機(jī)械制圖課程教學(xué)方法和內(nèi)容的應(yīng)用研究

張雯娟

摘 要：介紹“機(jī)械制圖”課程改革探索的原因，教學(xué)中改革的具體方法和內(nèi)容，對教學(xué)中作業(yè)的安排和課堂理論教學(xué)和車間實(shí)際教學(xué)進(jìn)行闡述。在課程教學(xué)中引入了三維造型技術(shù)，提出了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)的制圖軟件環(huán)境，為培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)的工程應(yīng)用人才打下扎實(shí)的制圖功底。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；教學(xué)改革；三維軟件

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-2589（2014）09-0210-02

引言

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造、土木建筑等工業(yè)工程中，圖樣是指導(dǎo)生產(chǎn)、加工和制造、檢驗(yàn)等全過程最重要的技術(shù)文件之一。工程圖樣與文字、數(shù)字一樣，是人們表達(dá)設(shè)計(jì)思想、交流設(shè)計(jì)意圖、記錄創(chuàng)新靈感的重要工具。因此，能夠準(zhǔn)確讀懂圖紙信息，熟練繪制工程圖紙是工程技術(shù)人員必備的一種技能。

《機(jī)械制圖》課程是機(jī)械及相關(guān)工程類專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和技術(shù)性。它也直接影響了學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，是同學(xué)們畢業(yè)后從事設(shè)計(jì)生產(chǎn)、科研項(xiàng)目必備的基礎(chǔ)知識之一。制圖中的圖形元素以及線型比例、線寬、數(shù)字書寫、圖紙的大小等等，都要符合國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，要求制圖規(guī)范化，便于進(jìn)行技術(shù)交流，在工程界素有“工程師的語言”之稱。以往《機(jī)械制圖》注重于畫法幾何的教學(xué)和手工繪圖的能力，隨著科技的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入應(yīng)用，企業(yè)采用“無紙化”辦公，應(yīng)用CAD軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率，讓新產(chǎn)品在第一時間進(jìn)入市場。在科技進(jìn)步的今天，課堂教學(xué)也要與時俱進(jìn)，夯實(shí)手工繪圖能力的同時，在課堂教學(xué)中引入CAD技術(shù)，比如AUTOCAD、UG等軟件教學(xué)穿插，更加有利于學(xué)生與現(xiàn)代工業(yè)接軌，了解產(chǎn)品的實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程。

一、教學(xué)改革原因

1.為適應(yīng)時代的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)技術(shù)指標(biāo)的變化，在教學(xué)過程中引入最新的《機(jī)械制圖》、《技術(shù)制圖》標(biāo)準(zhǔn)，使得學(xué)生能夠及時了解并真正認(rèn)識到機(jī)械行業(yè)的制圖標(biāo)準(zhǔn)。目前，在企業(yè)生產(chǎn)中，已經(jīng)很少見到手工繪圖的場景了，基本上已經(jīng)采用“無紙化”繪圖。企業(yè)技術(shù)交流中，采用計(jì)算機(jī)繪圖，這就使得我們在教學(xué)中要跟上時代的腳步?！皺C(jī)械制圖”課程分兩個學(xué)期教學(xué)，計(jì)算機(jī)繪圖主要集中在第二學(xué)期進(jìn)行。

2.改變學(xué)生以應(yīng)付期末考試為最終目的的學(xué)習(xí)態(tài)度。學(xué)生在學(xué)習(xí)課程階段，有的學(xué)生并未真正將學(xué)習(xí)知識作為目的，總是在最后期末考試的時候才去看書進(jìn)行復(fù)習(xí)，為的只是考試及格或者過關(guān)，沒有從根本意識到知識對后期學(xué)習(xí)工作的重要性。改革的初衷也就是要改變學(xué)生的這種應(yīng)付的態(tài)度，注重平時學(xué)習(xí)，提高課堂學(xué)習(xí)的興趣和探索知識的精神。將CAD技術(shù)穿插進(jìn)課堂教學(xué)，很難理解的圖形或者實(shí)物立體，通過軟件的操作展示出來，加深學(xué)生們的印象。

