工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與建設(shè)

王建華， 郝育新, 李曉民

（北京信息科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，北京 100192）

工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與建設(shè)

王建華， 郝育新, 李曉民

（北京信息科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，北京 100192）

為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工程及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，在多年教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，通過基礎(chǔ)認(rèn)知、組合體拼裝、裝配體拆裝、零件測(cè)繪、裝配體測(cè)繪、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)等，構(gòu)建了新的與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合又相對(duì)獨(dú)立的工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。并運(yùn)用研究型和多樣性的教學(xué)方法來調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐能力，有利于對(duì)學(xué)生空間思維能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，教學(xué)實(shí)踐取得了較好的成效。

工程制圖；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)踐能力；綜合素質(zhì)

工程制圖課程是理工科院校學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，也是一門對(duì)于教學(xué)的交互性、實(shí)踐性、自主性要求比較高的課程。其培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，具有繪制和閱讀工程圖樣的能力，具有空間三維形體的形象思維、分析和設(shè)計(jì)能力。一般的本科院校均在大學(xué)一年級(jí)開設(shè)該課程。由于學(xué)生缺乏空間想象力和對(duì)工程實(shí)際方面的感性認(rèn)識(shí)，使課程中的許多內(nèi)容，如組合體、零件工藝結(jié)構(gòu)、標(biāo)注尺寸的合理性、零件間的互換性、裝配結(jié)構(gòu)等成為難點(diǎn)。隨著教學(xué)改革的深入開展，在北京信息科技大學(xué)“強(qiáng)化基礎(chǔ)，突出實(shí)踐，重在素質(zhì)，面向創(chuàng)新，努力培養(yǎng)應(yīng)用型人才”的本科教學(xué)培養(yǎng)方針下，在多年教學(xué)改革與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了有利于培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和實(shí)踐能力的工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并取得了好的成效。

1 工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與內(nèi)容

工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，鍛煉實(shí)踐能力，培養(yǎng)工程素質(zhì)，激發(fā)創(chuàng)新思維”為理念，建立了與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，由淺入深，又相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖

（1） 基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)：（4學(xué)時(shí)）與各專業(yè)新生入學(xué)教育結(jié)合，在開設(shè)“工程制圖”課程之前由教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀“機(jī)械制造與加工實(shí)習(xí)中心”，使學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)備、機(jī)械加工、制造、檢測(cè)技術(shù)等有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)和初步了解。

（2） 組合體拼裝實(shí)驗(yàn)：（2～4學(xué)時(shí)）在大一第一學(xué)期結(jié)合理論課上的畫組合體內(nèi)容開設(shè)。給學(xué)生提供若干套積木式的基本體模型，學(xué)生自己動(dòng)手拼裝組合體，并繪制組合體三視圖。由于學(xué)生對(duì)組合體看的見，摸的著，繪制組合體視圖就比較容易了。課外根據(jù)教師提出的基本要求，作組合體構(gòu)型設(shè)計(jì)。

（3） 裝配體拆裝實(shí)驗(yàn)：（2學(xué)時(shí)）在大一第二學(xué)期結(jié)合理論課上的標(biāo)準(zhǔn)件和常用件等內(nèi)容開設(shè)。根據(jù)不同專業(yè)安排學(xué)生對(duì)減速器等裝配體進(jìn)行拆裝實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)部件工作原理、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、零件間的聯(lián)接固定關(guān)系、裝配順序等有一個(gè)初步的了解。在做此實(shí)驗(yàn)的前后，安排學(xué)生進(jìn)行2～4周的金工實(shí)習(xí)。

（4） 零件測(cè)繪實(shí)驗(yàn)：（8～10學(xué)時(shí)）在大一第二學(xué)期結(jié)合理論課上的零件圖內(nèi)容開設(shè)。給學(xué)生提供多種類型的實(shí)際零件和測(cè)量工具，學(xué)生根據(jù)要求畫出零件草圖，標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求，并整理畫出零件的儀器圖。

（5） 裝配體測(cè)繪實(shí)驗(yàn)：（12～24學(xué)時(shí)）在大二第一學(xué)期結(jié)合理論課上的裝配圖內(nèi)容開設(shè)。根據(jù)不同專業(yè)安排學(xué)生對(duì)齒輪泵、傳動(dòng)裝置、虎鉗、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵、減速器等裝配體進(jìn)行測(cè)繪，畫出裝配示意圖、全部非標(biāo)準(zhǔn)件的零件草圖，并拼畫裝配圖。對(duì)每個(gè)零件在計(jì)算機(jī)上建三維模型，生成三維爆炸圖和裝配圖。在做此實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，學(xué)生應(yīng)完成計(jì)算機(jī)繪圖課程（目前為 32學(xué)時(shí)）的學(xué)習(xí)。

