3D教学模式（共11篇）
3D教学模式 篇1
1、综述
计算机辅助教学技术已经在教育行业中渐趋成熟,从最基本的文本展示,图片展示,发展到现在一体化的多媒体教学系统。然而,很少有人运用3D技术将计算机辅助教学推向一个新的高度。真实的生活是多维的,在教学中要很好的呈现生活,3D软件无疑是最好的辅助工具。AutoCAD加速了工业设计的效率,Maya提高了动画特效的水平,3D辅助教学软件也将会大大提高我们教学的质量。
目前运用3D技术进行辅助教学的研究才刚刚起步,没有成熟的产品或相关的资料可以借鉴。此文作为一个尝试的先例,也许没有多大成果,但是若干年后3D辅助教学会流行起来的。
3D辅助教学软件采用的是标准C++语言。主要基于以下考虑:一、3D图形处理要进行大量的计算,选择比较低级的语言有助于提高软件的性能;二、这里采用了标准的C++类库,而没有采用强大并且开发方便的Visual C++自带的一些属性。原因很简单,标准的C++经过简单的代码改动,重新编译后就可以很容易的移植到各种各样的硬件或操作系统上。而Visual C++中掺杂了很多Windows系统独有的特性,这样做出来的软件只能够在Windows平台上运行,大大降低了软件的可移植性。
软件的质量很大程度上取决于软件的总体架构。在设计上,3D辅助教学软件采用的思想是:分离、开放、统一。
首先,划分功能模块,降低软件的耦合度。整个软件主要由以下功能相对独立的模块构成:图形生成引擎、图形数据处理引擎、命令处理外壳、序列化外壳、模块间的交互管道。这样的设计也有利于软件的并行开发、Bug调试和降低对开发人员的要求。在产品形成后,各模块可以独立的安装在不同的机器上,降低了对硬件的要求。
多个用户可以连接到同一个图形数据处理引擎,进行协作完成大型的工程。管道的设计有利于数据流的重定向,进而方便了数据的移植和图形的表现。
其次,每个模块的接口都是开放的,不管客户端使用什么样的表现和交互方式,只要满足服务器端采用的接口标准,都可以正常的与服务器端通信。
再者,软件开发中尽量采用软件开发中的标准,比如软件的配置数据通过XML文件存放,数据的通信采用SOAP协议等等。设计遵循通用标准具有灵活的开放性,是系统进一步与其他系统兼容和进一步扩充的根本保证。
OpenGL是3D辅助教学软件采用的一个重要技术。OpenGL是3D行业中的一个标准,它主要负责与各种各样的硬件交互,程序员只能够看到OpenGL类库提供的接口,而不用关心建立在具体机器图形系统之上的与硬件或与软件特性相关的内容。这样,程序员就可以花更多的精力放在程序的逻辑问题上。
2、3D辅助教学与OpenGL
2.1、计算机辅助教学与3D辅助教学
计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,简称CAI)是利用计算机模拟教师的行为,通过学生和计算机之间的交互活动来达到教学目的。CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术,克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率,实现最优化的教学目标。
3 D辅助教学是计算机辅助教学的一个新的分支。3D辅助教学在3D处理技术的基础上,通过立体图形的展现,物理现象的模拟,达到方便教师讲授知识,帮助学生理解各种数学公式和物理现象。运用3D辅助工具,可以模拟微积分的原理,可以模拟物体的各种运动,可以模拟天体的运动,可以辅助理解各种各样的数学思想。
2.2、OpenGL
OpenGL(全写Open Graphics Library)是个定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格,它用于三维图象(二维的亦可)。OpenGL是个专业的图形程序接口,是一个功能强大,调用方便的底层图形库。
3、系统需求分析
需求分析就是分析软件用户的需求是什么。需求分析在软件的开发过程中具有决策性,方向性,策略性的作用。因此,需求分析的质量很大程度上决定了软件产品的质量。
3.1、可行性分析
可行性分析的任务是从技术上、经济上、使用上分析该系统的开发是否存在可行性。其目的是在尽可能短的时间内用尽可能小的代价确定问题是否有解。
从硬件技术方面看,现在的机器性能远远满足做复杂图形系统的需求。无论是CPU和GPU的速度,还是内存和硬盘的容量,都远远超出了普通图形系统的要求。
从软件技术方面看,有OpenGL和DirectX两个图形标准和其相对应得类库可以满足开发图形软件的基础设施需求。在软件工程领域中产生了很多成熟的开发模式可供参考,软件可以采用“原型模型”来进行分阶段开发,也可以采用“编译器模型”进行围绕最主要的图形引擎进行开发。此外,从非图形的其他软件中也可以借鉴某些“最佳实践”,比如可以采用XML标准来存储和传输数据,可以借助数据库来管理信息,使用Java语言或JS脚本开发非核心的一些组件。
从经济方面来看,一款优秀的软件,它所花费的成本只有非常少的一部分在硬件上,大部分成本都是花费在软的方面。所以,对于3D辅助教学软件来说,它的成本就相对的更低了。在硬件方面只需一台普通的PC机,在软件方面只需要免费OpenGL类库和C++编译器。
从使用方面来看,在辅助教学系统中,3D辅助教学是一个欠缺。它必将拥有大量的用户和广阔的前景。
3.2、需求分析
3.2.1、需求概述
CAI(Computer Aided Instruction,计算机辅助教学)的应用在日常的教学系统中已经很普及。通过CAI,教师可以制作各式各样的课件,通过声音、文字、视频、图片等各种形式讲解各科知识;学生可以通过计算机、网络、多媒体教室等各式各样的教学设施进行学习。CAI大大提高了教与学的质量和效率。
3D辅助教学是建立在传统CAI基础之上的新的辅助教学方法。通过3D辅助教学系统,可以很方便的模拟物理中的各种现象,可以通过三维图形辅助理解数学中的各种公式,可以模拟现实世界中的各种物体。它的出现,弥补了CAI在3D方面的空缺。
4、系统的总体结构设计
4.1、系统平台选择
系统平台是指计算机系统平台,包括计算机硬件、软件和使用计算机的入。系统分析的任务是确定待开发软件的总体要求和使用范围,以及与之有关的硬件、支撑软件的要求。
4.2、系统关键技术讨论
4.2.1、图形数据的描述
描述一个图形的数据可以采用多种多样的方式,比如点阵图和位图等。
4.2.2、图形生成的顺序
图形生成引擎呈献给用户的界面是一幅完整的界面。但是在实际的处理中,不可能同时地绘制出这么多的图形。实际上,在绘制过程中,图形是一个接一个顺序绘制完成的。
为了不至于后面的图形覆盖前面图形的数据,在图形的处理中,我们给每个顶点增加了深度属性,这样,永远显示的是前面的物体,不会有后面物体掩盖住前面物体的现象。
由于图形是顺序绘制的,这样没有渲染好的图形会展现给用户,造成图形的质量下降。系统采用双缓冲技术解决这种问题。就是在图形的有两块存贮区域来存放要绘制的图片。在图形的绘制过程中,显示器读取的是之前绘制好的图形的那个存储区。当新的图形绘制完成后,交换两个缓冲区的内容。应用双缓存,每一帧画面只在绘制完成之后才显示出来,因此观察者就会看到关键帧的完整画面。从而增加了3D显示的质量。
4.2.3、数据的存储结构
数据的存储结构直接决定了系统的开发难易度和系统的运行效率。设计时应根据不同的应用需求选择合适的数据处理结构。
4.2.4、数据的加入和销毁
当产生了新的命令或对象,就要为其建立新的数据。在处理数据时会遇到将新数据插入链表和将当前链表销毁的问题,可以通过单链表的尾插法和遍历单链表的方法解决,下面的代码实现了数据的插入和链表的销毁。
4.2.5、元数据的定义和管理
在各模块的通信中,除了需要标准的通信协议之外,它们还需要内部的通信协议。
