关键词：高等数学；多媒体技术；教学课件
一、新形势下高等数学教学中需注意的特点
（一）高等数学的课程性质和特点
高等数学是理工科院校一门重要的基础必修课，课程覆盖面大，全校绝大多数专业的学生都要学习。高等数学学分比较高，课时比较多，也是考研必考的一门课。高等数学课有着定义、定理、性质及题型繁多、解法多样、难度大、每节课的内容信息量大、课程内容抽象、逻辑严密、应用性强、数形结合较多的特点[2]。该课程的学习目的是使学生能够掌握高等数学的基本理论和方法，培养逻辑思维能力，为其它课程的学习打下一个良好的数学基础[3]。因此高等数学课程非常重要，提高高等数学教学质量对于学校和学生本身都有着重要的意义。
（二）学生特点
二本院校学生由于初、高中数学基础较差，升入大学后数学肯定也学不好是他们普遍存在的想法，甚至对高等数学的学习开始就有着恐惧，排斥的心理。许多学生，特别是大一学生还认识不到为什么要学习高等数学，觉得和专业没什么关系，今后在工作岗位上也用不上，所以对高等数学学习有着抵触情绪，兴趣不高，主动学习和钻研能力不强，接受能力也参差不齐，这给高等数学教学带来一定的困难。提高学生的学习兴趣，从被动学习转变为主动学习是教学改革的一项重要任务和目标。
（三）多媒体教学的特点
在多媒体的教育教学方面，国外的研究和应用都相对较早。我国多媒体技术应用于教育领域较晚。这几年微课，慕课才刚刚兴起，还没有普遍应用于课堂上，多媒体课件是目前教师上课经常应用的多媒体技术。多媒体教学有着时效性、直观性、生动性、互动性和反复性的特点[4]。多媒体在高等数学教学应用的现状是除了在课堂中辅助教学外，学生还可以在课后随时通过课件来复习学过的内容，预习新内容，查看每节留的作业和相应的练习题，同学们也可以通过上网查看其它学校的多媒体课件相互学习、相互交流，所以它是一个非常有效的辅助教学的手段。
（四）传统教学的特点
传统的课堂教学是教师在固定的时间、地点、有规律有纪律地组织学生进行的课堂教学。传统课堂教学沿用至今是因为它有着无法取代的优点，但仍然有弊端，以下是目前高等数学课程中只应用传统教学存在的弊端：(1)乏时效性：完全靠教师在黑板写不能有效节省时间。(2)缺乏空间性：黑板空间有限，教师写的内容有限。(3)缺乏生动性：一些动画、声效教师是很难完成的。(4)缺乏翻转性：黑板擦掉的内容想再看是做不到的。综上，由于高等数学的课程性质和二本院校学生的特点，完全应用传统的教学方法,学生会觉得高等数学课就是老师每次课讲定义、定理证明、例题，对于这个过程学生很熟悉了，毫无新意，长时间学习学生会有厌烦心理。而多媒体教学形式新颖，合理应用能够提高学生学习兴趣，所以在高等数学课堂中合理应用多媒体技术是必要的。
二、求旋转体体积的多媒体教学案例设计
根据高数数学的课程性质和二本院校学生的情况，以高等数学第七版上册第六章第二节“定积分在几何学上的应用——求旋转体的体积”为例[5]，探讨在高等数学课堂上如何应用多媒体教学，才能使传统教学和多媒体教学的优点有机结合，真正地做到合理利用多媒体辅助教学，达到提高教学质量的目的。笔者选这节课是因为这节课在高等数学上下册中具有普遍性的特点和能够充分体现多媒体教学的优点。
（一）旋转体定义的给出
在讲旋转体定义时，传统教学是教师只是说出一些旋转体的例子，学生自己去想象，现在可以应用多媒体课件展示一些生活中旋转体的例子，比如灯笼、陀螺、皮凳，还有一些建筑物等，让学生们直观地看到旋转体，对旋转体的定义有自己初步的理解，这就是利用多媒体的直观性。然后给出旋转体的定义，定义可以在黑板上写，边写学生们可以边考虑和以往自己对旋转体的理解是否一致。接着利用多媒体课件展示圆柱、圆锥、圆台的形成过程，这是动态的过程，过程连贯，真实生动，学生很清楚地看到旋转轴，代替以往黑板上静态图，必须通过语言描述引导学生想象这个过程，使学生加深了对旋转体定义的理解，也增加了课堂的趣味性。
（二）引出课的主题—求旋转体的体积
定义理解好之后，学生们知道在初、高中已经会求圆柱、圆锥、圆台这些旋转体的体积了。这时教师可以说这些旋转体是一些规则的旋转体，会求它们的体积只是“小儿科”，还有一些不规则的旋转体，教师可以在课件中展示，比如灯笼，花盆，花瓶等，通过这节课的学习我们能够求出它们的体积，这才是“真本事”。通过课件上规则与不规则旋转体的对比，使学生清楚了这节课的主题，学生们很快抓住这节课的主题，学生觉得这节课有用，有意义自然就会往下听。相反如果是传统的教学，老师在黑板上画出这些图形，一是浪费时间；二是黑板空间有限；三是对老师的画工也有要求。多媒体课件的时效性、长期保存性、反复应用性可以解决这些问题。
（三）求旋转体体积的方法
当老师讲到求旋转体体积的方法就是上节课讲过的定积分的元素法的时候，如果用传统的教学方式老师必须在黑板上重新写一遍元素法的条件及步骤，没有其它方法。如果应用课件，这些内容可以直接展示出来。高等数学各节之间存在着联系，每节复习上节课内容时利用多媒体展示可以节省很多时间，有效解决了每节课内容多，讲不完的问题。
（四）如何应用元素法求旋转体体积
这部分老师要讲如何应用元素法的三个步骤，求曲边梯形绕x轴和y轴旋转所得旋转体的体积。元素法三步解题过程应该用传统的模式在黑板上书写，教师可以控制讲解速度，学生可以模仿书写步骤。曲边梯形绕坐标轴旋转过程要在课件中展示，特别是为什么用圆柱体的体积作为体积元素，应用多媒体课件展示动态过程，学生看得很清楚，曲边梯形近似看作矩形，矩形旋转一周是什么呢？可以以提问的形式加深圆柱体的体积作为体积元素的理解。元素法共三步，每一步老师先用课件展示图形，然后在黑板上写出这步的书写步骤，这是传统教学和多媒体教学的结合，讲课形式不单一，重点突出，和学生有很好的交流。
（五）例题讲解及解题步骤归纳
这节的例题求抛物线“y=x2，直线x=2及x所围成的图形，分别绕着x和y旋转一周所得的旋转体的体积。”例题内容可以用课件展示，既节省时间，又可以节省黑板空间。第一个问绕x轴旋转，旋转之后的图形是什么呢？如果用传统教学方法，老师只能在黑板上画图，而且是静态的，用课件展示可以很直观地看到动态图，是一个喇叭口形状的立体，学生们很清楚知道下面就是求它的体积。接着就是按照元素法三步解题，教师可以在课件上展示每一步的图形情况，在黑板上写出相应的解题步骤。特别是体积元素的讲解过程在课件上，从一个曲边梯形，先变成矩形，矩形再旋转一周得到的圆柱体的体积作为体积元素的，这个连续的动态的过程在课件上可以很好地展示出来，学生理解起来很容易。但是解题过程必须是在黑板上完成，教师分析题意，带动学生一起思考逐步解决这个问题，让学生感到是和老师共同去做这个例题，而不是在课件中找答案。这个过程是多媒体课件代替不了的，特别是对于二本院校学生，应用多媒体课件讲例题学生跟不上，写作业时不会写解题过程，所以教师在黑板上边讲边写步骤，有利于学生培养分析问题和独立解决问题的能力，能够把解题步骤规范化。
（六）总结、思考题、作业
课程内容讲完后要对本次课的内容做个总结：(1)旋转体的定义；(2)定积分的元素法；(3)利用元素法求旋转体的体积。最后留两个思考题及作业：1.在例题中x轴是旋转轴我们就选x为积分变量，y轴是旋转轴就选y为积分变量，一定这样吗？2.例题中的旋转轴都是坐标轴，如果旋转轴不是坐标轴而是平行于坐标轴的直线或者是平面内的任意一条直线能否用元素法来求旋转体的体积呢？第287页12、15、21.这部分如果用传统的教学方式，只能是老师说，学生瞬间记，学生记不住.现在可以用多媒体课件展示，课件可以展示一，两分钟，学生一目了然，作业也不会出现漏记题和记错题的现象。学生通过课后完成作业来巩固课堂所学的内容。这样，这节课就讲完了。可见根据高等数学的课程性质和二本院校学生特点，教师可以在讲定理的来源，数学家的介绍，定义，复习之前内容，图形展示，总结，布置作业方面应用多媒体课件。在定理证明、例题讲解方面应用传统的课堂教学。充分将二者的优点结合起来。
三、教学中应用多媒体课件要求
通过这节课发现，高等数学课堂上不是仅依靠多媒体教学，也不是仅依靠传统教学，而是它们之间合理的结合。完成这一过程对教师有以下要求：（1）教师要能独立完成多媒体课件的制作，学习掌握多媒体制作技术。(2)多媒体课件不能只注重外表，华而不实。(3)教师要制作出符合授课学生情况的课件，不能“拿来主义”，把外校的课件拿来就用，因为学生情况不同，讲授方法是不同的。（4）在课堂中多媒体课件和传统教学衔接要自然，连贯，游刃有余。（5）对于每一节课的内容要熟悉，和有经验的教师讨论多媒体和传统教学的应用情况，多听意见和建议，反复琢磨，制作出合理的课件。
