機械制圖教學(xué)改革與學(xué)生綜合能力培養(yǎng)

馮冬菊 宋洪俠 王丹虹 高菲

大連理工大學(xué)機械工程學(xué)院 遼寧大連 116024

1 引言

人才是強國之根本，是增強國家國際競爭力的關(guān)鍵[1]。一個高素質(zhì)優(yōu)秀人才必須具備包括工程實踐能力、創(chuàng)新能力、團隊合作能力、自學(xué)能力、國際競爭力等在內(nèi)的各項綜合能力。本文將結(jié)合大連理工大學(xué)機械制圖課程近幾年的建設(shè)和改革情況，研究如何在機械制圖課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

2 課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的主陣地

2.1 借助實體模型和繪圖軟件，培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力

實體模型在機械制圖課堂教學(xué)上的應(yīng)用，可以彌補學(xué)生在實際工程方面經(jīng)驗不足的劣勢。比如，在組合體部分的課堂教學(xué)中，注意從體出發(fā)，講解完投影法后，讓學(xué)生先從各個角度仔細觀察實物模型，引導(dǎo)學(xué)生分析空間幾何元素與其投影的平面圖形之間的聯(lián)系，然后按照投影法畫出其三視圖和軸測圖。經(jīng)過多次訓(xùn)練，能夠幫助學(xué)生掌握空間物體投影規(guī)律，提高其空間思維能力。

雖然實體模型直觀、演示效果較好，但由于攜帶不便且種類有限，其應(yīng)用還有一定的局限性。當(dāng)前，三維繪圖軟件Inventor功能強大[2]，將其應(yīng)用在機械制圖課堂教學(xué)中對培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力同樣會起到顯著作用。例如，在講解圓柱切口問題時，可利用Inventor軟件演示隨著切口大小和位置的改變，實體模型和三視圖變化情況，如圖1所示。顯然，在利用Inventor進行三維造型的過程中，學(xué)生不僅可以看到最后的組合體，而且可以看到造型過程中的疊加、挖切等細節(jié)，同時也可對組合體進行各個角度的旋轉(zhuǎn)觀察等操作，因此能夠顯著提高學(xué)生的空間想象能力。

2.2 采用項目教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作能力

項目教學(xué)法以完成某一具體項目為教學(xué)目標，教師圍繞項目構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系，學(xué)生以小組為單位按要求完成項目任務(wù)[3-4]。項目教學(xué)法重視過程，強調(diào)合作。比如在裝配體項目中，各組學(xué)生首先根據(jù)給定的裝配圖拆畫出各個零件圖，每個學(xué)生負責(zé)2～4個零件的草圖繪制和三維實體造型，然后再將所有零件模型匯總在一起，各自進行裝配，并生成完整的裝配工程圖。在具體標注各零件草圖的尺寸時（尤其是相鄰零件尺寸），小組各成員要注意交流、互相溝通，以避免因零件尺寸錯誤而造成后續(xù)的裝配環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。顯然，這種教學(xué)方式不僅使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生團隊合作能力。

2.3 設(shè)置自學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力

學(xué)生的自學(xué)能力如何對于以后能否成為高素質(zhì)優(yōu)秀人才有著很重要的影響。因此，在機械制圖教學(xué)中應(yīng)該有意識地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。比如，螺紋連接件、鍵、銷、齒輪、軸承、彈簧及其相關(guān)部分可作為自學(xué)內(nèi)容，學(xué)生通過自己看書、查閱資料、獨立做作業(yè)等途徑消化理解這部分內(nèi)容，教師只是做作業(yè)講評和知識點總結(jié)。再如，對于機械設(shè)計中常用的Inventor和AutoCAD等應(yīng)用軟件，由于上機操作學(xué)時的限制，教師只是講解基本操作，諸如Inventor拆裝動畫制作、運動仿真等更深入的應(yīng)用還需學(xué)生看教學(xué)視頻自學(xué)掌握。

2.4 實施雙語教學(xué)，提高學(xué)生國際競爭力

機械制圖課程沒有很深奧的理論和邏輯推理，教師上課時的英語用句可以比較簡潔,比較適合采用雙語教學(xué)[5-6]。大連理工大學(xué)從2005年開始在化工、機械、電子英語強化班開設(shè)英語雙語課，2007年底面向機械學(xué)院的機電外貿(mào)日語強化班又開設(shè)了漢、日雙語課。目前制圖雙語課教師均為留學(xué)回國人員，教材以外語原版教材為主、國內(nèi)漢語教材為輔，習(xí)題集和測驗試卷均采用全外語形式。多年來，制圖課程雙語教學(xué)一直在不斷改革和完善，學(xué)生的專業(yè)外語水平和制圖能力均得到很大提高，為培養(yǎng)具有國際競爭力的高素質(zhì)優(yōu)秀人才提供了強有力的保障。