（6） 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)：指導(dǎo)部分高年級(jí)學(xué)生參加課外科技活動(dòng)、全國(guó)制圖技術(shù)創(chuàng)新大賽、日本本田節(jié)能汽車競(jìng)技大賽、機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽和“挑戰(zhàn)杯”科技創(chuàng)新大賽及學(xué)生社團(tuán)科技活動(dòng)等。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)一改已往教師主動(dòng)授課，學(xué)生被動(dòng)接受的狀態(tài)，運(yùn)用研究型和多樣性的教學(xué)方法來調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。學(xué)生與老師、學(xué)生與學(xué)生互動(dòng)，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，讓他們?cè)趯?shí)踐中去學(xué)習(xí)，去總結(jié)和不斷提高。主要采取了以下措施：

（1） 針對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)提出不同的題目供學(xué)生選擇

學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇難易不同的題目，如組合體拼裝實(shí)驗(yàn)要求能夠表達(dá)出組合方式為：疊加、相交、相切、挖切、穿孔、具有截交線和相貫線。具體畫幾個(gè)、什么樣式的組合體三視圖由學(xué)生自己定。再如裝配體測(cè)繪實(shí)驗(yàn)提供給學(xué)生：立式齒輪泵、臥式齒輪泵、傳動(dòng)裝置、手壓閥、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵、機(jī)床平口鉗、一級(jí)齒輪減速器等，學(xué)生自由結(jié)成2人一組，給學(xué)生選擇和發(fā)揮的空間，提高他們探索實(shí)踐的熱情。

（2） 針對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)提出不同的問題，讓學(xué)生思考和討論

如在分析裝配結(jié)構(gòu)時(shí)提出：零件的裝配連接形式有幾種，是螺紋連接、銷連接、鍵連接、還是其他形式？零件的配合關(guān)系如何，選擇何種配合，為什么？零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么，它在部件中起什么作用？等等。提出這些問題讓學(xué)生在實(shí)踐中自己去分析、思考、討論，找出答案。

（3） 重視培養(yǎng)學(xué)生繪制草圖的能力

徒手繪制零件草圖的能力是設(shè)計(jì)人員必備的一種技能，它是計(jì)算機(jī)繪圖的依據(jù)，也是創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)[1]。在實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格要求學(xué)生徒手繪制的零件草圖要符合制圖要求和標(biāo)準(zhǔn)，教師要對(duì)其進(jìn)行全面檢查和講評(píng)，使零部件草圖符合設(shè)計(jì)要求。

（4） 注重實(shí)驗(yàn)方法有序化，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)

在實(shí)驗(yàn)中面對(duì)實(shí)際物體，引導(dǎo)學(xué)生將教材上的理論與實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)要按照要求的方法和步驟進(jìn)行。如零件測(cè)繪時(shí)，首先要按照實(shí)物是軸套類、盤蓋類、叉架類、箱體類零件進(jìn)行劃分，然后針對(duì)不同典型零件的特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方案和標(biāo)注方法。對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、教材及手冊(cè)等資料，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和提出修改意見，使他們學(xué)會(huì)自主思考和解決問題。同時(shí)，教師應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，嚴(yán)格要求學(xué)生，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)切身感受到工程設(shè)計(jì)的嚴(yán)肅性，培養(yǎng)一絲不茍的工作作風(fēng)。

（5） 加強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)

在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生是主角，組合體拼裝、組合體構(gòu)型設(shè)計(jì)、零部件拆卸、計(jì)算和測(cè)量尺寸、確定表達(dá)方案、繪制圖樣等工作均由學(xué)生自己動(dòng)手；教師成為配角，更多地起到輔導(dǎo)、引導(dǎo)、參謀，與學(xué)生一起討論修改意見的作用[2]。促使學(xué)生自己在共同實(shí)踐的過程中協(xié)作學(xué)習(xí)、總結(jié)和獲取知識(shí)。還注重引導(dǎo)學(xué)生考慮問題要不拘泥與常規(guī)方法，培養(yǎng)求異、求新思維。如在進(jìn)行零件三維造型和三維裝配時(shí)，可在滿足原有機(jī)械部件功能和作用的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的構(gòu)想，對(duì)原有機(jī)械零部件進(jìn)行改造、調(diào)整、搭建新的機(jī)構(gòu)、新的系統(tǒng)。指導(dǎo)部分高年級(jí)學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等，通過創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生體驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的初步過程，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力。

（6） 成績(jī)?cè)u(píng)定

以學(xué)生上交的作業(yè)質(zhì)量和答辯情況為主要依據(jù)，并綜合考查學(xué)生平時(shí)的工作態(tài)度、運(yùn)用資料的能力、分析問題和解決問題的能力、組織紀(jì)律等方面情況，以百分制計(jì)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果