多媒体课件以其形象、直观、快捷、高效，以及独具的参与交互功能，为优化课堂教学，激发学生学习兴趣，提高课堂效率，推进新课程改革，发挥了重要作用。但过分夸大和依赖多媒体，以使多媒体课件的制作和运用陷入了诸多误区。那么如何在数学教学中发挥多媒体的功能，避免陷入误区就尤为重要。下面本人结合教学实践谈谈对数学多媒体课件制作的几点思考。
1.多媒体课件制作应体现数学教学的三维目标
所谓三维目标是指：知识与能力目标，过程与方法目标，情感态度与价值观目标。这是新课程改革的核心要求。所以教师在多媒体课件制作中,应严格以《普通初中数学课程标准》为依据，结合学生实际，有计划、有针对性地制作相应的课件，切实有效地实现数学课程在知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观等方面的课程目标。切忌只追求课件的形式，而忽视课程三维目标。在落实三维目标的过程中，要以“知识与能力目标”为主线，渗透“情感、态度、价值观”，并充分体现在学习探究的“过程与方法”中。比如：我在《直线与圆的位置关系》课件制作中，就注重体现在知识与能力的基础上，引导学生在自主学习和合作探究中，不仅掌握了知识，更培养了学生的分析问题和解决问题的能力，从而做到教学目标与课件形式的统一，以充分发挥多媒体的功能。
2.多媒体课件制作应突出其可操作性
在新课程改革的背景下，多媒体教学也成为课堂教学的主要形式之一。数学多媒体课件制作在体现教学三维目标的同时，也要注意课件的实用性，应充分考虑课件的可操作性，一个好的课件不仅要便于制作者本人使用，而且要便于备课组其他教师，甚至学生也能操作。例如我制作的课件《等腰三角形》，其中有四大块：合作探究、知识拓展、自由讨论、课堂检测是由学生借助课件自学探究的部分，为了便于学生使用，其中所有链接及操作全部采用文字或按钮标明，在实际教学中收到了良好的效果。同时也充分发挥了学生的主体作用，在动手操作和探究中，激发了学生学习数学的积极性。也充分体现了新课程改革的理念。
3.多媒体课件制作应注重其实用性
目前，在多媒体课件制作的形式上，存在较大的误区。大多只注重课件形式，而忽略教学内容。很多教师认为多媒体课件制作要讲究“包装”，特别要运用一些学生喜爱的图片、动画、几何画板，视频卡通等，认为这样才能激发学生的学习动机。的确这些“包装”符合学生的年龄特点，会起到一定效果。但有时也会适得其反。比如我在课件《轴对称》制作中，就运用了大量的精美图片、动画，甚至还有卡通，课件的教学设计也是环环紧扣，相当完美，但实际教学效果却令我失望。经课后调查，得其原因是由于课件中图片和动画的数量太多，冲淡了本课的重点内容，分散了学生的有意注意，导致了学生兴趣的偏向，而忽视了课本知识的注意。因此，在数学课件的制作中，要做到教学内容和课件形式的有机结合，更要考虑到学生的认知水平和接受能力，即一切要从学生的实际出发，课件制作除了一些必要的“包装”外，更应注重其实用性和有效性。毕竟教学要让学生掌握知识、提高技能才是主要目的。
4.多媒体课件制作应追求“传统”与“现代”的有机结合
一、 计算机辅助数学教学的作用
1、探求创新，再现知识发现过程
“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力”，站在世纪之交，展望世界，国际竞争，表面上看是综合国力的竞争，实际上是国民素质、人才创新能力的竞争，而创新的源泉则是人的创造力，这就为现代的教育提出了一个迫切需要解决的问题，显然，仅以记忆储存知识为目标的传统教育是不能适应知识经济时代的要求。我在数学教学中发现，要提高学生的创新能力，有一个很有效的途径，就是再现数学知识的发现过程，让学生在已有的知识上猜想结论，发现定理，从而提高创新能力，这样有助于培养学生独立思考的能力，有助于学生得到成功的喜悦和增强自信心，也有助于锻炼学生克服困难，探求知识的毅力。如在“三角形内角和为1800”的定理的讲解过程中，不是直接证明定理，而是结合《几何画板》中的角的度量的功能，先让学生随意画一个三角形，度量出每一个角的大小，求出三个角的和，猜想出三角形内角和为1800这一命题，再让学生自己去证明。这样，首先学生情感上容易接受这一知识点，其次体现了数学前后知识的联系，最重要的是，培养了学生创新能力，并使每位同学都富有成就感。
2、创设情境，激发兴趣，提高学习效率
在数学教学中，运用计算机辅助教学，可以为学生创设丰富多彩的教学情境，增设疑问，巧设悬念，激发学生获取知识的求知欲，充分调动学生的学习积极性，使学生由被动接受知识转为主动学习，积极配合课堂教学，主动参与教学过程，从而提高学习效率。如在“多边形的内角和”教学中，先从三角形的内角和为1800入手，在求四边形的内角和时转化为两个三角形的内角和的和（计算机图形演示：从四边形的一个顶点引出的对角线把四边形分成两个三角形），然后提问五边形内角和的求法。在这儿提出问题，可以激发学生对四边形内角和的求法的回顾与进一步的思考，可知用同样的方法把五边形分成三个三角形，那么，六边形，七边形呢？适当的提问，促使学生积极思考，引起学生探求新知识的欲望。这就为n边形的内角和公式的证明打下了坚实的基础。
3、化静为动，突破教学重点、难点
数学的教学内容与其它科目相比较抽象，再加上有些内容的传统教学手段不得力，所以某些内容对于学生而言比较难掌握，这就形成了教学的难点。而教学重点是我们在教学过程中要求学生必须掌握的内容。传统的教学方法在某些教学重点、难点的教学上有一定的局限性。计算机辅助数学教学进入课堂，可使抽象的概念具体化、形象化，尤其计算机能进行动态的演示，弥补了传统教学方式在直观感、立体感和动态感等方面的不足，利用这个特点可处理其他教学方法难以处理的问题，并能引起学生的兴趣，从而增强他们的直观印象，这就为教师解决教学难点，突破教学重点，提高课堂效率和教学效果提供了一种现代化的教学手段。比如在讲“中心对称和中心对称图形”这一节时，如果用传统的教学方法，就用教具进行比划演示，这很难把一个图形绕着一个点旋转1800后的图象与原来的图象的关系说清楚，进而学生很难掌握。而用计算机辅助数学教学，可让图象绕着一个点旋转1800后的运动过程和结果都保留在屏幕上，使学生清楚的观察图形的运动变化过程，同时也使学生的想象力、思维能力得以丰富和加强，这样，学生就很容易建立起“中心对称”的概念。
二、计算机辅助数学教学的思考
1、计算机辅助教学，是运用计算机辅助授课教师解决难点教学问题，因而应让计算机成为教师进行课堂教学的辅助手段，而不能完全代替教师的授课。而且，每一节课不要非用计算机辅助教学不可，这样容易进入用计算机代替黑板的误区，至于什么内容适合用计算机辅助教学，我在教学实践中总结出“用传统教学方式很难讲清楚的内容用计算机辅助教学比较合适”，具体的说有以下几方面：1、从常量到变量的过渡，如：函数；2、从静态到动态的过渡，如：三角函数，点的轨迹；3、从平面图形向空间图形的过渡，如：柱、锥、台；4、逻辑思维与形象思维的结合，如：数形结合；5、教学资料的汇总，如：图片、声音、录象的合成，6、探索性问题，如：多边形的内角和，等方面
【关键词】微课;中职数学;作用
微课的全称是微型视频课例。是指以课例、教学环节片段视频的形式出现在课堂的新型教学呈现方式。体现形式分为：讲授型、操作型、答疑型和探究型，不同类型的微课使用取决于不同的教学内容。根据中职学生对观看视频时间的视觉驻留科学规律，微课时长一般为5-8分钟，而且20mb的小容量，方便教师教学资源存贮与通过多媒体播放，学生也可以下载到手机上随时随地进行学习，对于知识重点重复观看加深学习记忆，实现了线上线下学习资源共享。微课在中职数学中的应用，使一些数学重点知识的深奥难懂变得直观和易于理解，数学学习变得容易和有趣，学生的学习积极性得到激发，继而转化到专业学科中发挥更强大的数学力量。
一、制作微课教学课件，提高了教师的教研教学水平
