基于工程教育理念的高職機(jī)械制圖教學(xué)方法探索

劉鷹　孫峰　蒙雪蘭　熊慧英　謝天雄

【摘 要】針對高職機(jī)械制圖課程，積極開展教學(xué)改革，運(yùn)用多種教學(xué)方法，將生產(chǎn)實(shí)踐與理論教學(xué)緊密聯(lián)系起來。

【關(guān)鍵詞】工程教育理念 機(jī)械制圖 教學(xué)方法

【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2013）08C-0139-02

機(jī)械制圖是研究機(jī)械工程與產(chǎn)品信息表達(dá)、交流與傳遞的課程。涉及的內(nèi)容較多，難度大，為后續(xù)課程和相關(guān)課程的設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)沿著“投影理論→點(diǎn)線面的投影→基本體→組合體→機(jī)件的表達(dá)方法→常用件及標(biāo)準(zhǔn)件→零件圖→裝配圖→測繪實(shí)踐”順序進(jìn)行，課程教學(xué)體系相對完整，但與工程實(shí)踐脫節(jié)，與后續(xù)專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)性也沒有體現(xiàn)出來。學(xué)生在學(xué)習(xí)中無法分辨本課程的特點(diǎn)，感覺機(jī)械制圖就是一門獨(dú)立的課程，多數(shù)學(xué)生常處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，將制圖等同于畫圖，無法將學(xué)到的知識(shí)和培養(yǎng)的能力在后續(xù)學(xué)習(xí)中運(yùn)用和提高。

基于工程教育理念的高職機(jī)械制圖課程教學(xué)改革，以生產(chǎn)實(shí)際為背景，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程為線索，整合教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)踐項(xiàng)目引入教學(xué)環(huán)節(jié)，既彌補(bǔ)了學(xué)生工藝知識(shí)、工程意識(shí)、實(shí)踐能力的不足，又保證制圖課程與專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)性和針對性，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的，使學(xué)生熟練掌握繪圖、看圖的知識(shí)和技能，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定較好的繪圖和看圖的基礎(chǔ)。對此在教學(xué)上做了如下的改革創(chuàng)新。

一、項(xiàng)目教學(xué)法

采用項(xiàng)目教學(xué)法組織設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，將各種投影理論知識(shí)點(diǎn)的講授與學(xué)習(xí)分別融入到每一個(gè)具體的零件繪制當(dāng)中，通過大量實(shí)際動(dòng)手繪制零件圖逐步理解、掌握，最后實(shí)現(xiàn)對各類圖形表達(dá)方式的熟練應(yīng)用。

項(xiàng)目內(nèi)容的選取遵循由簡單到復(fù)雜，每一個(gè)學(xué)習(xí)情景各有不同的學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)，同時(shí)又是之前學(xué)習(xí)內(nèi)容的重復(fù)應(yīng)用，學(xué)生每完成一項(xiàng)任務(wù)都有對之前內(nèi)容的應(yīng)用與鞏固，又有新知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)與探索實(shí)踐，反復(fù)練習(xí)，加強(qiáng)理解與記憶。

整個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容分為六個(gè)大的教學(xué)項(xiàng)目。六個(gè)項(xiàng)目內(nèi)容完成后將形成一套完整的千斤頂零件圖、裝配圖圖形文件。每一個(gè)任務(wù)涉及到的零件都先向?qū)W生介紹其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、在設(shè)備構(gòu)造中的作用、加工形成的方式方法、材料的選取原則等，使得學(xué)生對這類零件有較為完整的認(rèn)識(shí)，不再是強(qiáng)調(diào)點(diǎn)、線、面的投影應(yīng)用，使學(xué)生真正明白其中尺寸公差、表面粗糙度、形位公差、技術(shù)要求等所表達(dá)的含義。

二、逆向思維教學(xué)法

在機(jī)械制圖中采用逆向思維教學(xué)法即“先實(shí)踐后理論”的教學(xué)方法，先給出相近形體實(shí)物與圖樣案例，然后圍繞該案例實(shí)施教學(xué)，在完成案例操作的同時(shí)，相應(yīng)的理論知識(shí)也迎刃而解。這樣不但可以明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且增強(qiáng)了學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的理解與運(yùn)用能力。

案例一：第一節(jié)課不急于講解三視圖投影原理，而是帶領(lǐng)學(xué)生參觀工廠，了解各類機(jī)床的加工方式，再回到教室播放一段數(shù)控加工中心的工作視頻，同學(xué)們在驚嘆現(xiàn)代工業(yè)神奇的同時(shí)一下子就對本專業(yè)產(chǎn)生了濃厚的求知欲。