4.2.6、物体的运动
3D辅助教学软件中另外一个重要的特性就是实现物体的移动。运动可以通过移动相机的位置或者移动物体的坐标位置实现。在系统的设计中根据具体的情况分别使用了两种“运动”方法。当一个整体的场景需要运动时,采用了调整相机的方法实现场景的移动。这样做的好处是操作简单。
5、系统详细设计与实现
这一章是对3D辅助教学软件的详细设计的描述。由于系统采用了分离式的设计模式,下面将从各个模块分别介绍每一个模块的设计理念和实现方法。
5.1、图形生成模块的设计与实现
3D图形生成引擎相当于一个状态机。它顺序执行描述图形的指令,从一个状态转换到下一个状态。图形的生成有三个阶段:第一阶段,初始化场景;第二阶段,顺序处理每一个绘图指令;第三阶段,修改图形参数,不断重复地根据新的数据来产生图形。
5.2、图形数据处理引擎的设计
图形数据处理引擎面对的是图形数据和对这些数据的逻辑操作。它有两个最主要的功能:存储数据和对这些数据进行操作。本系统在实现的过程中把图形数据处理引擎融入到图形生成引擎中去了,然后在后来的版本中重新把此模块分离出来。
5.3、命令转换外壳设计与实现
命令转换外壳实际上负责的是与软件系统与用户的交互模式。交互模式从表面上看起来非常简单:用户在显示器屏幕上看到一幅图像,通过某种交互设备对图像作出某种反应,图像响应用户的输入并发生某些变化,用户对图像的变化作出反应,如此反复进行。命令转换外壳在设计上分为3层:接收外围设备输入层;命令解析层;实现命令的函数层。
5.4、序列化模块的设计与实现
序列化就是将内存中图形数据通过一种方法存贮到外存上,当需要的时候可以通过图形文件还原以前绘制过的图形。从逻辑上讲,将内存中的图形存储到外存上有多种方法,最直接的就是将图形的绘制参数存储到外存上。
为了实现上的方便,系统采用了直接将命令存储在外存上的方法。这样,存储一幅图形时,只要将用户输入的绘制命令存贮到文件中就可以了,用户打开该图行文件的时候,系统再根据绘制命令重新生成图形。
5.5、模块间通信管道的设计与实现
模块间通信管道实现的是各模块为交互而规定的内部协议。从逻辑上看,它是一个管道,数据从一个模块通过它“流”向另外一个模块;从本质上看,它是一组函数,这组函数可以实现了数据的发送和接受功能。3D教学软件实现的初期,此模块被融合到各模块中。实现上主要通过全局变量和指针实现模块间数据的传输。
摘要：3D辅助教学软件是三维图形技术在教学中的应用,它利用三维建模更逼真的展现事物,从而更好的提高教与学的质量和效率。此系统实现了基本图形的绘制、命令用户接口、图形文件的导入导出等功能,此外系统还加入了星体运动等3D模型实例。本文首先阐述了3D辅助教学的内容的需求,然后分析了3D辅助教学软件的主要功能,最后给出了运用OpenGL类库实现3D辅助教学软件的方法。
关键词：3D,建模,OpenGL,辅助教学
参考文献
[1]吕家恪,汪璇,赖凡,邹显春著.基于Web的公共课辅助教学系统研究与应用[J].西南大学学报(自然科学版),2007(9).
[2]王萃寒,赵晨,余飞扬,姚晓宇.智能计算机辅助教学系统的实现研究[J].计算机工程与科学,2003(3).
[3]Edward Angel著,吴文国译.交互式计算机图形学—基于OpenGL的自顶向下方法(第四版)[M].清华大学出版社.
3D教学模式 篇2
一、调研背景
二、调研过程
三、体验情况
四、影响
1.学生对3D的反应。
2.家长对3D的反应。
3.教育成果。（接上期）
4.课堂表现与注意力。
所有的教师都认为3D课堂上的学生注意力更加集中。70%的教师注意到，无3D参与课堂教学部分，有46%的学生在五分钟间隔测试中的注意力集中，而在3D参与课堂教学部分，有92%的学生在五分钟间隔测试中注意力集中。在3D的影响下，96%的学生在五分钟播放阶段注意力集中。3D体验和后续的问题讨论使学生们继续保持高度集中的注意力。
在开始3D项目以前，38%的教师表示担心或非常担心学生会对3D投影持消极态度。同时，46%的教师（在使用3D前接受调查）担心学生会感到无聊。实际上，在项目进行期间，我们观察到，所有参与进来的学校的学生在使用了3D后，注意力都有提高，课堂行为活跃。对教师的后期调查显示，所有的教师一致认为学生们在3D课堂更加专注。70%的教师表示，在3D课堂学生们的课堂表现非常积极。在体验3D过程中和体验结束后，学生们的注意力明显提升。（参看表1，学生们感觉他们在3D课堂的注意力明显高于常规课堂。）
编辑信息速递
本刊在广泛征集专家与读者意见后，围绕大家关注的基础教育中课程改革的热门话题、疑难问题分月策划了2014年6月～12月的专题，请读者积极参与。相关专题征稿信息可在我刊官网“期刊公告”栏目下载。
同时，我们与教育部基础教育课程教材发展中心《基础教育课程》杂志社联合举办的“2013-2014”年度首届“见证十年――践行教育的理想”全国教师论文征文活动也已开始征稿。征稿内容详见本刊网站“期刊公告”栏目，欢迎读者下载征文活动方案，积极踊跃地参与这次国家级基础教育课程改革的论文大赛，十多年的基础教育改革到了深刻反思与回顾的重要时间节点。
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《新课程研究》编辑部
平均46%的学生在五分钟无3D参与间隔测试中注意力集中。92%的学生在有3D参与的五分钟间隔测试中注意力集中。当3D放映结束后，学生们的注意力继续保持集中状态，并持续整节课。例如，观看3D后，有96%的学生注意力集中。很明显3D体验和后续的问题讨论使学生继续保持注意力。
男生和那些有注意力障碍的学生在使用3D后，与使用2D相比在注意力和交流方面发生了积极转变（包括提问）。数据显示，患自闭症的学生的注意力提高，但只发生在一小部分身上，而且结果不太一致，因此无法断定3D对自闭症群体的影响。
在调研中，一个被认为是“最糟糕的班级”参与了3D试验项目。教师报告称学生的课堂表现明显提高，事实上他的班级在试验阶段表现出色。在另一个“有挑战性”的参与班级，学生们的行为也发生了巨大转变。学生们认为自己在3D课堂表现得更好（68%的学生认同或强烈认同）。
在所有被观察的班级中，学生在使用3D眼镜观看学习时都更加安静，更加专注。有一点要引起注意的就是，3D带来了注意力高度集中的“安静”课堂，某些糟糕的教师可能会将它看做是维护课堂秩序的工具而不是促进学习的技术。还有一点就是，学生们会在课堂长时间使用眼镜，被动地观看教师播放的3D内容。但在试验班级，我们没有发现这些，在授课过程中执教老师非常积极。实际上，他们采取了更有创意，更积极的教学方法。
下面的案例分析基于我们对一个班级的观察，阐述了3D是如何提高注意力与降低课堂“开小差”行为的。
课程开始时，执教老师展示了眼镜的3D塑料模型。学生们尝试着观看这个小模型。50%的学生开始走神，他们没有专注于观看模型和老师的讲解。模型展示持续了三分钟。相反，在3D课堂，课程刚开始就传来“哇”“啊”的惊叹声。学生们井然有序，注意力集中。3D动画中有旁白，但老师会在每个部分结束后暂停并补充讲解。3D展示持续了九分钟，所有的孩子都很安静，很专注。最后，老师和学生们共同重新观看了一遍。所有的学生都继续保持集中的注意力。在观看两分钟时，有两名学生走神，但很快又专注起来。一个学生又开始走神，但他却无法打断其他人的注意力，虽然他想这么做。
有些教师担心学生会过于“激动”，引起某些破坏行为，但这并未发生。“我开始时不确定，他们太兴奋了。”
“3D让他们有些过于激动，毕竟对他们来说是新事物。” “孩子们非常兴奋，但并不过激。”
5.主动性。
有证据表明在 3D课堂，学生们的学习主动性非常高。后期调查结果显示，所有教师都认同或强烈认同，学生们在3D课堂学得更愉快。调查结果显示，大部分学生认为有了3D，学习更有趣（参见表3，88%的学生认为有了3D，学习更“有趣了”）。