制作微课教学课件有多种方法，数学教师通过微课教学课件的制作，题材的选择一般都是指向具体的数学知识点，并进行深入思考、层层剖析、科学研究，“微课虽小，但应五脏俱全”，既要符合中职学生的身心发展特点，发挥微课短、小、精、全的特色，使微课在课堂教学中可以让学生一目了然、理解透彻;还要方便教师之间进行观摩、评课，对教学方法和教学经验的探讨与交流，教师在制作微课课件的过程中不断地在反思中进步、启发中成长，制作出的优质的微课课件更能符合各方面的需求、更具学术价值，使教研与教学专业水平越来越高。例如：涉及到概念、定理、定义的课程，可以使用PPT进行讲解、录制;几何图形的数学问题，可以采用几何画板边画边讲的方式;一些抽象的数学知识点，可以利用制作FLASH动画微课课件，将三维空间感进行直观地形象展示。制作流程为：选择数学知识点、编写教案、准备好拍摄用的数学学具、拍摄制作微课课件、观摩反思、剪辑保存、课堂应用。
二、学习微课教学课件，有利于学生的个性化学习
学习微课教学课件，学生可以准确的把握学习目标和要求，充分体会到探究、合作、自主学习的乐趣。针对于学生的学情上参差不齐的差异，利用微课教学课件，学生可以根据自己的实际情况进行有选择性地学习：补充知识点、查漏补缺、巩固基础知识等，是课堂学习的重要拓展学习工具与共享资源，随着手机产品的普及，学生可以下载到手机上随时可以进行移动学习、补充“营养”，在实际应用中实现了随时随地都有“随身小课堂”，满足了学生的求知欲，有利于学生进行个性化的高效学习。例如：有的数学知识点，虽然短暂的几分钟微课可以讲解的清晰明了，但是其中包含的数学信息量非常大，学生当时虽然可以理解，但是还是需要进一步的慢慢消化、吸收，才能达到真正的理解透彻。如《立体几何》一课中的知识难点是：公理3掌握以及推论。微课内容：教师用相交于一点的三根小棍的三个端点作为空间不在一直线上的三个点，当把作为平面的硬纸板放在上面时，硬纸板不能再“动”了，因为一动就要离开其中的一个点，就不满足题目中条件的要求。我们看到：经过不在同一条直线上的三个点，有且只有一个平面，这就是公理3。接着三种推论和三种证法一一讲解。微课的形象生动性、立体空间性的数形结合教学方式使学生很容易掌握，但是微课虽短，知识面却很丰富，所以学生需要反复观看，才能真正明白其中的内涵。
三、使用微课教学课件，促进了学校信息化教学发展
使用微课课件教学，充分体现了现代信息化教育手段与数学教学的有机结合与深度融合，促进了学校信息化教学的快速发展。中职教学数学微课教学中，学校可以组织校内数学学科的全体任课教师，探讨、自主、合作开发微课教学课件，并建立微课教学资源库，通过学校数字化的信息平台，实现教学资源共享，学生们下载到手机中实现了移动式学习，形成微课学习之校风，有效地推进了学校信息化系统的建设，例如：数学教师将合作制作的微课课件，可以上传到校内网、学生可以下载到手机、可以放到QQ群、微信、课堂播放、课下交流，学校网站可以对数学学科微课进行分类导航学习，也可以注册数学教师专用博客链接到学校网站等等方式，都是学习好数学微课教学课件的交流平台。公布“微课点评信箱”E-mail地址，鼓励广大师生积极为微课进行点评，发扬优点、改正不足之处，为提高微课教学效率、促进学校信息化教学发展提出建设性意见。
综上所述，微课在中职数学教学中起到了至关重要的作用，为教师的特色教学、学生个性化学习、校园信息化建设起到了至关重要的作用。在当今系信息化飞速发展的时代，微课的使用无疑使数学教学领域如虎添翼，枯燥的数学变得鲜活起来，深奥的数学王国变得奥妙无穷，中职学生在学习的乐趣中既可以巩固已经学过的知识，又可以对新知识轻松理解，寓学于乐，学习积极性得到增强。在中职数学教学中，微课教学课件既可以在课堂上供大家学习交流，又可以方便为学生答疑解惑，全程致力于数学、助力于数学，为中职学生的专业发展打下坚实的数学基础。
【参考文献】
[1]金陵.从微课程的属性入手认识微课程[J].中国信息技术教育，2013（11）
[2]余胜泉.微课虽小，应五脏俱全[J].中国教育网络，2013（10）
[3]黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术教育，2013（04）
关键词：数字化设计 机械设计 教学设计 实践
机械设计能力是机械类专业大学生的一项非常重要的专业基础课，教学内容主要由理论教学和相关课程设计两部分组成。它在整个培养计划中起着承上启下的桥梁作用。传统的教学内容体系只注重对学生传统设计理论的培养，设计实践还停留在二维绘图阶段，忽略学生三维数字化设计思想和能力的培养。以三维数字化设计技术为代表的数字化设计作为现代设计的一种核心技术，在机械设计的应用中，不仅为机械工程师提供了一种方便高效的绘图工具，更重要的是机械设计的设计程序、思维方式、交流与协作方式及机械工程师的角色等，都将会因为数字化设计的出现而发生重大的变化。所以，对面向数字化设计对机械设计课程体系和教学方法进行改革，使机械类专业的学生能够迅速适应数字化设计的要求，更加贴近企业对应用型机械设计专业人才的需求。
一、数字化机械创新设计能力培养教学改革的作用
1.适应社会和就业的需要
从对上海的企业调研和毕业生反馈的信息看，当前大部分机械制造业的企业基本上实现了三维数字化设计和制造，其中国内大中型企业和研究院已全部实现三维设计，机械工程技术人员普遍采用三维数字化设计技术来完成工程设计已成为一种必然趋势。因此，转变教学观念，注重知识及应用的与时俱进，已成为培养机械行业人才要求。把数字化设计引入到机械设计能力培养当中，使学生掌握更现代的设计方法，为学生专业课程的学习和就业打下坚实的基础。
2.促进机械设计能力的提高
在我校学生在大学一年级主要学习《机械制图》和《计算机绘图》等课程，重在培养学生的二维绘图和识图能力；而在高年级的专业课程中，直接讲授三维数字化设计软件的工程应用，难度大、效果差。在大二期间，将数字化设计结合《机械设计》《现代机械设计》课程教学，不但可以为学生后面专业课程的学习打基础，降低专业课程的学习难度，而且能对机械设计能力的提升起到促进作用。数字化设计改变了传统课程设计作图多、任务重的缺点，设计结果具有较强的直观性，容易引起学生的兴趣。
3.利于学生工程实践和创新能力的培养
随着各高校对卓越工程师培养计划的重视，培养学生的工程实践和创新能力，已经成为高等学校一项非常重要的教学改革内容。机械创新设计作为一项“卓越计划”培养机械类专业学生工程实践和创新能力的重要一环，必须更新教育理念、探索新的课程教学模式、加强课程内容与社会实践的联系、积极探索以素质教育和能力培养为特征的新型课程模式。将数字化设计引入到机械创新设计培养当中，对学生工程实践和创新能力的培养可以起到积极的推动作用，因为数字化设计优势十分有利于学生空间想象能力、设计能力和自主学习能力的培养，学生可以借助数字化设计软件把自己的工程设计想法通过三维实体设计表达出来，激发学生不断探索、实践和创新的欲望，进而促进其工程实践和创新能力的提高。
二、机械创新设计能力培养教学改革的思路
数字化设计应当是根据数字化设计本身的特点及其在机械创新设计的应用特点来进行，不能简单地增加设计软件使用操作教学内容，或在原来的课程体系中再增加几章独立的、自成体系的数字化设计教学内容。而应结合数字化设计和机械设计能力培养的特点，对整个课程内容体系进行必要的改革。
（1）以工程素质教育和实际能力培养为目标，构建数字化机械设计课程内容体系。主要包含数字化设计基础，数字化设计理念、流程及特点，数字化设计工具简介，数字化设计实务训练等类型的课程内容。同时探寻建立数字化设计与传统设计教学内容之间，以及与其它数字化设计课程之间有机的联系。
（2）机械设计中传统设计教学内容应做相应的改革，使数字化设计的思想和方法真正融合到机械设计的教学与实践当中，最理想的方式是能够让学生在课程的学习中熟悉和掌握数字化设计工具，这样机械设计能力的培养的才能够适应数字化时代的要求。
三、机械创新设计能力培养的教学设计
1.课程教学内容改革
在授课时，应淡化对理论公式的推导，加强对工程应用的讲解，如齿轮的强度计算，螺纹连接强度计算等；对一些非重点章节，如链传动、进行引导性的讲解；对难度相对简单的章节，如联轴器、离合器与制动器、弹簧等，可以采用教师简单概述，让学生课下与结合思考题自学方式。这样可将机械原理机械设计理论教学压缩到96学时左右，留出大约20学时对数字化设计进行讲授。在数字化设计教学当中，不追求难度和深度，以使学生能够完成课程设计为目标，注重学生学习能力的培养，如教授学生如何利用软件自带的帮助文件和用户手册，独立进行软件功能的自主学习。在课程的安排上，采用每两周2学时的上机课堂教学模式，让学生模仿课堂的例子，并安排一定量的课外习题。这样使学生长期不断地学习，便于学生提高实际设计能力。