基于上述教學(xué)體系和內(nèi)容及時(shí)間安排，采取上述教學(xué)手段及方法，結(jié)合學(xué)校應(yīng)用型本科教學(xué)的特點(diǎn)，修訂了實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并在機(jī)類07、08級(jí)4個(gè)班學(xué)生中進(jìn)行了試點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐初見成效，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1） 激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)求知的欲望

在實(shí)驗(yàn)過程中，絕大多數(shù)學(xué)生積極主動(dòng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容產(chǎn)生了濃厚興趣，經(jīng)常在作業(yè)內(nèi)容和數(shù)量上超額完成任務(wù)。為了解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題和困難，學(xué)生會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)、尋找解決問題的方法，很多學(xué)生節(jié)假日都不休息，實(shí)驗(yàn)氣氛活躍，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，求知的欲望明顯得到加強(qiáng)。

（2） 增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和空間形體的思維能力

由于實(shí)驗(yàn)“由淺入深，循序漸進(jìn)”，并與工程制圖課程的理論知識(shí)緊密結(jié)合，不但大大增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和形體的空間想象力，也使學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的綜合能力得到了鍛煉和提高，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了較好的基礎(chǔ)。

（3） 對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)具有重要意義

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建立對(duì)教學(xué)質(zhì)量提高產(chǎn)生了好的影響，受到了學(xué)生的歡迎和喜愛。學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力有明顯提高，在大學(xué)生各類競(jìng)賽活動(dòng)中獲得了較好的成績(jī)。如 2009年參加日本本田節(jié)能汽車競(jìng)技大賽獲最佳技術(shù)獎(jiǎng)、北京市“挑戰(zhàn)杯”科技創(chuàng)新大賽獲二等獎(jiǎng)，組織了北京信息科技大學(xué)制圖技術(shù)創(chuàng)新大賽，指導(dǎo)學(xué)生課外“計(jì)算機(jī)三維繪圖興趣小組”活動(dòng)等。

（4） 促進(jìn)了教學(xué)軟、硬件設(shè)備和環(huán)境建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革爭(zhēng)取到北京市教委2009年專項(xiàng)投資 57萬元購(gòu)置工程制圖實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，2010年還將繼續(xù)完善建設(shè)。同時(shí)，也為教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)和教師的學(xué)習(xí)提高提出了新的更高要求，繼2005年工程制圖課程被評(píng)為北京市精品課程后，2009年工程制圖教學(xué)團(tuán)隊(duì)被評(píng)為北京市優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

4 結(jié) 束 語

人才素質(zhì)的培養(yǎng)和提高關(guān)系到國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，絕不是建立幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室、幾個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革就能實(shí)現(xiàn)的，它應(yīng)貫穿在學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，甚至延續(xù)在他的一生中。新的工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立，為工程制圖課程注入了新的內(nèi)涵，進(jìn)一步加強(qiáng)了相關(guān)課程之間的聯(lián)系和學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識(shí)。工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和動(dòng)手能力，有利于提高學(xué)生的工程意識(shí)和專業(yè)素質(zhì)，為今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及未來工作奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。但新的工程制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系還存在實(shí)施中與其他課程的銜接問題、知識(shí)面涉及過多和對(duì)教師要求高等問題，有待于在逐步推廣中進(jìn)一步研究解決。

[1]李月琴, 何培英. 機(jī)械零部件測(cè)繪教學(xué)環(huán)節(jié)的改革與實(shí)踐[J]. 中國(guó)輕工教育, 2007, (1)：67-68.

[2]洪 崢. 制圖測(cè)繪周的教學(xué)實(shí)踐與探索[J]. 海峽科學(xué), 2007, (9)：54-55.

Research on the Construction of Engineering Drawing Experiment Teaching

WANG Jian-hua， HAO Yu-xin, LI Xiao-min
( College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology,Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192, China )

To meet the need of cultivating application-type talents in modern mechanical engineering and applied science and technology fields, a new experimental teaching system of the engineer drawing is constructed with the content of the basic theory of projection, assembling of composite objects, dismantling and assembling assemblage, mapping the parts, mapping assemblages, innovative experiments and so on, which combines with the theoretical teaching but is independent as well. A diversity of investigative teaching methods are used to stimulate the students’ study enthusiasm, and develop their engineering consciousness and practical ability,which are advantageous in training students’ spatial thinking and all-round abilities and have been proven to be effective in teaching practice.

engineering drawing; experiment teaching; practical ability; comprehensive quality

TB 23

A

1003-0158(2010)05-0138-04

2010-03-16

北京市屬高等學(xué)校人才強(qiáng)教深化計(jì)劃資助項(xiàng)目（PHR200906213）

王建華（1953-），女，北京人，教授，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)圖形學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論。