案例二：不是按傳統(tǒng)的授課順序講解理論知識(shí)，而是精心挑選了兩張工程圖樣，先是和學(xué)生一起解讀圖樣，把線型、尺寸標(biāo)注等國家繪圖標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)提出來，接著讓學(xué)生對應(yīng)抄畫圖樣。這是第一次做圖訓(xùn)練，教師要做好畫圖示范，巡視指導(dǎo)，及時(shí)對每位學(xué)生作出肯定、贊賞、指正，目的是幫助學(xué)生建立自信。筆者對不同班級(jí)的學(xué)生做過對比測試，發(fā)現(xiàn)讓學(xué)生們抄畫一張具體的圖樣比做相對應(yīng)的線型、尺寸標(biāo)注練習(xí)要認(rèn)真得多，學(xué)生反映畫一張具體的圖樣能更好地認(rèn)識(shí)和理解線型的使用范圍，尺寸標(biāo)注的正確方式。

案例三：傳動(dòng)軸的繪制，先和學(xué)生一起分析軸的作用與分類，傳動(dòng)軸中鍵槽的作用，教師用引導(dǎo)的方式把電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、齒輪之間動(dòng)力傳遞的概念讓學(xué)生自己說出來，然后分析軸上退刀槽的作用，這時(shí)大部分學(xué)生能聽懂。接著播放一段關(guān)于軸的加工視頻，學(xué)生一般能較快地明白軸上各部分結(jié)構(gòu)的加工方式，此時(shí)再展示一張完整軸的工程圖樣，與學(xué)生一起解讀圖形的表達(dá)方式及為什么尺寸標(biāo)注要這樣做，學(xué)生明白后就自行測量實(shí)物軸或模型，并最終繪制成一張標(biāo)準(zhǔn)工程圖樣。筆者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過這次訓(xùn)練后，大多數(shù)學(xué)生能自主學(xué)習(xí)，而且學(xué)習(xí)的興致較高，有部分學(xué)生把下次課的繪圖任務(wù)在當(dāng)天課后就自行完成了。

整個(gè)教學(xué)過程的設(shè)計(jì)都是圍繞著建立工程理念、加工工藝的認(rèn)識(shí)、讀圖、繪圖的順序開展，始終圍繞著如何設(shè)計(jì)每一堂課的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，讓學(xué)生易于理解與掌握，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主要目的。

三、引用AUTOCAD制圖軟件輔助教學(xué)

學(xué)生們由最初的興致勃勃到項(xiàng)目三結(jié)束時(shí)開始熟悉整個(gè)教學(xué)模式，有部分學(xué)生開始出現(xiàn)懈怠的現(xiàn)象，筆者一改以往的教學(xué)模式，把計(jì)算機(jī)輔助繪圖的概念展示給學(xué)生，有的學(xué)生開始打聽這個(gè)軟件好不好學(xué)，以后會(huì)不會(huì)開課學(xué)習(xí)等。因此，當(dāng)教學(xué)進(jìn)入到項(xiàng)目四測繪液壓缸蓋時(shí)，教師不再手工繪制圖樣，而采用AUTOCAD制圖軟件一步一步繪制給學(xué)生看，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣再次出現(xiàn)一個(gè)新的高點(diǎn)。筆者還在此時(shí)大力鼓勵(lì)學(xué)生現(xiàn)在就可以自學(xué)繪圖軟件，為他們提供教學(xué)軟件的安裝和簡單入門的講解，甚至鼓勵(lì)學(xué)生把部分作業(yè)用繪圖軟件完成，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情空前高漲。

在首次講解三視圖的投影原理時(shí)，以往的教學(xué)模式都需要教師反復(fù)舉例說明、演示，學(xué)生動(dòng)手做若干練習(xí)后才能真正理解，讓學(xué)生感到學(xué)起來特別困難，甚至從此失去興趣，放棄以后的學(xué)習(xí)。筆者是先當(dāng)著學(xué)生的面用AUTOCAD制圖軟件繪制一個(gè)模型的三視圖，然后講解三個(gè)視圖之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)講解俯視圖與左視圖的對應(yīng)關(guān)系時(shí)，把俯視圖復(fù)制一份放在右邊并旋轉(zhuǎn)90°，與左視圖形成上下對應(yīng)的關(guān)系，再重復(fù)講解一次左、俯視圖的對應(yīng)關(guān)系。接著讓同學(xué)們自己根據(jù)一個(gè)模型來繪制其三視圖，結(jié)果能正確表達(dá)的學(xué)生占20%。再重復(fù)演示、講解一次，95%的學(xué)生能正確理解掌握。較教師手工繪圖演示來說，提高繪圖速度能更好地滿足學(xué)生迫切的求知心理需求以及提高學(xué)生的專注度，而且與多媒體演示相比較，更機(jī)動(dòng)靈活，給學(xué)生留下的印象更為深刻。