在课堂走访期间，学生们的学习主动性表现得非常明显。例如，当老师表示今天要使用3D讲解生物课时，下面出现了激动的讨论声。有教师认为3D的激励效果会随着时间而消失，但在八周的试验过程中并没有出现这样的问题。
由于教师经常变换教学法，学生们保持了以往的积极主动性，更加融入课堂，对学习更感兴趣。例如，一个由十二岁孩子组成的二十四人的班级在使用3D学习了一个单元后，老师感觉3D激励了他们，让他们愉快地学习了课程。在以后的3D教学中，学生们会表现出更大的主动性，且非常愿意与来自世界各地的伙伴们分享3D体验。
教师们认为科技是未来教学的一个重要部分，学生们需要接触“先进”的技术作为学习体验的一部分。学校的IT工作者表示在未来会出现互动性更强，用户制作的课件。
“我可以想象，在未来会出现多触点交互式多媒体墙。每个学生都会有一个PICO（微小的，单独的投影仪）。也许3D被装置在移动设备上与网络相连通。家庭（家长）或社区可以通过远程网络与学校相连接，会出现更多用户开发的课件。我们会更好地利用常规学习模式。游戏将成为促进学习的动力。”
教师们认为学生学习主动性的提高使他们在测试中取得更好的成绩并促进了他们的理解。如以下教师们的评论：
“最大的改变就是他们的学习主动性和课堂气氛。学生们更专注，他们可以长时间保持注意力集中的状态。我无法给出理论的证明，但这来自我的切实感受。学生们很感兴趣，所以他们愿意去学习。”
“孩子们真的与以前大不相同了，他们非常兴奋，整个试验阶段他们都表现得非常感兴趣。我现在使用3D课件带领他们复习，他们被分成小组，选择一个人体器官，在接下来的时间里自己使用课件讲解。他们有自己的眼镜，自己启动设备，调整教室的光线。”
6.交流。
有人担心，在黑暗的教室里戴着眼镜观看 3D，学生们会变得被动而不愿交流。虽然很多教师都渴望一个安静的课堂氛围，但交流与互动是教学过程中重要的部分。下列来自教师的评论显示，虽然学生开始观看3D时表现得很安静，长时间下来，学生不但专注也更加喜欢交流。事实上，间隔追踪测试显示，在3D播放阶段学生们很安静，但播放一结束，课堂讨论和提问也增加了。有些教师注意到这一点，评论称那些不常提问的学生也开始询问有关3D内容的问题了。
在开始3D教学前，有人认为3D学习方式可能最适合男生。虽然有证据现显示，男生更喜欢3D，但实际上3D对女生同样具有吸引力。在进行的几组调查中，只有少数例子说明男生与女生之间存在统计数字上的差别。
学生和老师都喜欢戴着眼镜，即使在没有观看的时候。眼镜看起来并没有阻止正常的课堂互动。3D播放开始前，有学生会主动发表一些观点，回答一些问题，更多的学生会做出回应。一位学生主动回答了一些问题。老师表示这位学生以前从未回答过问题。平时只有40%的学生会尝试着回答问题（举手）。然而在3D课堂，68%的学生主动回答老师的提问。
数据显示3D影像有促进交流的作用，会引发学生们自然而然地谈论。他们会围绕所见而展开讨论，3D课件内容成了谈论的焦点，因此，3D成为了可分享的媒介。在反馈中只体现了3D对交流的积极影响，没有发现消极影响。
7.评估。
教师将3D与现有学科和评估练习联系在一起，进行得非常顺利。在3D内容，课堂实验和工作表结合教学的课堂，学生们学得很轻松。学生似乎在3D内容与2D图表相结合的课堂没遇到什么问题。
3D在课程导入上特别有效，也是个非常有力的复习工具。在后期调查中，70%的教师认为学生在使用3D后记住了更多。有些样本课件有“复习”功能，让学生们可以练习单词，复习物体结构和事物发展顺序，通过一系列的活动来促进学习。学生认为3D是个有效的复习工具，可以帮助他们提高测试分数，老师和学生都已经非常熟悉3D，认为3D在课堂中更加广泛的应用将引发评估规则的改变。
调查结果认为，3D教学会引发评估方式的转变。评估需要作出改变，从关注学生的整体情况转变为更加准确地了解学生的学习水平、行为和课堂表现，这些都是可以用来增强理解与学习主动性的因素。传统的学习和相关的评估方式与创新以及未来的学习实践并不协调。
在调研期间，我们做了一些测试。教师们记录了一个月后学生的记忆情况，3D班级和无3D班级在记忆上存在质与量的区别。最终公开测试决定了3D对记忆和回想的影响。例如，在描述概念时，3D组的学生更愿意使用手势或肢体语言；3D组的学生逻辑性很强；他们对知识概念的理解更好（尤其当一个新的概念通过3D引入时），他们在学习时更有技巧，包括做更多笔记，谈论更多，更愿意使用模型展示所学。
四周以后，3D班级的学生比2D班的学生记住了更多有关人体功能的知识。区别不仅体现在记忆的数量上，他们用更加系统的方式进行记忆。3D班级的学生在公开测试中给出了更加详细的答案，他们用“3D的思维方式”去思考。举一个例子，在制作植物细胞模型的测试中，2D对比组的学生几乎全部模仿老师的模型。而3D组的同学制作了3D模型，非常与众不同（并没有模仿老师的模型），展示了对细胞结构更加深刻的理解。同样，在另一个实例中，3D班级的学生用塑料瓶和气球做出了肺的3D模型。许多学生在回答测试问题时使用了手势，试着去重新创造3D体验，更好地回答测试问题。
以下案例分析来自瑞典的一所学校，说明3D激发了学生更深层的理解 ：
在这个项目中我感受到整个班级都融入其中，不仅仅是3D组。我的积极状态可能起到了作用。我发现使用3D观看的小组对功能理解得更好。对事物的发展顺序也理解得更好，他们还能够描述更多细节。最大的区别出现在当我要求他们描述心脏功能时，在继续学习眼睛和耳朵的课程时，我发现2D组需要更加努力才能赶上3D组。我认为3D帮助学生进行了更深刻地理解，使他们更专注地学习。观看3D的学生使用了更多的模型来展示他的学习成果。3D组的许多学生选择用粘土展示事物。当2D组看到3D组的展示后（模型制作）他们也想那么做。
8.有特殊教育需求的学生。
所有参与未来学习第一阶段的欧洲国家都将政策和实践范围内有特殊教育需求班级的学生放到常规班级中。
如表4所示，虽然参与项目的学生就个人学习水平而言被认为是“平均的”，在未来学习一阶段项目选取的班级中，学生水平各不相同。
注释：每所学校都有移民背景的学生，但不成为班级的主要构成或者将他们忽略不计。
在有些国家，我们很难了解有特殊教育需求学生的人数，因为家长和学生有权保密。在未来学习一阶段项目中，有特殊教育需求的学生成为 3D课堂的一部分。由于他们的人数很少，我们不能最终证明3D对这些学生的影响，但教师们的普遍观点是，3D对这些面临着行为挑战的群体有着积极的影响。
大部分参与未来学习一阶段的教师认为，由于调研的时间太短，还不能得出准确的结论。但有迹象表明，3D对这些有特殊学习需求的学生产生了积极影响。其他教师也认为3D带来的初期影响是积极的，3D可以作为帮助吸引注意力，教育更多特殊学生群体的辅助工具。
（未完待续，敬请期待）
3D教学设计打造高效课堂 篇3
关键词：3D学案；小组讨论；展示；反思
传统的教学主要采用的是“教师讲—学生听”的模式，贯彻的教学理念是“题海战术。”“书读百遍，其义自见”。教师是课堂的专制者，从而忽略了学生是课堂的主体，最终导致了“教”在课堂，而“学”在课下。同时由于高中化学知识点较为零散，难形成逻辑性强的知识体系。加上课时紧张，教学任务重，结果使课后练习与教学进度有了一定的脱节，最终使学生对化学的学习兴趣越来越低。怎样在新课改中让学生融入课堂，实现教师学生的角色转变，提高教学效率，是教育者们探究的问题。当然，作为一个年轻教师，在这教育改革的洪流中，需要学习的东西就更多。在新课改要求下，根据化学学科的特点，在DJP教学的基础上，成都龙泉驿区提出了3D教学，对教师教育理念的指导和教学风格的形成起到了功不可没的作用。
一、3D教学的基本概念及其一般定位