2.课程设计环节的数字化设计应用
对于机械设计能力培养中重要实践环节――课程设计，将三维数字化设计代替传统的二维作图是改革的一个重点。目前，我校课程设计题目一般采用通用机械传动装置设计，以齿轮减速器设计为主。学生在两周的设计时间内完成设计任务的设计方案的分析和计算、零件设计装配图和零件图的绘制、设计说明书的编写等任务。在设计过程中需要学生查阅大量的资料，进行反复设计。由于课程设计时间较紧，大部分同学在进行零件强度设计后，直接进行零件图和装配图手工绘制，往往忽略设计的整体性，草草地画完所有图纸，直接影响教学效果。将数字化设计引入到课程设计后，学生可以应用设计软件参数化功能，对原零件图和装配图进行特征修改，使零件结构的变化直接在三维视图中展现。然后，利用三维转二维图纸的功能生成工程图，并进行必要的视图表达修改和标注。这样就大大节省传统二维作图的时间，使学生有更多的时间去考虑“设计”，从而可以提高课程设计质量。
3.机械创新设计研讨课的开设
机械创新设计能力包含应具有良好的学习能力和创新理念、敏锐的创新思维、基本的创新技能和优秀的创新人格。研讨课有效地探索了研究型、合作式、自的课堂教学模式，体现了“学思结合、因材施教、分类培养”的教育思想，促进了在教育思想观念方面的深刻变革。目前，我校已开设“产品开发与现代设计”研讨课，和机械设计类课程中创新设计研讨课，教学效果显著。
4.问题驱动启动式教学方法
针对机械设计和数字化设计实践性均较强的特点，强化理论课和实践课案例教学，注重问题启发教学内容的精选和问题的设计，着重讲清工程设计案例问题是什么、工程设计案例问题的背景是什么、工程设计案例问题的性质是什么、工程设计案例问题的解决方法是什么等内容。使所学的知识更加具体，并给学生留有一定的思维空间，活跃学生的创新思想。
四、数字化机械创新设计能力培养教学实践的注意事项
1.不断加强数字化设计基础课程的教学
数字化设计基础课主要是根据机械类专业的实际情况，为学生讲授有关数字化设计的软件、图形图像理论、设计与造型方法，设计特点等共性的知识，使学生形成一个清晰的数字化设计框架，能够在大脑中实现数字化模型的构造。
2.强化“设计”理念
机械设计的最终目的是要实现产品化，其设计应当是为产品及其生产而设计。在课程教学改革时，需要不断强调的就是设计。机械类专业数字化设计的核心是设计，而不是绘图。教改应该始终按机械设计基本能力教学为主、数字化设计学习为辅的教学思路进行，使学生掌握基本的数字化设计方法，并能独立进行简单数字化设计。对于机械类专业学生而言，最需要的是在数字化设计工具的帮助下，获得对整个产品从概念设计、结构设计、生产加工到市场推广的全面控制能力。这种设计能力的培养就能够与CAD、CAE、CAM乃至虚拟设计与虚拟制造系统相衔接。所以，在机械设计课程中强化设计的理念，要让学生清楚地认识到数字化机械设计不仅可以用计算机技术来绘制各种各样的装配＼＼零件设计图，尤为重要的是它可以辅助进行动力学和运动学仿真、有限元分析、装配检查等功能分析；可以有效地将机械设计各个设计过程有机地结合起来，使各个阶段的设计成果为其后的设计制造过程直接使用，从而大大提高了设计效率和质量。
3.在教学实践中，由于数字化机械设计相对降低了机械设计的理论难度，学生对相关数字化设计软件学习兴趣将会大幅提高，甚至有些同学会主动“开快车”，在数字化设计软件学习上花掉太多精力，忽略了对机械设计理论知识学习。所以，任课教师要积极引导学生正确对待数字化设计软件和机械设计理论学习之间的关系，做好协调工作。
4.随着数字化设计教学质量的不断提高，教师还可以适当扩展讲解运动仿真和CAE的相关知识，使学生对机械设计技术的发展有进一步的认识，提高学生的学习热情。
五、结语
机械数字化设计能力培养教学的设计和改革，需要在教学理念、课程内容、教材建设、师资培养、教学方法，硬件与软件环境建设等诸多方面的协调配合，需要充分调动和协调学校资源，才可能取得更佳的效果。同时，也需要我们在教学实践中坚持不懈地研究和实践，不断积累，不断研究，不断创新。
参考文献：
[1]刘天军.大学生机械设计创新能力培养途径.常州工学院学报，2011，24（01）：68-71.
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在充分肯定多媒体教学对实现教学过程最优化的作用和成绩的同时,关于多媒体教学应用中的消极、负面影响及其改进措施的探讨成为学者关注的热点问题之一[3][4]。但在各高校中仍普遍存在重视课程多媒体使用、忽视多媒体教学的情况,对多媒体教学过程及效果缺乏监控与有效管理的问题已非常突出。本文针对多媒体教学的特点,通过构建包含教学过程与教学效果的多媒体教学质量评价指标体系,利用层次分析法对当前多媒体教学质量进行综合评价,进而为建立全方位多媒体教学质量保障机制提供决策参考。
二、多媒体教学质量多目标分层评价指标体系构建
考虑到多媒体课程的教学特点,通过与学生、教师以及相关管理人员多次座谈讨论,最终构建了包括三级指标共31个具体项目的多媒体教学质量评价指标体系。
三、多媒体教学质量评价指标权数的层次分析
由于各指标对教学质量的影响程度不尽相同,就需要对各指标赋予不同的权重。为此,根据上述指标体系设计,基于层次分析法的权重调查表,为尽可能详细地区分指标间的重要性程度差异,各层次调查表采取e^(8P5)的标度方法,区分9级标准,并在各级间设置中间级。为保证各指标权重既有代表性又有全面性,选取了15名教师及5名教学管理人员进行调查,以兼顾各层面人员的意见。本文利用基于层次分析法要求设计的权重调查表,对收集到的教师及管理人员的数据分别构建指标间的两两判断矩阵。根据判断矩阵,利用YAAHP软件对每位专家的填表结果进行一致性检验,保留各层次一致性比例都远远小于0.1的专家数据,并据此计算各层面指标权重。为得到各指标的综合权数,本文使用加法组合方法进行汇总,并进行归一化处理得到组合权数(结果见表1)。从组合权数可知,在第一个指标层面上,多媒体课件自身制作质量、多媒体课堂教学过程及多媒体课堂教学效果的权数分别为0.3042、0.3168、0.3790,三部分权数相差不大,意味着三个层面对多媒体教学质量的影响程度大致相等。多媒体课件自身制作质量一级指标下的三个二级指标的权重相差较大,其中课件满足教学要求项权数最大,为0.5077,课件制作的艺术要求和技术要求权数项较小,分别为0.2306和012616,说明课件是否符合教学要求是影响课件自身质量的最重要的原因。多媒体课堂教学过程一级指标下教学过程掌控二级指标的权数为0.6093,大于设备使用二级指标的权数,说明教师对教学过程的掌控仍是影响教学质量的主要原因,设备使用的权数虽低于教学掌控的权数,但仍达到了0.3907,充分反映了设备状况对多媒体教学的影响力。多媒体课堂教学效果一级指标下的两个二级指标知识掌握和能力培养的权数相差不大,分别为0.4836和015165,意味着教学效果的考评不应再单纯强调对学生知识掌握程度的考核,应同时兼顾学生能力的培养。
四、多媒体教学质量评价的数据来源及诊断
根据上述多媒体教学质量评价指标体系,为实现数据量化目的,将其转化为评分量表的形式。量表采取5级评分制的方式,正负评分数目相同,避免了采取非对称量表导致的态度偏差。此外,为了避免被访者回答量表时的晕轮效应,在具体调查项目设置时采取正负态度语句相互交叉的设计原则。正态度语句和负态度语句采用相反的赋值方式。为保证问卷的调查效果,采取以学校、年级、学院为分组变量的分层抽样方式,发放问卷600份,调查时采用访问员当场收回的方式以保证问卷回收率,共收回有效问卷583份,有效回收率达97.17%。利用克朗巴赫系数对问卷进行信度分析。总克朗巴赫系数为0.917,多媒体课件自身制作质量的克朗巴赫系数为0.84,多媒体课堂教学过程的克朗巴赫系数为0.796,多媒体课堂教学效果的克朗巴赫系数为0.885。无论从各层面还是总量表看,克朗巴赫系数基本都在0.8以上,最低也达到0.796,说明量表设计信度较高,调查结果可靠。对量表数据进行因子分析,通过公因子及其贡献率反映结构效度。数据显示,KMO值为0.792,Bartlett.s球度检验的显著性水平(sig.:0.000)小于0.05,数据适合做因子分析。采用主成分分析法估计共性方差,影响因素指定公共因子7个,其累计贡献率64.137%,解释比例适中,表明问卷大多数问题的相关性较好。从方差最大化旋转后的因子载荷矩阵(本文不再列示,需要的读者可与作者联系)可知,第一个公因子代表了多媒体课堂教学效果的指标,第二、五、六公因子主要代表了多媒体课件自身制作质量的相关指标,第三、四、七公因子主要代表了多媒体课堂教学过程的指标,与之前的分项基本一致,具有较高的结构效度。