四、引用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)制圖軟件輔助教學(xué)

有的人認(rèn)為要求學(xué)生繪制軸測圖不實(shí)用，筆者的觀點(diǎn)恰恰相反。筆者在十幾年的工作當(dāng)中發(fā)現(xiàn)很多的外商并非工程技術(shù)人員，他們在講述自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念時(shí)很容易就可以把心中所想繪制出來，讓別人通過立體圖樣更準(zhǔn)確地理解。而我國非工業(yè)設(shè)計(jì)人員在這方面的表達(dá)能力相對就弱很多。實(shí)際上，機(jī)電工程類的學(xué)生在學(xué)完軸測圖的繪制后，產(chǎn)品的空間想象能力應(yīng)該有一個(gè)很大的提升，完全有能力徒手畫出一個(gè)產(chǎn)品大致的立體圖樣，所以筆者非常重視對學(xué)生這一能力的培養(yǎng)。為了能更好地引導(dǎo)學(xué)生建立起空間想象力，筆者在教學(xué)過程中引入CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)制圖軟件輔助教學(xué)。很多的教師是利用多媒體或三維動(dòng)畫播放模型的各方向視圖來幫助學(xué)生建立空間想象，筆者則是從基礎(chǔ)建模開始一步一步繪制出一個(gè)完整的實(shí)物模型給學(xué)生看，每做一步都加以講解，學(xué)生很容易理解。當(dāng)筆者現(xiàn)場繪制第三件模型時(shí)，學(xué)生開始熱烈討論建模的步驟。這個(gè)時(shí)候順利地引出正等軸測圖的概念，用簡潔的語言講解正等軸測圖的作圖步驟和方法，學(xué)生的理解程度高，學(xué)習(xí)熱情高漲，學(xué)習(xí)效果非常的好。在這之后的教學(xué)設(shè)計(jì)中，把讀懂圖樣并正確表達(dá)出來作為一個(gè)重點(diǎn)。展示一張工程圖樣讓學(xué)生讀圖后表達(dá)出自己的認(rèn)識(shí)，一開始大多采用語言加手勢的方式表達(dá)，學(xué)完正等軸測圖后就實(shí)時(shí)地鼓勵(lì)他們手繪出自己所理解的圖形的正等軸測圖樣，發(fā)現(xiàn)這一學(xué)習(xí)方式非常實(shí)用。第一，極大地提高學(xué)生的語言表達(dá)能力；第二，提高學(xué)生手繪立體圖的能力；第三，更快地幫助學(xué)生建立空間想象，讀圖能力更強(qiáng)。

在講解相貫線時(shí)，大多數(shù)教師也是利用多媒體或?qū)嵨锬Ｐ蛠韼椭鷮W(xué)生認(rèn)識(shí)理解，筆者采用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)制圖軟件在學(xué)生面前先繪制出兩個(gè)直徑相等的圓柱體，然后運(yùn)用“裝配”命令把兩者平行放置并相交，這個(gè)時(shí)候讓學(xué)生仔細(xì)觀察屏幕上的線條，然后逐步旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)圓柱體，當(dāng)轉(zhuǎn)過90°時(shí)停下來，讓學(xué)生再次仔細(xì)觀察屏幕上的線條并把前后結(jié)果進(jìn)行對比總結(jié)。接著，再做一剖切處理，讓學(xué)生看看圓柱體內(nèi)部的線條情況，告訴他們相貫線只在物體的表面存在，最后再把其中一個(gè)圓柱體的直徑做改變，形成兩圓柱體直徑不相等的垂直相交狀態(tài)，整個(gè)過程讓學(xué)生把相貫線的形狀手繪出來，由學(xué)生自己總結(jié)相貫線的形狀變化過程及規(guī)律。整個(gè)教學(xué)過程設(shè)計(jì)得流暢順利，學(xué)生一邊觀看一邊記錄，最后總結(jié)，學(xué)習(xí)效果顯著。

總之，不論是對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革還是對教學(xué)手段的改革，教學(xué)都要符合學(xué)生的實(shí)際情況，教師要努力探索適合學(xué)生特點(diǎn)同時(shí)又能達(dá)到本學(xué)科教學(xué)目的、要求的教學(xué)改革方案，使機(jī)械制圖課程的教學(xué)扎實(shí)有效。

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【作者簡介】劉鷹（1972- ），女，廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，工程師，研究方向：機(jī)械類學(xué)科的高等職業(yè)教育及遠(yuǎn)紅外發(fā)熱器的創(chuàng)新性應(yīng)用研究。（責(zé)編 丁 夢）