3D是“三导三动三达成”的简称，3D来自导、动、达的第一个拼音字母的大写。3D的具体含义：三导：导学→导思→导法，突出的是教师活动；三动：行动→心动→神动，彰显的是学生活动；三达成：达成目标→达成习惯→达成快乐，强化了教学目标。
3D教学就是既突出学生的主体性，又体现了教师的主导性。3D教学以学案为载体，依托学案中的活动元，以教师的“导”为主要方法，让学生积极参与课堂的教学，最终达到“以导引学，以学促教”的目的。3D学案的基本栏目：学习目标、学习重点、温馨提示、自主学习、同步学习、反馈练习、归纳梳理、课后巩固、我的反思。3D学案是学习的路线图、方向标，一方面3D学案的设计规范了师生的教学行为，另一方面学案中的“同步学习”增强了师生互动，使课堂真正变成群言堂。继而改变传统的教学模式，激发学生学习的热情，让学生真正的得法于课内，收益于课外。
二、在3D教学中存在的问题
毕业刚开始挥舞教鞭时，3D学案对于我来说成了摆设。因为觉得一会让看学案，一会让学生翻教学，一会儿又看PPT，自己都有点手忙脚乱了，学生肯定也会觉得无序，所以上课完全按自己的思路来讲。自己的模式就是：PPT—笔记—板书—课堂例题，而3D学案成了我留给学生的课下作业。有时自己会觉得知识点比较简单，学生也提前预习过了学案，一不留意，就把自己绕进了习题讲评课的圈子。3D学案来自教材，但又高于教材，怎樣更好地使用它，令其服务于我们的教学，我想有些老师估计和我有类似的困扰。
起初使用3D学案时学生中也出现了一些问题。课前部分学生根据学案机械地根据教材将学案中的旧知回顾、新知预习完成，忽略了本身对新课的思考；也有一部分学生直接copy同学预习的成果，觉得这和看书完成的效果没什么区别；第三种情况是部分基础好的学生根据学案做了充分的预习，对本堂课认为已经了然于胸，导致上课时间处于放松状态，致使对当堂知识掌握的深度和广度都不理想，停留在知识的表面，缺乏系统的学习方法归纳。
由于老师对学案的使用误区，对学生的引导不到位，使3D学案没有真正的为我所用，为高效的课堂所用。经过前辈的指导，我在3D学案的使用上有了一定的改变，课堂也从之前的“满堂灌”“满堂问”向“以学论教”的方式转变，让课堂充满质疑声、讨论声、欢乐声，从而使学生由“学会”变成“会学”，最终培养成乐于学习的习惯。
参考文献：
[1]李思盛.3D化学学案：九年级上册.科学出版社，2012-07.
[2]何清宇，陈礼勇.DJP教学理念下高效课堂模式探索.龙泉九中，2012-8-27.
基于3D的制图课程教学改革 篇4
关键词：3D技术,制图课程,教学改革
各种产品的设计和制造都需要借助图形才能完成。长期以来, 工程界大多采用二维平面图形进行交流, 而大专院校工程专业的制图课程是专门研究用正投影的方法绘制阅读工程图样的学科, 因此制图课程教学重点主要放在平面投影、二维工程图样的表达和阅读以及制图技能上, 教学内容更多的是研究如何用二维图形表达三维形体, 以及如何根据二维图形想象出三维形体。
随着计算机技术的飞速发展, 三维设计软件的应用改变了机电产品设计方法, 这就要求传统的制图课程教学基于三维设计进行改革, 教学重点应由制图方法转向工程设计的系统思想和创新意识的培养。进行构型设计是培养空间想象力的最佳途径, 也是训练设计思维方法和开发、提高创新能力的重要模式。针对工程应用的变革, 并结合学生学习过程中存在的畏难情绪, 将3D技术融入教学中, 以三维实体设计为主线, 三维实体表达方法和二维工程图表达方法并重, 构建一种以培养创新能力为目标的内容体系和教学模式。
一制图课程的基本现状及存在问题
1. 基本现状
设计者最初的设计构想始于三维实体, 设计制造的结果也是三维实体, 而在“开始”和“结果”之间传递信息的是二维图形。制图课程的教学就是不断在“立体模型→二维图表达”以及“二维图阅读→三维立体”两个过程间反复循环 (见图1) 。伴随CAD技术的诞生, 计算机绘制二维图有效提高了设计绘图的效率和质量, 对于CAD的更高层次的应用, 作了必要的技术准备。
随着三维CAD/CAM/CAE技术的普及和广泛应用, 设计者的思维方式和工作方式、工程信息传递方式都得以改变 (见图2) 。设计者可将头脑中的三维设计构想, 直接表达成为计算机中的三维模型, 并实现三维实物加工制造, 轻松绕过二维图样的绘制, 既简化了设计过程、缩短产品的设计周期, 又有效降低制造成本、提高设计质量。面对这一变革, 工程制图课程体系、内容、方法、手段也急需全面改革, 以适应社会对人才的需求。
2. 主要存在的问题
第一, 制图课程的教学内容及体系与3D技术的发展存在脱节现象。有些内容通过三维演示一目了然, 并且可以直接由三维实体生成二维工程图, 而目前这些内容依然要占用相应课时进行详细讲解, 导致学生练习的时间少, 难以将所学理论知识转化成技能, 更难以掌握先进的设计方法;虽然3D技术将成为每个工科学生必须掌握和具备的工具和技能, 但目前尚未将其纳入到课程内容和体系中。
第二, 教学方法和手段较陈旧。虽然引入了二维绘图软件及多种教学方法和手段, 但在教学过程中仅依靠实物模型和多媒体课件, 很难形象地表现空间立体的结构、零部件装配及拆卸的动态过程, 直观性差。致使学生在学习过程中存在着很强的畏难情绪, 不利于激发学习兴趣。
第三, 实践环节比较薄弱。虽然设置了为期一周的制图测绘实践环节, 但在测绘时, 不能人手一份, 学生须分组进行, 这样很难充分调动和发挥每个学生的积极性和主动性, 使测绘达不到应有的效果, 直接影响和制约了教学质量和学生动手能力的进一步提高。
二制图课程改革的方向及举措
1. 重新定位制图课程的培养目标
制图课程应培养学生的空间思维能力、图形表达能力 (包括计算机绘制图形的能力) 、图形阅读能力。这样既保留本课程原有的精华, 即绘图和读图的能力, 又能适应现代科技发展对设计人员提出的三维设计构思能力、建模能力等更高要求。同时在教学思想上, 注入新的教学观念, 将过去的知识型教学转变为培养创新意识与创新思维的启发式教学。
3D软件造型的方法, 能帮助学生直接观察到三维实体和二维图样之间一一对应的关系, 使其更容易准确把握投影规律, 使“三维→二维”、“二维→三维”的思维过程直观化。利用软件创建三维模型, 动态演示造型过程, 将抽象的空间思维模式具体化, 易于学生接受。制图课程教学应从单纯重视二维图绘制和阅读的思维中解放出来, 着眼于由三维到二维的投影规律、性质的讲解, 突出3D技术中三维造型方法的传授, 注重开发和培养学生的产品创新意识、设计意识、工程意识, 以适应人才培养的需求。
综上所述, 基于3D的制图课程的培养目标, 应实现对学生空间思维能力、工程图形表达能力、形体构形能力、创新能力、工程意识及能力的培养。
2. 调整教学内容及学时分配, 构建新的内容体系
减少画法几何的内容, 将点、线、面的投影融于立体中讲授;将计算机绘图技能与制图基本理论、方法有机融合, 遵循从三维实体到二维平面图形的认知规律;加入构形设计和建模设计, 从而更易于掌握从三维到二维的转换, 以适应现代工作模式;制图与设计紧密结合, 通过三维设计软件的讲解及其应用, 引入三维造型设计思想, 通过建模训练, 提高学生的空间思维能力;借助三维软件, 将抽象的空间思维过程直观化、具体化, 从而消除学生学习的畏难情绪, 激发学习兴趣, 提高教学质量。
3. 基于3D的教学方法和教学手段的选择与设计
教学内容体系的改变, 必定辅之以相适应的教学方法和教学手段, 基于3D的制图课程, 需要针对教学内容精心设计和选择恰当的教学方法与手段, 将三维软件与多媒体课件有机的结合, 以便达到预期的教学效果。
第一, 三维软件的选择。Solid Works是一款基于Windows的3D软件, 易学易用, 应用广泛;含有标准零件图库;兼容Auto CAD, 可以在二维和三维之间进行转换, 将2D绘图与3D造型技术融为一体;系统完全开放, 可进行二次开发, 便于为后续的有限元、运动学和动力学分析、数控编程以及产品数据管理等提供信息;便于与其他3D软件之间进行模型转换。