五、当前高校多媒体教学质量的调研分析
以层次分析法所得权重为基础,就收集到的量表数据进行分析。由于综合评价是基于5级评分量表,最高分为5分,最低分为1分,因此,可认为:分值在4.5-5分时,代表/很好0的状态;分值在3.5-4.5分时,代表/较好0的状态;分值在2.5-3.5分时,代表/一般0水平,此区间包括数据中值3分,3分以上时表示略高于一般水平,低于3分表示略低于一般水平;分值在1.5-2.5分时,代表/较差0的状态,明显低于平均水平;分值在1-1.5分时,代表/很差0的状态。
(一)当前多媒体教学综合质量一般,并未充分体现多媒体教学的优越性,存在改进的必要。对目前多媒体教学质量的综合评分为3.44,稍高于平均分,但低于3.5分,属于态度一般的区间。在其内部的三个维度中,多媒体课件自身制作质量的效果最好,说明目前多媒体课件的制作水平相对较好;多媒体课堂教学过程质量的评价最低,根据前面的分析可知,这主要是由于设备使用状况不理想造成的;多媒体课堂教学效果质量的评分居中,属于一般类别中相对较好的。整体来看,三个维度的分值都大于平均分3分,说明学生对多媒体课程教学质量基本上持认可的态度。但同时也应看到,多媒体教学质量的各个方面都还存在提升的空间,需要继续改进。从标准差数据可知,综合来看学生对多媒体教学综合质量的评分标准差为0.53,在其内部三个维度上,多媒体课堂教学效果质量评分的标准差最大,多媒体课件自身制作质量评分的标准差最小,反映出学生对不同方面评分态度上的差异,正如前面所说,学生对课件及设备这些硬件的要求基本一致,因此对相关教学内容的态度差异也较小,评分也基本一致。而对于代表知识掌握和能力培养的多媒体教学效果的评价不同对象感受不同,评分也不同,导致评分标准差较大。
(二)多媒体教学课件自身制作质量相对最优。多媒体课件自身质量的综合评分为3.69,略高于315分,可以看出目前多媒体课件自身质量较好。其中,对多媒体课件满足教学要求项打分相对最高,为3173,对艺术要求项的打分相对最低,为3.63,对技术要求的评价居中,为3.66。三项的差异性尽管较小,但也反映出对课件自身满足教学要求的评价较好,对课件艺术性的评价相对较差。因此,教师在课件制作时除了应关注教学要求外,也应关注课件艺术性。标准差代表调查对象的态度差异,数值越大表示此项上的态度差异越大,从教学要求、艺术要求和技术要求三项上的评分看,教学要求标准差最小,说明对多媒体课件教学要求的评价具有较好的一致性。而艺术要求和技术要求评分的标准差都较高,说明学生对课件的艺术性和技术性的态度差异较大,就这两项的评价本身而言,受个人喜好程度影响较大,因此使得标准差较高。但从将教学要求、艺术要求和技术要求汇总的多媒体课件自身制作质量评分来看,其标准差仅为0.55,差异较小,说明对此的总体评价态度基本一致。
(三)多媒体课堂教学过程中存在较多问题,评价结果相对最差。对多媒体课堂教学过程质量的综合评分为3.16,与平均分3分相差不大,即目前多媒体课堂教学过程的质量一般。其中,对教师教学过程掌控一项打分相对最高,为3.24,对设备使用一项打分相对最低,为3.03,反映出多媒体教学设备状况仍是影响多媒体课堂教学过程质量的一个重要因素,且学生对设备问题的反映也相对较大。因此,提高多媒体课堂教学效果,除了注重教师对教学控制这一软件建设外,更应该在多媒体教学设备这一硬件基础上提供保障,否则再好的教师也难以发挥多媒体教学的优势,更不可能通过多媒体教学方式提高教学质量。从标准差数据可知,对设备使用满意度的态度差异要高于对教学过程掌控满意度的态度差异,学生对设备使用满意度的态度差异较高,其原因主要是由于不同高校的多媒体设备状况不同,按各班级人数不同安排的教室多媒体设备区别较大,因此造成学生对该项的态度差异较大。
(四)多媒体课堂教学效果并不十分理想,对学生能力培养作用较弱。对多媒体课堂教学效果质量的综合评分为3.48,稍高于平均分,即目前学生对多媒体课堂教学效果的质量认为较好。其中,对知识掌握和能力培养两项质量的评分相差不大,分别为3.50和3.46。按照划分标准,知识培养方面的质量打分在较好的区间,但是为该区间的最小值;能力培养方面的质量打分在一般的区间,但是为该区间的较大值。虽然两方面的评分处于不同的区间,但总体来看,知识掌握和能力培养的态度评价基本相同,反映出多媒体教学课程在注重传授知识的同时也考虑了学生能力的培养,且学生对此的评级较好。从标准差数据可知,能力培养满意度的态度差异高于知识掌握满意度的态度差异,这主要是由于不同教学对象对能力方面的要求不完全相同造成的。因此,教学中如何考虑不同对象的要求,有针对性地培养学生能力成为多媒体教学质量提高应考虑的重要问题之一。
【关键词】三维设计 培养模式 教学方法
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）18-0005-03
随着三维设计和先进制造方法在机械行业中的广泛应用与迅猛发展，三维设计技术和制造方式已成为产品设计和加工制造的核心，企业越来越需要会使用三维设计的人才。三维设计CAD系统可直接进行三维设计和交流，即现代工程设计，能完成工程图样信息的生成、处理和传递，可实现以产品的几何模型为核心，CAD/CAE/CAM一体化乃至虚拟制造产品的数据管理，以优化设计促进产品改善，以智能设计促进产品创新。三维设计CAD系统是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，是培养创新型人才的重要手段，对高等院校制造业及相关专业的教学内容提出了新要求，必须将现代设计思想和现代设计能力的培养贯穿到整个教学过程中。哈尔滨工程大学利用数字化设计与制造实验室的师资与设备优势，为本科生开设了UG与三维设计实践课程，以UG软件为平台，培养学生的三维设计能力，探索教学过程中的模式和方法。
一 三维设计概述
将人们头脑中思考的物体变成实际物体形式，为此而做出全部信息数据的工作就是设计。三维设计是将产品设计的整个过程数字化，包括以下几部分内容。
1.建立三维设计理念
将产品的三维设计模型进行数字化模仿。通过造型方法的选择、创建基于特征的三维模型、图形图像理论、模型的数字化和参数化等方式，充分了解三维模型的设计要点。
2.建立三维模型
应用相关的工程软件对产品进行三维模型的创建，创建模型的同时要考虑生产制造过程，规划产品对象的功能要求、材料的选用、校核、加工工艺结构合理性、经济性评价等多方面因素，对人力、物力、财力、时间、场所、信息进行综合审议。
3.对产品进行功能分析及仿真
利用三维模型对产品的功能进行分析，可以进行有限元计算分析、装配检验、运动学和动力学仿真，并对分析结果进行工程实际应用的可行性分析，通过快速修改设计方案，最终获得满意的设计结果。
二 三维设计培养模式的研究
UG与三维设计实践课程在学生的不同学习阶段，有针对性地安排不同的教学内容，循序渐进地培养学生的三维设计能力。为了达到教学目标，教学模式应按照建立设计理念——模拟性设计——创新性设计的全过程培养，使教学内容符合学生的学习认知规律。
1.培养三维设计理念
提高学生的综合素质及其创造力，必须让学生掌握先进的设计手段、感受三维设计的魅力、牢固专业志向。在UG与三维设计实践课程教学阶段，精心安排好第一堂课，使学生一开始就对三维设计的特点和强大功能有直观而全面的认识，通过展示历届学生的设计实例，使学生从感性上理解三维设计的主要功能，激发起学习的浓厚兴趣。通过实例展示开阔学生的设计思路，树立学生的三维设计理念，使学生从中学会思考，体会设计的乐趣，为学生的思维、表达、设计和创造能力的提升打下更为坚实的基础。