3.在教學(xué)方法上，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)模型相結(jié)合。繼承傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，重視學(xué)生動手繪圖、識圖能力的培養(yǎng)。學(xué)生初次接觸到制圖的基礎(chǔ)知識，難免在物體的空間與平面圖形的轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生困惑以及不解，立體思維比較差的學(xué)生更難將模型進(jìn)行二維圖紙的繪制。若采用立體模型以及三維輔助軟件的幫助，可以有效解決學(xué)生的繪圖、識圖所產(chǎn)生的困難。

二、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革

1.教學(xué)內(nèi)容的增刪。機(jī)械制圖的教學(xué)原則應(yīng)以學(xué)生能夠掌握國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，來進(jìn)行機(jī)械零部件設(shè)計(jì)或者后續(xù)機(jī)械課程的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)繪圖、識圖的能力為宗旨。故在教學(xué)中，將部分內(nèi)容進(jìn)行了刪減，如：線型元素的換面法求解，復(fù)雜立體與立體相交空間曲線的求解，利用圖解法求解直線實(shí)長和對投影面的夾角等內(nèi)容。增強(qiáng)的內(nèi)容：立體視圖的投影畫法，尺寸標(biāo)注，公差與配合，強(qiáng)化手工繪圖的能力等內(nèi)容。

2.平時作業(yè)的設(shè)計(jì)。機(jī)械制圖是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在每一部分的內(nèi)容結(jié)束后，都要輔以相應(yīng)知識點(diǎn)的題目進(jìn)行練習(xí)。習(xí)題的內(nèi)容要與教材的內(nèi)容相配套，及時在學(xué)生每次作業(yè)做完后，在課堂上對出現(xiàn)的集中錯誤進(jìn)行板書示范糾正，讓學(xué)生明白繪圖的真正意圖。“機(jī)械制圖”一般都配套有相應(yīng)的習(xí)題集，除了做習(xí)題集上的小題練習(xí)以外，進(jìn)行繪圖時，還可以在教師科研項(xiàng)目進(jìn)行中所遇到的圖紙，選做一些項(xiàng)目進(jìn)行手工繪制，完成2號或者3號圖紙的繪制。這樣，不僅完成了手工繪圖的作業(yè)，學(xué)生也可以了解在實(shí)際生產(chǎn)中，產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)流程和技術(shù)要求，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)不與實(shí)際工業(yè)脫軌，也為工程類學(xué)生更好地理解本行業(yè)的專業(yè)知識打下基礎(chǔ)。

3.教學(xué)方法和教學(xué)手段。在課堂教學(xué)中，注重學(xué)生現(xiàn)場實(shí)時的接受能力，不能僅僅為了保證教學(xué)進(jìn)度和計(jì)劃而忽略學(xué)生對知識的理解和掌握程度?，F(xiàn)在課堂教學(xué)基本都采用多媒體課件進(jìn)行，這樣可以在課件中多角度展示立體模型的空間構(gòu)架和元素之間的交互關(guān)系，而且有助于學(xué)生空間思維的培養(yǎng)。但難點(diǎn)在于同學(xué)們很容易看懂三維模型，要將其轉(zhuǎn)換到圖紙中，用平面圖形展示出，就不能夠順利的進(jìn)行轉(zhuǎn)換。針對這種情況，在教學(xué)中，應(yīng)采用板書進(jìn)行示范性教學(xué)，雖然費(fèi)時費(fèi)力，但起到的效果是不容小視的。

課堂理論教學(xué)是必須遵從的，但作為工程類學(xué)生，“機(jī)械制圖”課程的教學(xué)嘗試從一年級開始，讓學(xué)生進(jìn)入企業(yè)加工車間或者學(xué)校實(shí)習(xí)車間，實(shí)地的考察了解，工程圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工和制造中的作用，幫助學(xué)生們真正理解圖紙中的技術(shù)所包含的意義。了解了零部件的生產(chǎn)過程，也就明白了圖紙中線條或者工藝處理的實(shí)質(zhì)。