第二, 三维软件的应用。将三维软件的应用融入到具体内容的讲解过程中, 既能有效地增强直观性, 降低学习难度, 又能使学生在学习制图基础知识的同时, 领略到三维软件的功能, 了解机械设计新方法、新手段, 初步掌握三维造型技能, 促进学生三维形状和二维图形之间直觉思维的形成。
4. 加强、完善制图实践环节的三维指导
制图测绘是制图课程必经的实践环节, 编制测绘指导书使学生通过预习了解测绘项目、内容、方法、步骤等, 提前进入状态, 以提高测绘的效率和质量, 降低教师的劳动强度。如图3、图4分别为球阀装配体和相关零件的三维模型, 直观明了, 并且使学生对测绘对象有一个全面直观的了解, 从而有效提高学习兴趣。
三结束语
基于3D的制图课程教学改革, 将三维设计软件引入到教学内容中, 使学生了解机械设计的新方法、新手段, 初步掌握三维设计的基础知识。在制图课中掌握计算机绘图和三维造型技能, 促进课程教学水平全面提高。计算机构图技能的掌握, 使学生可以根据视图或自己的想象构造形体, 并时时验证思维的正确性, 在促使学生自主学习同时, 也促进学生三维形状和二维图形之间直觉思维的形成, 这样, 既增加了学生对本课程的学习兴趣和求知欲, 又培养了构形设计以及创新能力。
参考文献
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3D教学模式 篇5
【关键词】中学物理3D教学电场强度教学实例
【中图分类号】G633.7【文献标识码】A【文章编号】1674-4772(2014)06-009-01
电场强度是中学物理教学中一个重要概念。学生第一次接触这种看不见、摸不着但又客观存在的特殊物质——场，学生的感性认识不多，如果在讲解时只强调电场强度是检验电荷在电场中某点受到的电场力和电量的比值，是一个常量，与检验电荷无关，只由电场自身的属性有关，而不去解释为什么用这两者的比值来定义电场强度这个物理量，这样学生始终处于一个混沌的状态，无法上升到理性认识，从而在一定程度上影响了学习效果。本文通过结合3D教学模式的特点与教学实践谈一谈对《电场强度》教学的几点思考。
1.“发现”（discover）
六十年代初期，美国心理学家布鲁纳提出的“发现教学” ，是现代教学论思潮中具有代表性的一个流派，不仅在美国，而且在世界各国的教育界，都曾发生过影响。3D物理课堂教学模式的首要目标是让学生学会发现问题的方法，开掘创造性思维潜力。而实现这一目标则必需要有故事化、可视化的情境来支撑，这给老师带来了机遇和挑战。对于“场”的概念的构建是完成本节内容非常重要的一个环节。教师可以通过可视化的情境的创设来帮助学生构建“场”的概念。
1.1用丝绸摩擦过的玻璃棒在不接触乒乓球的情况下让乒乓球动起来。用丝绸摩擦后的玻璃棒，在靠近乒乓球的时候，乒乓球会在棒的“吸引”下动起来。学生会提出疑问：玻璃棒是如何让乒乓球动起来的？教师此时可以对学生进行适当的启发和引导：力的作用从空间上可分为接触力和非接触力，任何力的作用都需要时间和媒质的传递。那么是什么力让乒乓球动起来？学生带着这个疑问进入下一个情境。
1.2 两个轻质带电小球的相互作用。两个轻质带电小球在未接触的情况下，两个小球间产生了力的作用。他们之间的作用力又是如何产生的？类似于电荷间的相互作用，学生会联想到：磁体间的磁力，质点间的引力等等。学生对于磁极间、质点间的相互作用已经非常清楚。通过一些可视化情境的创设，在学生发现问题后，教师给以恰当的引导，成功地帮助学生对这种非分子、非原子组成的特殊的物质形态——场的概念的构建。
2.“领悟”(digest)
领悟是感性和理性的交融。通过教师的启发和学生的思考、讨论，让知识由外在到内在的升华。物理的学习贵在于悟，是学习内化的一个过程，所以领悟的过程应贯穿课堂学习的始终。学生领悟的方法和时间是课堂教学研究的方向。
2.1分析、体会。如何感知并定性描述电场是本节的难点之一。教师可以给学生一定的启发，无论物质处于什么形态，人们都可以通过一定的手段来感知他的存在，化无形为有形，只是方法不同而已。通过学生讨论，类比于生活中的一些经验：可以看远处国旗的飘动来判断在旗杆上方是否有风；从飘动的幅度来判断风的大小，对于风这种看不见的物质可以通过处在其中物体的运动情况来感知他的存在。从生活经验出发，分析比较，体会其中共通之处，从而可以通过电场力的性质即处在电场中的带电体会受到力的作用。
2.2 概括、提升。如何定量描述电场是本节最重要的一部分。通过实验得知，对于电场中的同一点，放入不同的试探电荷，试探电荷所受的电场力是不一样的，且同一电荷在电场中不同点的受力也是不一样的。通过以上实验现象，学生可概括得出：电场中同一点的电场强弱是唯一的；用电场力的大小来描述电场的强弱是行不通的。那么，究竟该如何定量地描述电场？教师可以给以适当的引导和启发：在定量研究导体的电阻时，控制电阻两端所加电压相同，电流不同，对于同一电阻，所加的电压和电流成正比，不加电压时，电阻依然是存在的，电阻的大小只由电压和电流的比值决定，与所加电压的大小没有关系。
类比于电阻定义的方法，学生讨论后可得出定量研究电场的方法即比值定义法，通过实验可知，不同的试探电荷在电场中的同一点所受的电场力是不一样的，但所受电场力和试探电荷的电量的比值是确定的。学生通过概括可得出定量描述电场强弱的方法即用F和q的比值来定量描述电场的强弱，它与试探电荷无关，只与场源电荷和在场中所处位置有关。
3.“发展“(develop)
发展，一般指事物由小到大、由简单到复杂、由低级到高级的变化。对于学生的发展而言，表现为学生需要、能力、个性、价值观的发展。苏联著名的教育家、心理学家赞科夫的发展性教学理论认为，教学改革应尽可能追求大的教学效果，促进学生的发展，强调教学与发展互相促进的模式。
3.1 巩固、迁移。电场定量的研究已经完成，知道了电场强度是描述电场力的性质的物理量。由库伦定律出发F=kQq/r2，又场强的定义式为E=F/q，可以得出距离场源电荷Q为r处的场强为E=kQ/r2，从而总结得出真空中点电荷产生的场强近强远弱，同心球面上各点场强的大小是相等的。由电场的力的性质出发，正电荷产生的电场方向是有场源电荷出发，指向该点；负电荷的场强则由该点指向场源电荷。
3.2 完善、提升。总结E=kQ/r2和E=F/q的区别与联系。首先，E=F/q是场强的定义式，E与F、q无关，只和它们两者的比值有关，电场强度由电场的自身性质决定。其次，E=F/q中的q为试探电荷，而E=kQ/r2中的Q为场源电荷，两者的性质和作用完全不同。最后，E=F/q具有普适性，而E=kQ/r2只适用于真空中点电荷的场强的计算。
3D教学模式 篇6
3D投影已经成为提升学生学习成绩及课堂参与程度的一种重要方法。德州仪器DLP的图像技术能够使单台投影机拥有3D显示技术，帮助教师实现3D教学。许多DLP投影机型号都配备了3D-Ready技术，这些投影机的运行与标准的常规2D投影机相同，但在接收到3D内容后，就能够切换到3D模式。
近期，由美国政府出资开展了一项关于在课堂上使用3D效果的调查。该调查显示：在使用了3D教学后，学生的测试成绩提高了35%；而没有3D教学的小组仅提高了9.7%。3D教学能够激发学生高涨的学习热情，而这也推动了3D技术在许多课程教学中的广泛使用。选择3D-Ready的DLP投影机，将使学校可以随时展开3D教学。
不仅如此，3D教学还可以加深学生对所学能力模块知识的主观认识。通过师生互动、生生互动和生境互动，充分调动学生的自主性，促进其独立性和创新能力的发展。灵活的教学方法和学习方式能使学生的行为和思想有很大的自由度，促使他们独立思考和解决问题，增强自主意识、创新能力。