UG与三维设计实践课程教学内容主要涉及软件的基础模块，如曲线绘制、实体建模、装配、工程图等。通过教师对基础模块的讲解，重点训练学生掌握三维设计基本技能。学生根据教师提供的练习题库，利用UG软件完成各模块的实践练习，零件的特征建模，零件装配以及工作过程的动态模拟。在完成三维零件设计及其装配的过程中，学生不仅提高了二维工程图的读图能力，还加强了对零件功能、结构及其装配关系的理解，使学生具备了三维设计的基本能力。然后，学生在所学建模方法的基础上，根据自己的兴趣，完成个性化的作品创新设计，设计出了如自行车、飞机、汽车、手机等作品。通过不同的训练，加深了学生从理性上对何为设计、如何设计的理解，使学生能综合运用三维设计技能，掌握三维设计技术，提高三维设计能力。
2.培养模仿性三维设计能力
通过软件模块化实践操作，培养学生模仿性三维设计能力。在UG软件基础模块理论讲解后，针对各模块进行上机实践操作练习。学生可利用UG软件自顶向下的设计方式和其强大的参数化功能，完成已知零件的设计和装配。实践操作是在已知各零件尺寸和各零件装配关系的情况下，学生进行零件设计和装配，主要培养学生的模仿性三维设计能力。零件设计完成后进行虚拟装配，学生检验零件干涉与否，可方便地修改设计参数，使设计达到最优效果，提高设计效率和质量。在UG软件中对某些结构进行校核、修改时，只需修改零件的某个参数的数值即可完成整体修改，能使学生形象地理解零件的形状及其加工工艺，清晰地了解零件间的装配关系，对装配的技术要求也有深刻地理解。学生还可应用UG的机械运动功能，直观地观察各零件的运动状态。通过模块化实践，使学生熟悉软件的运用，掌握建模和装配的设计过程。
3.培养创造性三维设计能力
UG与三维设计实践课程采用“课题式”教学模式，设计课题由学生自主选择，教师给予学生技术指导，本过程是对学生所学知识的应用及能力的综合训练过程。学生自主选
题培养了学生的创新意识，更好地挖掘了学生的潜能。三维设计可进行单机的设计、参数化设计、优化设计、过程的模拟仿真等，所涉及的知识面更宽、综合性更强，因此，学生在设计过程中，综合能力可得到极大地训练和提高。三维设计不仅能使学生直观地看到自己的设计成果，增强学生的成就感，而且能大大激发学生的学习兴趣和主动性。学生在完成三维设计后，还要将其直接转换生成二维的零件图和装配图，最终完成课程设计所要求的图纸。这样，学生对三维设计与二维工程图之间关系的理解会得到进一步地加深。整个设计过程使学生从感性和理性上能更加深入地理解设计内涵，能更好地增强学生的设计想象力。
三 培养三维设计能力的教学方法
1.以传授方法为主，传授知识为辅
古人云：“授人以鱼，不如授人以渔。”在课堂教学中应以传授方法为主，传授知识为辅，通过传授知识的过程，达到传授方法的目的，做到“少而精”的教学原则。不能单纯为了学软件而学软件，要培养学生举一反三、触类旁通的能力。由于UG软件具有多个模块，在学时有限的课堂上，不可能面面俱到地将软件中的所有知识都讲到，所以必须培养学生自主利用软件的设计能力和分析能力。使学生在进行三维设计时，能分析出零件的建模思路，并将零件的建模思路转化为可用的具体命令，完成零件的三维设计。如对弹簧进行建模时，首先要建立螺旋线作为引导线，再建立端面曲线（圆、正方形）为截面线，最后利用扫描功能完成弹簧的实体建模。只要学会建模思路，在任何三维设计软件中都能行得通。
本课程中的实体设计模块采用参数化的、全新的思维和方式来进行模型的创建和修改，参数化是用约束来表达模型的形状特征的方法，通过调整参数来修改设计模型，是本课程建模设计的精髓，也是后续学习的基础，是本课程的重点内容之一。在讲解实体设计模块时，不仅要讲建模所需命令的概念和用法，更要将建模手段传授给学生，侧重介绍平时容易忽略但很重要的问题，以及遇到问题的处理技巧和解决办法。如基于特征的建模，建模过程实质是仿真零件加工过程，从生成毛坯到对毛坯的粗加工，最后进行精加工的过程。
2.以上机实践为主，理论授课为辅
由于三维设计课程的实践性很强，理论教学只能为学生提供理论知识，实践操作技能必须通过上机操作才能得到提高，为此数字化设计与制造实验室全天为学生开放，提供上机实践操作的良好环境。学生通过填写申请表并办理门卡便可随时到实验室上机学习。在实践过程中教师随时解决学生遇到的问题，做到问题随时解决，提高了学生的学习效率。通过大量的实际上机训练，不仅能快速地培养学生熟练操作软件的能力，更有利于增强解决实际问题的能力。
在学习过程中，学生根据自己的专业背景和兴趣爱好，以4～6人的小组为单位自选课题，在进行三维设计的同时培养了学生的创新能力和团队合作能力。每组在开课2～3周后，开始进入三维设计课题研究。学生可选择各种模型作为三维设计的载体，如自行车、直升机、遥控车等。确定小组研究对象后，首先要查阅相关资料，撰写开题报告，教师利用1～2堂课为学生举办开题报告会，帮助每个小组分析课题的可行性，确定课题的实施方案。学生在进行课题的研究过程中，以小组为单位充分发挥每位成员的主观能动性，互相协助、取长补短，通过分工和合作共同完成课题的研究。在学期末，每小组要对完成的课题进行答辩，答辩成绩作为学生期末成绩考核指标。结果表明，以小组为单位进行三维设计，大大提高了学生的学习兴趣、动手能力、观察能力、分析能力和创新能力，同时也培养了学生的团队合作能力。
3.运用多媒体辅助教学手段
软件类的课程都离不开投影仪和大屏幕，利用投影仪教师可以在课堂上“现身说法”，现场操作应用程序，演示零件设计的操作过程，不仅有利于课堂教学，更有助于学生对理论授课内容的理解和消化。现代化教学手段的运用，节约了大量的板书时间，增加了课堂教学的信息量，提高了教学效率。在教学过程中，如果仅讲述命令的概念和用法，学生的认识只能停留在理解上，在实际应用时很难达到学了即用的效果。通过多媒体操作UG软件，让学生看到命令的操作过程、看到教师操作时的细节，从而提高教学质量。课前提前做好教学案例设计，授课过程中穿插讲解案例制作过程还能提高学生的学习兴趣。如在讲授曲线操作时，以工程制图中的二维图为例，给学生演示如何利用曲面操作命令绘制二维图；在介绍装配模块时，演示各零件是如何装配的，各零件之间的相互位置关系、装拆顺序，让学生不仅学会了如何使用UG软件，还明白了装配时应注意的问题。这样能在较短时间内给学生提供正确示范，培养学生合理的设计思维，也能充分发挥计算机与教师的双重作用。
4.运用多种手段，激发学习兴趣
在教学过程中采用多种手段，激发和保持学生的学习兴趣。
第一，充分利用绪论课。在绪论课上让学生观看用三维设计软件绘制出的各种机械零件、装配动画和模拟仿真加工等教学资料，使学生一开始就对这门课程产生浓厚的学习兴趣。如图1是发动机的三维装配模型，图2是可变轴铣仿真过程图。
第二，利用学科前沿知识。每节课前给学生观看三维设计相关领域前沿技术的视频资料，如快速原型技术、宝马车的制作过程、产品检测软件、FreeForm触觉式设计系统等，并在讲课过程中穿插讲解一些先进技术知识，拓展学生的知识面、满足学生的好奇心、激发学生的学习兴趣。
第三，合理利用教学案例。课堂上将常用机械零件的三维设计过程作为教学案例，如齿轮、轴承、弹簧等。通过学生比较熟悉并有感性认识的零件作为切入点，逐步完成设计过程，使学生掌握各命令的使用方法，为课后学生自主练习奠定基础。
第四，适当利用视频录像。通过案例视频录像，帮助教师突破教学重点和难点，使教学的难点更加清晰、生动、形象。并为学生提供示范标准，调动学生的学习积极性。将软件的操作过程录制成视频，让学生边学边练，没有掌握的内容可反复播放。在讲“装配模块”时，把发动机、摩托车等的零件装配过程做成动画，使学生看到形象、动态的拆装过程。
四 结论
三维设计是工业发展的必然。通过课程实践表明，学生明显提高了零件设计空间思维能力、设计表达能力、综合设计能力、创新设计能力。开设UG与三维设计实践课程，培养学生的三维设计能力，这种培养模式更有利于提高学生的
实际工程设计能力，有利于培养学生的创新意识，有利于提高学生就业的竞争力。
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关键词几何画板；数学实验室；小学数学
1前言