三、三維軟件在教學(xué)中應(yīng)用

二維、三維繪圖軟件的應(yīng)用，使得繪圖的效率和質(zhì)量大幅度的提高，在圖紙的修改、反復(fù)利用和保存管理等方面，體現(xiàn)出了手工繪圖無法比擬的優(yōu)越?，F(xiàn)代，三維軟件技術(shù)已經(jīng)成熟，軟件的應(yīng)用也已經(jīng)滲透進(jìn)各個行業(yè)，三維造型設(shè)計(jì)技術(shù)引入到機(jī)械制圖中來。三維造型技術(shù)是根據(jù)二維平面草圖圖形，經(jīng)過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、掃略等特征操作創(chuàng)建立體模型，建立起平面圖形和立體模型之間的構(gòu)架關(guān)系。三維軟件在教學(xué)中的引入和應(yīng)用，加深了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是，對于二維圖形和三維立體之間的空間轉(zhuǎn)換，給學(xué)生提供了想象的空間，豐富了思維模式，也為提高學(xué)生的讀圖能力和繪圖能力提供了有力的技術(shù)支持。

機(jī)電工程學(xué)院的機(jī)械類學(xué)生已經(jīng)在第一學(xué)期系統(tǒng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖的投影理論、簡單立體投影和組合體投影、各種機(jī)件的表達(dá)方法等。在第二學(xué)期，將CAD技術(shù)引入教學(xué)，學(xué)生們除了學(xué)習(xí)AUTOCAD軟件以外，還可以學(xué)習(xí)三維造型軟件，比如UG軟件。在授課過程中，用UG建立模型，再將模型轉(zhuǎn)換為二維工程圖，講解圖紙繪制，會大大提高知識的接受程度。

采用UG軟件教學(xué)時，可以首先采用二維簡單圖形，通過拉伸或者旋轉(zhuǎn)等特征操作成為立體模型，再與其他立體通過疊加或切割的方式進(jìn)行組合修改，以期得到預(yù)想的立體，最后再將立體模型轉(zhuǎn)換為二維工程圖。

如果想讓學(xué)生更深入地了解，可以再進(jìn)行模型的細(xì)節(jié)處理等操作。在要求學(xué)生讀圖或者繪圖時，使得學(xué)生清楚讀圖是首先分析圖紙，建立立體模型，分析每個結(jié)構(gòu)的特征，分別進(jìn)行模型的建立，然后進(jìn)行各個部分的整合，組成為一個完整的模型。整個教學(xué)過程讓學(xué)生對工程圖的認(rèn)識從被迫接受，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主的研究和思考，由感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識。

通過三維軟件UG的教學(xué)，使得學(xué)生更深入地理解，工程圖的繪制并不是簡單的抄畫，圖紙的繪制包含了產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)，工藝要求，技術(shù)要求，產(chǎn)品的制造和檢驗(yàn)，它是一個生產(chǎn)流程。提高學(xué)生對工程的認(rèn)識和讀圖的空間能力，同時也初步掌握了一門三維軟件，對于以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和應(yīng)聘都打下良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

1.改革成效

“機(jī)械制圖”課程中進(jìn)行的改革，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。讓學(xué)生放下包袱，輕裝上陣，真正在平時訓(xùn)練分析問題、解決問題的思維和方法。通過改革中教學(xué)方法和手段的探索，讓學(xué)生改變學(xué)習(xí)觀念，變被動學(xué)為主動學(xué)，對整個圖紙的認(rèn)識從抄畫深入到工程行業(yè)要求。更加注重對學(xué)生空間構(gòu)形能力和運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)能力的培養(yǎng)。

2.存在問題

由于改革只是初步進(jìn)行探索，每個階段教學(xué)，學(xué)生的接受程度不盡相同，個別學(xué)生并未很好的重視平時的繪圖識圖訓(xùn)練，導(dǎo)致平時無法真正掌握知識，只是應(yīng)付考試的情況也會存在。

希望在后續(xù)的教學(xué)中繼續(xù)深化改革，繼續(xù)培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的制圖態(tài)度，以及掌握先進(jìn)制圖技術(shù)，真正理解“機(jī)械制圖”不是一門考后就結(jié)束的課程，而是貫穿在整個職業(yè)生涯中的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，構(gòu)架起一座銜接專業(yè)領(lǐng)域知識的大橋。

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