作为全球教育创新的一大趋势，3D教学环境的搭建非常便利，需要做的只是布置一间3D教室、一台能支持3D的DLP投影机、一台计算机、3D眼镜和3D内容软件。这已经成为现实，并且未来还会发展得更好。
参考文献
[1]韦辉梁.数学实验的学习环境和教学方法[EB/OL].[2005-03-02].http://www.cetr.com.cn.
3D教学模式 篇7
近日, Electrocomponents plc集团公司旗下的贸易品牌RS Components推出了一款新型3D实体建模和装配工具Design Spark Mechanical。这款软件是由RS与3D建模软件供应商Space Claim共同开发的。
据RS Components全球技术营销总监Mark Cundle介绍, 这款软件完全免费供所有人使用, 这确实是比较鼓舞人心的一点, 除此之外, Design Spark Mechanical还具备简单易用的特性, 即使是非CAD工程师也可以快速上手, 不像3D CAD软件需要学习几周或几个月时间, 而且此软件的STL输出格式还可以将设计作品直接输出到3D打印机, 使3D设计和3D打印无缝连接。
Mark表示, RS的Design Spark在线元件库上有38000多款3D模型可供使用, 并且RS还与Trace Parts合作, 以Design Spark Mechanical的格式提供来自其网站的几百万份模型, 而且还提供大量的RS标准零件库, 这样所有的工程师可以用免费的3D建模工具快速进行端到端的设计, 节约工程师的设计时间, 从而, 改变现在全球只有5%工程师能用得上3D建模工具的现状。
Design Spark Mechanical使用了“直接建模”的方法, 这与传统的基于特征或者参数的3D CAD软件不同。该软件运用简单的手势实现实时修改和即时反馈, 除了可以用常见的Windows快捷键之外, 所有的设计都只需使用该软件的四大基本工具:拉、移、填、联, 就可以完成。如果工程师已经习惯于已在使用的3D设计软件, Design Spark Mechanical可以作为其补充工具, 来创建初期的3D概念设计。
3D教学模式 篇8
1. 资料与方法
1.1 一般资料
本组研究2013级麻醉专业4个本科班的学生, 总共124人, 采用随机数字表法抽取其中62人成立教改班, 教改班直接采用3D臂丛解剖动画进行教学, 剩下的62人则为非教改班, 非教改班的学生采用以往较为传统的麻醉解剖课程教学的方式。这两个班级的学生在授课时, 统一由同一个老师进行授课, 此研究项目的开展已经经由医学院方批准, 并参与到这项研究项目当中的学生都属自由选择[2]。
1.2 方法
充分利用三位动画来创建相应的动画剪辑, 所创建的每一个剪辑都必须要能够持续2-8s左右。这样就可以直接通过每一个独立性的特效来向学生们充分的展示出经典类型的股间沟法臂丛神经麻醉阻滞, 并直接采取相应的虚拟摄像头在虚拟化的模型上进行平面的移动。所以在研究当中选择了最佳的观看位置来演示具体的穿刺点操作和体表界限。其后可以在某种半透明的颈部模型浅表结构之上做好相应的标记, 并以此来有效的显示出奇在股间沟之后的解剖学结构, 并直接通过虚拟模型的颈部来讲解并展示其重要结构。同时也可以直接通过PPT的形势来随意的播放查看, 随时查看重点观察部位, 并直接针对每一个单独的剪辑片段做好相应的连续播放, 以此来促使观察者能够真正从视觉的角度来观察连贯性德动态动作。在三维动画演示教学过后, 开展问卷调查活动, 以此来观察学生的具体学习状况。
分别观察两组同学在志愿者颈部的侧面及前侧面的观察图片上操作, 并直接定位标记好其体表解剖界限和穿刺点, 主要也是结合操作方面的精准度来进行分析评估, 主要评估为良好, 效果差以及不合格等多个等级, 以此来得出其技能提高的百分比。
2. 结果
通过问卷调查测试, 测试结果直接表明有87.5的学生觉得三维动画能够真正帮助其加深对解剖学习的深入理解, 同时也有81%的学生觉得三维动画只是对穿刺点和具体的操作步骤起到了一定的帮助[3]。而在学生们临床操作的结果直接表明立教改班的62名学生当中有84%的学生成绩较好, 有9.4%的学生成绩相对较差, 只有6.3%的人成绩表现为不合格。而在非立教改班的学生中有33%的学生成绩表现为良好状态, 有46.7%的学生成绩表现比较差, 而且高达20%的学生成绩表现不够合格, 因此立教班学生们的调查结果明显优于非立教改班德学生, 两组数据差异明显 (P<0.05) , 具有统计学意义。
3. 讨论
近年来, 三维技术的发展异常迅速, 如今更是成为众所周知的一种软件, 因此这项软件直接给虚拟动画真正应用在教学当中提供了强大的应用机会。这和以往传统的教学方式相比较, 其中的3D虚拟动画直接成为当下医学教育当中非常重要的组成部分。虽然目前仍然有很多研究直接表明虚拟动画可以非常明显的提升教学方面的效果, 但是这并不能直接说明其适合所有类型的学习和培训。而且在这项研究当中, 通过对三维动画应用在麻醉学领域当中的有效性观察得知虚拟教学的方法能够有效的提升学生们的能力, 促使其在虚拟的过程当中不断的获得提升。
综上所述:在麻醉解剖教学过程当中采用3D臂丛解剖动画能够有效的促进学生们真正掌握麻醉解剖学的知识以及提升麻醉学方面的技能, 因此, 这是一种全新的教学方式及手段。
参考文献
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[2]朱淑娟, 汪克建, 盛华均, 冉建华, 骆世芳, 陈通, 梅勇, 向展华.麻醉解剖学教学改革浅议[J].局解手术学杂志, 2014, 05:559
3D教学模式 篇9
一、《机械设计》课程的特点以及当前教学中存在的问题
1课程特点分析。《机械设计》是机类专业的一门专业基础课,其特点表现为:设计性(结果不唯一)、实用性(联系实际)和繁杂性。其繁杂性特点又表现为 “五多”,即关系多、门类多、要求多、公式多和图表多。 关系多指涉及诸多先修课程:如机原、公差、制图、金工、力学等等;门类多指典型零部件多、且类型多,而设计方法各有所不同;要求多指设计同一机器或零件,应同时满足性能、工艺性、经济性等多个要求;公式多指设计计算公式;图表多指设计中需要查图表地方很多。总之,课程牵涉到的知识点较多,难度较大, 理论性和实践性较强,对于学生的逻辑思维能力、空间想象能力和实践动手能力要求较高。
2课程教学存在的问题。从当前课程教学的现状来看,存在问题集中体现在:传统教学方法依然是主导,重视理论学习,忽视实践运用;实践操作环节比重较低,教学灌输式倾向严重;教材与教学严重不协调, 与学生素质与课时等不匹配、不同步,教学知识点处于彼此孤立的状态。总之,当前课程教法落后,效果不佳,手段单一,急需进行创新、调整和改善。
二、《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的必要性
在《机械设计》课程中应用3D打印案例式教学模式,就是通过3D打印来提高学生学习兴趣与动力,丰富教学方法手段,推动案例教学法在课程教学中的应用,由此促进课程教学质量的提升,主旨在培养学生的工程素养,即工程表达能力、工程计算能力和良好工程习惯,并注重学生多向思维和创新能力的训练。 下面对3D打印案例式教学模式基本情况进行简单介绍:很多机械专业的学生在接触机械制图的时候,因为空间想象能力比较差,难以实现平面投影视图与零件图像之间的转化,常依托影射规则来实现三维零件图形的感知,这种认识过程存在很大的缺陷和不足, 投影视图不能全面形象地展现出零件三维图形,也就难以保证学生对于机械制图的深刻理解。此时,无论是依靠实体教学模型,还是依靠零件模型来帮助教学,都会消耗很多的时间去备课以及很多的资源去设计,不仅效率低下,教学效果也不可能很好,毕竟学生没有切身的参与进去。但是应用3D打印的案例教学模式就可以打破这样的格局。无论处于何种课程情境中,教师都可以在3D打印技术的帮助下,很容易打印出对应的立体模型,并且依照实际课程案例需求,实现对应的切割和改变,由此可以得到更加具体的三维零件模型,甚至实现设计结果的验证,在此过程中学生切实的参与进去,在3D打印技术的帮助下,也能够准确的找到案例教学法的切入点,这对于促进课程教学质量而言,是很有意义的尝试和探索。