为了适应信息化社会的需要，针对教育手段、教育方法、教育形式改革而发展起来的现代教育技术，正逐步渗透到各类学校的教育改革中，现代教育技术与各学科的结合已成为当前改革的重要内容。作为现代教育技术中的一个开发平台，几何画板是一个适用于中小学数学、物理教师开展计算机辅助教学以及学生学习的工具软件平台。它操作简单、功能强大，尤其适用于小学数学教学过程中，教师可以直接利用几何画板进行作图，帮助学生理解和分析图形的一些基本特征，使抽象的空间图形知识变得生动形象，更容易让学生理解；能实时度量并显示长度、面积和角度，使学习过程变得快捷、形象、生动，特别适用于为学生揭示数学知识发生和发展的过程；具备平移、旋转、缩放和反射的几何变换功能，为学生提供了一个探索几何图形内在关系的环境；还具备制作动画的功能，使静态的图形或对象变为动态，使传统教学中只能在黑板上静态表现的结果变成动态的展示过程。小学数学教师应该了解和掌握这个功能强大、操作方便、易学易用、制作课件简便快捷的教学软件，将其应用到课堂教学中，以提高教学效率，深化教学改革。
2几何画板软件的工具性特点
电子作图工具几何画板可以作为一个电子作图工具，使用它作图既快又精确，但它又与一般图形软件不同。利用几何画板工具箱提供的工具，如直尺、三角板、圆规，教师可以像平时使用尺规作图一样，做出点、线段、圆等几何图形，同时体现出这些图形的数学意义；并且移动图形的某一部分时，几何图形各元素之间几何关系会保持不变。动态演示工具几何画板能够准确、动态地表现几何问题，被称为21世纪的“动态几何”，它可以将静态的图形或对象变为动态。尤其是小学数学中空间与图形的知识，应用几何画板可将抽象、枯燥乏味的概念变成动态的展示过程，从而使学生对一些几何性质和定理理解得更快、更深刻。课件开发工具几何画板可以作为课件的开发工具，制作课件所花的时间少，制作出来的课件小、交互性强。教师在备课时可用几何画板事先编制好要讲的内容，以文件形式存在磁盘中，讲课时调出该文件就可以自动进行演示。良好的教具几何画板为学生提供一个自由、开阔、十分理想的做实验的环境，可以作为学生研究几何方法，猜测、发现和验证几何关系，探索几何规律的一个数学实验室。在这个数学实验室中，学生可以用几何画板画出各种几何图形，显示出这些图形之间的关系，并自主地探索、验证有关的几何性质。用几何画板教学，可以给学生提供一种全新的学习模式，也为教师培养学生创新能力找到一个合适的操作平台。
3几何画板在小学数学教学中的应用
小学生的心理特点决定了他们在学习数学时需要从直观形象入手，借助几何画板的独特功能，更能帮助学生理解知识的生长点，弄清知识间相互联系，从而更好地掌握数学知识，有效地增强课堂教学效果。利用几何画板再现数学知识形成过程当前小学数学教学中，教材中的数学知识是直接给出，而没有呈现出前人对这些数学知识的探索、研究过程。新课程标准要求让学生在数学学习过程中，经历观察、操作、想象、推理、交流等过程，即经历知识的形成和应用的过程。借助几何画板进行实验操作，能够充分展示数学知识的发现过程。如小学一年级的学生在学习“5以内数的分成”时，利用几何画板制作的课件进行操作，学生能清晰直观地感受数的大小概念，同时有助于学生多次感知数的分成。让学生动手实践、亲自操作，经历知识的生成和构建过程，这种方式学到的知识必然是深刻的、牢固的。利用几何画板展示运动变化中不变的几何原理小学空间与图形中许多定理都存在于图形的运动变化中，而传统的教学很难向学生展示这种运动变化过程，也就不能让学生深刻领悟这些几何原理。借助几何画板可以轻松展示图形变化过程中不变的几何原理。如三角形内角和是小学数学教学中的一个重要内容，教材中是让学生多画几个不同类型的三角形，接着量一量每个角的大小，然后算一算三角形三个内角的和各是多少度；并且通过将三角形的三个角剪下来拼一拼，验证三角形的内角和是否为180°。通过这种动手实验的方法建立三角形内角和是180°的认知，学生只能以有限的静态感知来归纳概括；而借助几何画板，学生可以通过亲自操作课件，多次改变三角形的形状，以发现三个角的大小不停地改变，而内角和始终为180°的规律。利用几何画板使抽象的数学知识形象化小学生对于抽象的数学知识理解力比较差，借助几何画板则能将抽象的知识形象化。如真分数以及分数的意义，对于小学生来说是很抽象、很难理解的数学知识，只有借助直观形象的演示，学生才能顺利地理解掌握。借助几何画板动态演示功能，可以多次变换练习，这个过程十分形象生动，充分调动学生的学习兴趣，能够很好地帮助他们理解和掌握分数的意义。空间与图形方面也有很多知识不好理解，如“三角形面积公式的推导”，学生在学习之后并不能深刻理解。利用几何画板，将三角形通过旋转、平移，使学生清晰地看到完全相同的两个三角形可以拼接成一个平行四边形，从而引导学生理解三角形的面积公式推导过程。利用几何画板，学生真实地感受到三角形面积公式推导的过程，这种操作实验的学习方式使抽象的数学知识形象化，能帮助学生对定理产生深刻的感性认识，并且更容易理解。利用几何画板化静为动，突破重难点利用几何画板开展数学实验，能帮助学生抓住本质，突破教学重点、分解教学难点。如教学“三角形三边关系”时，发现三边关系的结论是本节课的难点，如何突破这一难点？传统教学中，教师会引导学生拼摆小棒，提示三角形三边的关系，这种方式明显存在一定的局限。教师如果课前利用几何画板，制作三角形三边关系的课件，让学生自主操作课件进行数学实验去探究，那么就有可能取得意想不到的效果。利用几何画板提高课堂教学效率利用几何画板进行数学教学，直接在课堂上操作软件，通过多媒体演示节省时间，提高课堂效率。如探究课题“长方体的体积”，小学生借助模型能比较方便地理解长方体体积的计算公式，但在实际拼摆过程中常出现费时费力且教学效果欠佳的现象，而利用几何画板就可以快捷地实现拼摆的效果。利用几何画板还可以使教师从繁重的课件制作中解脱出来，并能帮助教师省时省力地完成很多任务。如二年级小学生要求熟练掌握100以内整数的口算加减法，每天给学生出题也是一件很麻烦的事情。借助几何画板的参数动画功能，编制“口算出题器”课件，就可以轻松地解决这一问题。由此可见，几何画板的引入给广大数学教师指出一条捷径、一条新路，可谓是数学教师的得力助手。
4几何画板在小学数学教学中的应用效果
全面提高了学生的综合素质几何画板作为“数学实验室”，以建构主义理论为指导，提供给学生开阔的学习思维空间、知识建构的过程，将计算机技术与数学思想有机地结合起来，实现数学课程教学从静态到动态、从抽象到形象、从微观到宏观、从定性到定量的转变，使学生对数学问题的理解更加丰富、全面，并且达到深化、调整认知结构、丰富思维的目的。利用几何画板开展数学实验，既能让学生主动参与、自主探索，使抽象、枯燥的数学概念变得直观、形象，也能有效地激发学生的学习兴趣，从而培养学生不断进取、积极探索、努力创新的能力和综合应用能力，全面提高学生的综合素质。学生改变了学习方式在传统教学模式中，学生被动接受教师的知识灌输，缺乏学习的积极性和主动性。利用几何画板进行数学教学，教师会围绕有关知识内容，在适当的提示与指导下，由学生个体或小组在数学实验室中作图、度量、动态观察、分析、讨论，得到相关的印象、猜想和结论。这一教学过程充分贯彻了以学生为主体、教师为主导的教学思想。因此，利用几何画板进行数学教学，学生的学习方式发生了很大的改变，他们解决实际问题的能力提高了，学习态度、学习习惯也有所改进，从而更加喜欢学习了。培养学生的应用能力和实践能力数学实验的宗旨是强调实践、操作和探究行为，注重对数学思想方法的领悟，重视合作交流、情感体验。如进行“三角形内角和定理”教学时，先让学生随意画一个三角形，度量出每一个角的大小，并求三个角的和；任意地改变三角形的形状，让学生观察三个角度量结果，以及三个角内角和的变化过程。学生通过亲自动手操作，去观察、体验，很容易就能归纳和发现结论。通过数学实验，学生的操作、观察、实验、发现等实践能力都会得到锻炼和提高，同时可以提高应用知识的能力。
5结语
几何画板功能强大，尤其是在揭示数量关系和空间图形知识、概念、公式等方面，具有着得天独厚的优势。利用几何画板做数学实验，不仅能激发学生学习兴趣，帮助学生理解数学概念、解决数学问题、探索数学知识，而且能够培养学生的创新思维与创新能力、合作学习与交流互助的精神，同时为学生提供了自主学习和参与实践的平台。在小学数学课堂教学中利用好几何画板，让其为小学数学课堂教学服务，定会提高课堂教学效率、优化课堂教学，更好地落实素质教育的新理念。
参考文献
[1]朱俊杰,缪亮,周传高.几何画板课件制作百例[M].北京:清华大学出版社,2005.
