细化至每个知识点单元 的教学内容、教学难点、教学重点，根据教学目标合理组织教学内容，构建课 程知识结构体系。 图2 1 为组合体知识点的教学内容设计流程图。 d ) 教学信息传递方式的设计 教学信息传递方式的设计是系统设计的关键，先进教学思想和教学理念的 实现依赖于良好的教学信息传递方式。 图2 - 2 为高职高专学生认知与学习的流程模型。 四川大学工程硕士学位论文 圈2 - 1 组合体知识点的教学内容流程图 图2 - 2 离职高专学生认知与学 - - 3 的流程模型 1 6 四川大学工程硕士学位论文 根据高职高专学生认知特点，系统设计教学信息传递方式时，首先通过文 本内容、图形动画充分展示本单元主题信息，抓住学习者的注意力和好奇心， 激发其学习动机。 图示为动画模型库模块网页的设计，形象地传递了模型库的信息特征，展 示了模型库的动厕特点及分类情况。 脯l 膏曩l t 子羲事f 寸* 甓鹫耳l 蜜鱼喜膏i 目埘茸l 计再瓤坤目f * l t 一目“ - * n 章 $ * 囤2 - 3 动画模型库模块网页 然后，在一个知识点结束之后，从应用角度提出不同的问题，设置多种模 式来巩固和强化学习效果，提高解决问题的能力。 如习题训练模块的模式能够及时检验和复习相关章节的内容。 嘲傅垮瀚 凰2 - 4 链接自测题 1 7 四川大学工程硕士学位论文 最后，将课程各个知识点、各个知识模块相互联系，相互汇合，做到融会 贯通，提升学习层次，促进理论与实际的有机结合。 如图示，系统将网络课程模块理论知识、实践实训模块实践应用知识、习 题训练模块训练过程，以及便于生生与师生交流的网上讨论区设计在一个网页 并进行相关链接，这种教学信息传递方式的设计，符合现代图学教育对学习系 统的要求，学习方式具有科学性、逻辑性、系统性、先进性，符合课程教学规 律和学生的认知规律。 图2 - 5 网络课程有关链接圈 ( 6 ) 现代图学教育要求系统以学生为主体，为学生服务，为课程服务， 故系统应具有良好的开放性，清晰的导航性，和便于生生与师生交流的互动性； ( 7 ) 同时为适应现代图学教育的动态教学，和适应现代教学技术与教学 内容的时时更新与不断丰富，要求系统对各种数据资源用数据库进行管理。 2 1 3 系统设计原则 系统根据制图课程学科特征，在满足现代图学教育对系统的诸多要求基础 上，确定了课程学习系统开发和设计过程把握的几个原则： ( 1 ) 目标性原则 系统设计应以培养创新教育为目标，培养创造能力为目的，贯彻高等职业 教育人才目标，加强素质教育，加强实践性技能训练，合理设计教学计划，科 l r 四川大学工程硕士学位论文 学构建适宜于现代化生产、建设、管理、服务第一线的高等技术应用型人才的 知识与能力结构。 ( 2 ) 以学生为中心原则 系统在设计开发过程中，坚持以学生为主体的中心思想，充分考虑到系统 使用对象的学习特点，在设计系统内部结构和导航方式上，以教材为依托进行 章、节分类，坚持实用性、易操作性和助学性并立，能适应不同层次学生需求 的网络学习环境。 ( 3 ) 优化原则 优化教学过程，做好教学活动设计，这是系统在设计和开发过程必须遵循 的一个原则。 系统在优化的过程中，要充分考虑到学生基础知识、接受能力和实践经验 的差异性，提炼教学内容的实质，解决教学基础目标，强调和确保课程内容的 连贯性、逻辑性，技能培训的实践性、可操作性，增加教学过程的可调控性。 ( 4 ) 高效性原则 依托网络学习环境，充分发挥网络技术和多媒体技术的优势与特点，使课 程教材与教学资源多媒体化，使单位时间内学生获取知识的速度加快，学习传 递的信息量变大。 ( 5 ) 开放性原则 系统提供与学习系统内容有关的参考资料与参考网站( 如图示) ，提高系 统知识结构的开放性。 图2 - 6 参考资料与参考网站 1 9 四