三、《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的策略
1.基于3D打印的案例式教学模式的优势分析。在课程教学过程中运用案例教学模式,是当前该课程教学的普遍共识,认为这样的教学模式可以给予学生更多的机会去了解设计要点、方法和步骤,可以融合贯穿课程知识点,但是一直以来难以找到比较好的契机去推动案例式教学模式的开展。3D打印技术运用到教育领域之后,展现出其辅助教学的效能,我们意识到 《机械设计》应用3D打印案例式教学模式的时机已经到来。该教学模式的优势集中体现在:其一,促进课程教学模式的改革,改变课程教学格局,使得其展现出参与式、启发式、探究式和讨论式的特点来;其二,促进课内讲授时间的缩短与课时匹配,使学生积极主动参与进去,有利于学生自主学习钻研能力的培养,以更大的兴趣参与到课程学习中去;其三,妥善处理理论教学与实践教学之间的关系,使得课内与课外的比重也朝着理想的方向发展;其四,有利于改变课程评价方式方法,在平时表现和期末考试成绩的综合评比之下,对于学生的成绩进行综合考量,由此形成更好的教学效果。
2基于3D打印的案例式教学的实现路径选择。从目前教学经验来看,《机械设计》应用3D打印案例式教学实现途径主要有以下几种:1整体案例式教学。即将课程设计任务纳入到课程教学体系,以课程整体教学案例的视角去开展课程设计,使课设内容和知识点得到优化组合。这种教法一般都是以建立3D打印案例模型的方式,使得课程设计更有目标性和针对性。在使用整体案例式教学法的时候,要注重案例的合理选择,必须要具有代表性,其涵盖的课程知识点应该与课设题目之间存在特定的联系,由此可以保证课设任务的合理分解和安排,这才能够保证整体案例式教学法效果的实现。2任务法教学。教学案例设计要与课设题目关联,并且在此基础上将其合理的分组安排, 以任务驱动的方式,使得学生能够学习到对应的知识,进而实现课设题目相关任务的完成,在此基础上实现学生课外主动学习探究习惯的培养。任务驱动教学的过程中,关注的主要环节在于:以3D打印为基础, 实现不同任务情境的塑造,由此才能够保证任务法教学效益和效率的实现。在此教法运用的过程中需要注意以下内容:任务情境设置要保证与学生的知识系统相关,与学生的平时生活相关,与学生的兴趣点相关, 与学生的认知能力相关,这是保证学生切实融入到对应课程教学的重要手段。3实物教学法。就是倡导在3D打印的帮助下,尽可能的塑造更多的零件模型和机械模型,使得原本空洞的讲述过程变为眼睛可以看到的实际物品,由此实现教学效益和质量的提升。在实物教学法运用的过程中,教师在课程设计中需要注意以下几个方面:其一,找到学生工程表达能力培养的难点和重点,以此为切入点,实现对应实物的塑造,保证学生在参与3D打印的过程中能够更加清楚的去了解实物的构造,以提升实际的理解效益;其二,鼓励学生以小组的方式去开展模型的改进和设计制作过程中,给予学生更多的机会去接触去探究,由此实现学生多向思维、创新能力和实践能力的培养提升,这也是本教学模式的最大优势之一。4实习法教学。为了实现课程理论知识与实践知识之间的融合,为了促进不同课程之间的联动,常会采用的教学策略为:以动手操作方式引导学生去分析问题、讨论问题和探究问题。例如制图课中的减速箱测绘,二维CAD绘图,三维CAD,机设课轴系零件拆装实验,都可以以实习教学方式来贯穿进行,不断加深学生实际感性认知,并引导激发对原理理论的探究。实习法贯彻的过程中,需要对于实习过程进行引导和监督,对于学生可能遇到的问题,要在他们自己探讨的基础上,给予对应的引导,由此才能够发挥对应的效益。5竞赛法教学。引入竞争奖励机制,在各章节知识(按常用零件)教学过程中,加重对平时表现的评价在总评成绩中的占比,将课程设计成绩与课程成绩联动,采用竞赛法择优3D打印学生的设计成果模型,激发学生的学习兴趣和钻研精神。3D打印可以为竞赛法的执行营造良好的操作环境,学生可以在3D打印的引导下,保证以更加真实的姿态参与到竞争中去,并且以能够以更加直观的方式来呈现竞赛取得的结果,这对于实际的教学效率提升,教学氛围营造来讲,是很有必要的举措。
四、结束语
综上所述,《机械设计》应用3D打印的案例式教学模式,其的确能够引导课程教学质量朝着更高的方向发展和进步。对于课程专业教师而言,应该树立教学创新理念,正确认识3D技术在机械设计案例教学过程中的应用价值,找到全新课程教学策略,由此保证《机械设计》的教学格局得到全面改善和调整。除此之外, 还需要做好以下几个方面的工作:其一,学校要积极参与到3D打印技术引入的工作中去,正确认识3D打印对于《机械设计》课程质量提升的积极作用,由此保证建立健全对应的3D打印案例式教学体系,保证具备良好的3D打印技术环境和氛围;其二,对于课程应用3D打印技术的方式和方法进行探讨和研究,鼓励教师积极在此方面进行探索,在形成成熟的教学案例之后将其推广,由此发挥3D打印技术在促进专业教学效益提升的作用。
参考文献
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3D教学模式 篇10
【关键词】3D打印数控实训 技能
Numerical control is analysed the importance of teaching into the 3 d printing
Tangtian
（Yunnan Vocational College of Mechanical and Electrical Technology， Kunming， Yunnan， 650203）
Abstract：3 d printing technology with its unique characteristics and advantages， become to accelerate new product development and realize the effective concurrent engineering technology， has wide application field and application value， developing very rapidly， the importance of this technology is not allow to ignore， numerical control technology as the representative of advanced manufacturing technology should adapt to the development trend of manufacturing， integrated into the 3 d printing technology， cultivate suitable for manufacturing industry in the development of new inter-disciplinary talent， let the students master the skill further， develop skills， strengthen employment competitiveness.