[2]利用几何画板开展数学实验的探究[DB/OL].[2013-04-07].
关键词：高中数学；多媒体课件；设计；策略
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1673－8454(2012)06－0062－03
目前，以多媒体课件为主的现代信息技术在高中数学课堂教学中得到了广泛的应用。一个课件的好坏直接影响着多媒体技术与课堂教学整合的质量以及课堂教学效果，因此一个优秀成功的课件就成为一堂课成功的关键。但是，教师们在利用多媒体课件辅助高中数学教学过程中，由于认识不足。在多媒体课件的设计上还存有诸多问题。由于多媒体课件设计不符合高中数学的特点、不符合高中数学的教学理念，导致了学生的认知负荷超载，对学生学习数学产生了不必要的负面影响，教学难点难以突破，不利于学生对知识的构建，课堂教学目标也难以达成，多媒体技术与高中数学课堂教学整合的质量以及课堂教学效果大打折扣。因此，探析高中数学多媒体课件设计策略，对促进多媒体课件的制作、提高多媒体技术与高中数学课堂教学整合质量、提高高中数学课堂教学效果有着重要意义。
一、高中数学的特点
数学是一门基础学科，高中数学是继义务教育之后普通高级中学的一门主要课程，它包含了数学中最基本的内容。但高中数学概念较初中数学具有更高的抽象性。内容较初中数学具有更强的逻辑性，思维性较初中数学有了很大的提升，高中数学更加注重逻辑推理，对演算能力也提出了更高的要求，同时高中数学也具有更广泛的适用性。当然。高中数学的学习是继续深造、学习高等数学的坚实基础。
二、高中数学教学理念
高中数学教学理念是以新课标理念为基准。新课标强调。通过学习学生要理解数学概念和数学结论的本质，即要了解数学概念与结论的形成过程、产生的背景以及形成过程所蕴涵的数学思想与方法，通过探究活动，体会数学发现和创造的历程。因此在教学过程中第一要以人为本，就是教学要有利于学生的发展。第二要激发学生的兴趣，一个人一旦对某一事物产生了兴趣，就会带着高昂的热情主动去求知、探索，并在求知、探索过程中获得愉快的体验，就会促使他渴望下一次的体验。兴趣可转被动接受为主动探究，真正实现教师主导学生主体的课堂角色转变。第三要重视学生思维能力的培养，教师创造必要条件使学生在学习数学过程中不断地经历观察、想像、归纳、类比、推理、猜想、证明等思维过程，这些过程有助于学生形成思维能力和理性思维。第四是强调本质，高中数学教学要重视揭示数学概念、法则、结论的形成过程与产生背景，努力让学生知道数学知识的来龙去脉。
三、高中数学多媒体课件设计原则
高中数学多媒体课件的设计，除了应具有一般多媒体课件设计遵循的教育性、科学性、艺术性等原则外，由于高中数学多媒体课件较其它学科有自己的特性，高中数学多媒体课件的设计还要更加符合高中数学的特点以及高中数学的教学理念。
1.高中数学多媒体课件设计要符合高中数学特点
由于高中数学具有高度的抽象性和较强的逻辑性，是学生学习数学时感到困难的原因之一。因此在设计多媒体课件时要尽可能地将抽象的数学语言与具体实例相结合，利用数学软件r几何画板”、“Z＋Z智能画板”、“Mat lab”、“Mathematica”、“MathCAD”)、计算机编程、平台技术等，动态地展现知识的发生和形成过程，展现知识的来龙去脉，使学生从事物的运动变化中自己发现规律，探寻结论。使抽象的语言形象化，让学生易于理解，降低学生的认知负荷，获得最佳的教学效果。
2.高中数学多媒体课件设计要符合高中数学教学理念
多媒体课件设计要符合高中数学的教学理念，第一要以人为本，即要以学生的发展为中心，能够充分调动学习热情激发学生的学习兴趣。第二要重视学生思维能力的培养，课件要注重展现思维过程及结果的探索过程，使学生不断经历观察、动手操作、归纳、交流等，从而启发、引导学生在此过程中建构知识、形成技能。第三是注重知识的形成过程，让学生了解数学概念和数学结论的本质，知道数学知识的来龙去脉。同时，更要强调高中数学多媒体课件设计与制作符合高中生的认知水平，有利于学生对知识的建构和创新思维的培养。
四、高中数学多媒体课件设计策略
高中数学多媒体课件设计策略是使多媒体课件更加符合高中数学特点、高中数学教学理念和高中数学多媒体课件设计原则，更能优化教学过程，提高多媒体技术与高中数学课堂教学整合的质量，提高教学效益。主要表现在针对性、交互性、简约性。
1.针对性
多媒体课件设计一定要有针对性，对不同授课类型、授课环节进行有针对性的设计。通过恰当的文字、图像、动画等多种媒体形式化难为易，将抽象的概念形象化、通俗化，使多媒体课件真正起到辅助教学的作用。高中数学的授课类型主要分为新授课、讲评课、习题课等。
(1)新授课
新课标倡导“创设情境――建立模型――解释应用”的教学模式，这种教学模式对提高课堂教学效益发挥着重要的作用，因此受越来越多的一线教师的青睐。高中数学新授课的教学环节一般分为创设情境、概念形成、范例分析、巩固与反馈练习、课堂小结等。创设情境环节主要通过利用多媒体课件创设情境，让学生在现实情境和已有的生活、知识、经验的基础上学习和理解数学。使学生产生意识倾向和情感共鸣，提高学生学习兴趣。如《椭圆的定义》一节，可以播放行星绕轨道运行过程的视频材料来引入新课，让学生对椭圆有初步的认识。激发学生的好奇心。提高学生的学习兴趣。概念形成环节是教学的重要环节，主要利用“几何画板”、“Z＋Z智能画板”或编程制作软件等，展现概念的形成过程，使学生了解知识的来龙去脉。突出教学重点和突破教学难点。如《指数函数图象与性质》、《对数函数图象与性质》，运用数学软件(几何画板、Z＋Z智能画板)或编程制作软件，通过改变底数观察图象的变化规律，归纳、分析、总结获得指数、对数函数的性质。如《椭圆的定义》，经过情境分析之后，可以利用几何画板展现椭圆的形成过程、椭圆的画法、影响椭圆形状的元素，从而获得椭圆的定义与性质等。范例分析、巩固与反馈练习、课堂小
结等环节主要是利用多媒体课件呈现试题与总结，在这些环节要善于结合传统教学方式的优势，使用黑板进行推导分析展现过程，使教学节奏更加适合学生的思维节奏，同时加强师生的交互与情感交流。
(2)讲评课、习题课
在试卷讲评课中，主要利用多媒体课件统计数据绘制图像，使考试结果分析一目了然，利用多媒体课件呈现复习与试题相关的知识点以及对错误率较高的试题进行补充练习巩固，除此之外讲评课和习题课还是多结合传统教学的优势，使用黑板进行板书。总之，多媒体课件要使用在最需要之处，结合传统教学的优势，针对教学内容的特点，突出重点、突破难点，把重点的教学内容用突出的方式加以显示或用恰当的媒体和方式加以处理，使用媒体技术展现知识形成过程与背景，突破教学难点，以获得最佳的教学效果。
2.交互性
交互性是多媒体课件最基本的要求，课件设计应充分体现这一特点。教学是双向的。是教师与学生针对教学内容，在多媒体课件的桥梁作用下，进行交互探索的过程，多媒体课件要为教与学、学生与教师、学生与学生的交流探索等过程服务，使他们就教学内容更好地沟通交流，而不是流水形式的灌输课件，更不是课本内容的简单再现或课本“搬家”，要体现多媒体课件的辅与服务性。因此。在多媒体课件设计过程中，不仅要考虑教师的“教”，更要考虑学生的“学”。从“教”的角度来说，应该注意课件是否符合数学课程标准、符合教学目标：是否能突破教学难点、突出重点。从“学”的角度来说，应该注意课件是否能激发学生的学习兴趣、是否符合学生的认知水平、是否有利于学生对知识的建构、是否能调动学生的情感。形成价值认同和情感共鸣。
3.简约性
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