3 實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的最前線

3.1 在測繪實驗中培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力

目前，國內(nèi)各高校紛紛建立工程圖學(xué)實驗室，開設(shè)測繪實驗，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力[7-8]。大連理工大學(xué)機類和近機類專業(yè)的制圖課程開設(shè)了測繪實驗，實驗內(nèi)容與實際工程聯(lián)系緊密，針對性強，具有足夠的深度。

實驗過程中，學(xué)生首先根據(jù)實物模型，分組討論其作用、工作原理、裝配關(guān)系以及拆裝順序等；然后對各種裝配體進行拆解，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)、形狀和用途，確定合適的表達方案，測繪零件實物，并在坐標紙上徒手繪制出零件草圖、裝配示意圖等；在隨后的上機操作中利用Inventor軟件進行三維建模，并投影為工程圖，最后編輯加工成完整的零件圖并進行圖樣輸出。通過測繪實驗，學(xué)生熟悉了常見測量工具，掌握了常用測量方法，加深了對零件工藝結(jié)構(gòu)的感性認識，進而提高了學(xué)生的工程實踐能力。

3.2 在上機操作中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

上機操作教學(xué)環(huán)節(jié)主要講授Inventor 2010和Auto-CAD繪圖軟件的使用。上機操作是在人手一機的多媒體機房進行，采取教師邊講學(xué)生邊練的方式授課。上機時，一般選擇與專業(yè)相關(guān)的典型零件為操作對象，基于Inventor對其進行建模和裝配等操作。學(xué)生還可利用課外時間在制圖課程網(wǎng)站上選做虛擬實驗。此外，學(xué)校每年還組織三維創(chuàng)新設(shè)計比賽，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生積極參與創(chuàng)新活動。

通過課內(nèi)外的上機學(xué)習(xí)，使大部分學(xué)生掌握了繪圖軟件的基本操作，更為重要的是能夠顯著提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。比如，在實時造型過程中，可以對創(chuàng)建中的三維立體模型任意進行旋轉(zhuǎn)、剖切以及投影工程圖，使復(fù)雜的空間立體及其平面投影在學(xué)生頭腦中形成清晰的印象，增強感性認識。同時，還可以對創(chuàng)建的模型進行實時編輯、修改，即可轉(zhuǎn)換成相似的新物體。經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練，可使學(xué)生在短時間內(nèi)舉一反三，啟發(fā)思維，提高創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

在機械制圖課程教學(xué)中，充分發(fā)揮課堂教學(xué)優(yōu)勢、高度重視實踐教學(xué)，能夠有效提高學(xué)生的自學(xué)能力、國際競爭力、團隊合作能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。作為社會發(fā)展主要動力和后備力量的大學(xué)生，其綜合能力的提高將加快我國家建設(shè)創(chuàng)新型國家的步伐。

[1]加快建設(shè)人才強國[N].人民日報,2010-5-26(1).

[2]馮冬菊,宋洪俠,戴恒震,等.基于Inventor的安全閥三維建模和虛擬裝配[J].煤礦機械,2010,31(11):216-219.

[3]張樹林,胡義華,林祖正.淺談項目教學(xué)法在《制圖與計算機繪圖》課程教學(xué)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代企業(yè)教育,2011(2):176-177.

[4]孫維漢,文愛民.基于項目化教學(xué)《機械制圖》教材建設(shè)探索[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報,2011(2):128-129.

[5]楊放瓊,湯曉燕.《工程制圖》開放互動式雙語教學(xué)模式的研究與實踐[J].高等教育研究學(xué)報,2011,34(2):91-93.

[6]楊志凌.“工程制圖”雙語教學(xué)改革的實踐[J].中國電力教育,2008(23):60-61.

[7]許良元,劉微,江慶,等.三維建模與機械制圖課程測繪改革探索[J].機械管理開發(fā),2011(3):188-189.

[8]田福潤,程曉新.機械制圖測繪教學(xué)研究與實踐[J].長春工程學(xué)院學(xué)報:社會科學(xué)版,2008,9(4):66-68.