Key words： 3 d printing nc practice skills
3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，是一种曾材技术。3D打印机则出现在上世纪90年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的三维图形变成实物。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。本人认为在数控实训基地开展3D打印教学可以增强学生建模能力，了解先进制造，提高学生学习兴趣，结合数控机床加工零件进一步提高综合技能，适应市场用人需求。
1、拓展教学思路，融入新型制造，提高学生综合技能。
数控技术作为先进技术的代表是国家制造业中不可缺少的部分，但是往往在高等职业院校的课程中，数控实训课往往比较难学，且枯燥乏味。怎样使学生摆脱枯燥，对这门课产生兴趣，从而主动去学好它，就变成实训教师不得不面对的一个难题。通过这几年的教学总结，我认为可从以下几个方面来进行思考：
1.1 由浅入深，提高建模能力，增强学生学习兴趣。
兴趣是现在学生学习的最大最现实的动力，它可以把被动学习变成主动学习，让学生入迷地去钻研和探索。正如俄国教育家乌申斯基所说；“没有丝毫兴趣的强制性学习，将会扼杀学生探求真理的欲望。”学生刚进入实训基地，对很多东西都不太了解，特别是部分同学连图纸都看不懂，更别提数控加工建模和自动编程，久而久之，学生学习单调乏味，失去了兴趣，不爱学习。
首先利用3D打印技术提高学生兴趣，通过图纸-建模-打印的方式提高学生识图能力，使学生拥有加工零件的成就感，然后对照模型进行零件的数控编程与加工，既懂得“增材加工”技能又学习“去材加工”技术。
1.2 精选课题，增加学习兴趣的同时增加数控操作技能的知识点。
实训教师在选择实训课题时应该注意课题的趣味性，有趣的课题可以激发学生学习的动力，让学生的学习变被动为主动，使实训教学开展得更轻松、愉快。比如加工一个铝合金烟灰缸，可以让学生先造型，然后通过3D打印打出实物，最后加工，逐步加深加工技能，拓展知识面，既提高了学生学习兴趣，又培养了学生综合技能，为学生就业打下坚实的基础。
2 增大知识覆盖面，拓展就业渠道。
3D打印技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。3D打印机也可以打印出食物，是3D打印机未来的发展方向，学生会自主学习相关的知识，大大丰富了学生知识，增大了知识覆盖面。
这样使得我们学生在求职就业中更占优势，可选择的岗位更加灵活，增加了学生对市场的适应能力。
上述两个方面是我几年实训教学中的一点体会，这两个方面是相互联系的，前一个方面是后一个方面的基础，后一个又是前一个的延续的发展，作为实训教师，要全面把握好这两个方面，真正地理解其内在的联系。在教学中不断研究、总结、革新，以期更好的实训教学效果。
【参考文献】
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3D教学模式 篇11
一、3D室内效果图设计课程教学的现状
3D室内效果图是室内教学课程的重要部分,但是由于受到传统教学模式以及工具的影响,很多教师在进行授课的时候,往往都会使用3DS MAX这个软件进行单一的满堂灌教学模式。这种情况下往往会出现学生认为已经掌握了知识理论,但是实际的设计能力却很薄弱,课上听讲效果不错但是课下的实践能力却不强,能够独立完成3D效果图设计的学生更是少数,因此如何提升学生的学习兴趣和实践能力,就成为当前3D室内效果图设计课程教学方法的改革重点。
二、完善3D室内效果图设计课程教学方法的策略
(一)改善教学的主体软件
要不断地完善3D室内效果图设计课程的教学方法,就需要对现有的教学主体软件进行升级,加强对Sketchup结合Vray软件的使用,在提高学生的学习兴趣基础上,实现对课堂教学有效性的明显提升。
Sketchup就是我们通常所说的“草图大师”,是一个从表面上看非常简单,但是却有着强大功能的构思与表达工具,它是传统的铅笔草图同现代数字科技的完美结合,能够为客户和设计者进行快速沟通提供条件,能够将设计者的想法通过电脑进行直观的表达。同传统的3DS MAX相比,“草图大师”是专门为了配合设计者的研发过程而开发的一种软件,可以帮助学生从不确定的比例尺度开始着手进行整体的设计,并且还能随着构思的不断完善进行细节的修改。与此同时,还可以根据设计者的目标解决设计过程中的各种修改问题,减少操作的复杂性,从而促进3D室内效果图设计课程教学目标的快速实现。
(二)明确教学目标的定位
首先是对建模和简单材质的学习阶段,其中建模是一项比较复杂的学习过程,其实就是学生对室内效果图的建立模型,更加立体的表示自己的设计意图和构思情况。其次是打灯光,贴材质和渲染的学习阶段,这就要求教师将室内效果图的表现作为教学重点,加入Vray渲染器的应用,教会学生在如何使用这种软件的基础上,更好地进行灯光渲染的制作,要将这一阶段课程的学习同后续的核心专业设计课进行衔接,帮助学生掌握室内设计景观设计等学习内容。最后是后期制作的学习阶段,相较于打灯光和渲染,后期制作比较简单,其实就是学生对设计图曲线色彩以及亮度的调节,通常就是使用PS软件来完成的,以实现对室内设计图效果的最好呈现。
(三)合理调整教学的内容
要不断地完善3D室内效果图设计课程的教学方法,还需要不断地调整教学的内容,加强对学生实践能力的培养。在传统的室内装修教学中,教师一般采用的都是单一的课堂授课模式,无法满足学生开阔视野和提高能力的需求,让学生经常处于坐井观天的状态下,很不利于学生的成长,也容易造成学生学习下同社会需求的脱轨现象。与此同时还要计入实例教学,但是需要注意的是教师所提供的实例必须要符合专业的高度,而且必须包含完整的CAD图纸和设计完成后的实物图,要由浅入深的对学生进行循循善诱。
除此之外,教师还要在坚持以就业为导向的基础上,强化对学生实践能力的培养,逐渐实行项目式教学的新模式。所谓项目教学法,指的就是学生在教师的指导下独立的开展,有关信息的收集和项目方案的设计以及实施等具体工作,也就是说从设计的开始到最终的评价都是由学生独立负责的,主要目的就是让学生通过对项目各环节的亲自实践,增强学生的对具体要求的明确和掌握程度,提高学生的动手实践能力。因此教师就需要改变传统的教学方法,将理论教学同实践教学充分结合起来,通过布置给学生具体的实践项目,正确引导学生积极思考不断创新,从根本上促进3D室内效果设计课程教学方法的改革。
总而言之,要实现对3D室内效果图设计课程教学方法的改革,就需要在改善教学的主体软件,明确教学目标的定位和合理调整教学的内容基础上,不断加强对学生实践能力的培养,要在满足学生学习需求的同时,实现对室内设计专业人才的有力培养,更好地推动室内设计行业的进步和社会的发展。
摘要：作为室内装饰设计重要部分的3D室内效果图设计课程,对提高学生的设计能力和促进室内装修行业的发展有着至关重要的作用。先简单阐述了3D室内效果图设计课程教学的现状,又对如何完善课程教学方法提出了建议。
关键词：3D室内效果图设计,教学方法,完善
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