《機械制圖》課程教學(xué)思考及改進措施淺析①

李成

摘 要：《機械制圖》是機械、車輛等專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，該課程較為抽象，對學(xué)生的空間想象能力、形體分析能力以及邏輯思維能力等方面提出了較高的要求，歷來為大學(xué)新生較為畏懼的課程之一。結(jié)合作者近年來的教學(xué)實踐，本文總結(jié)了《機械制圖》的課程特點，并具體提出了六條教學(xué)改進措施，供專業(yè)教學(xué)同仁討論和參考，以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機械制圖 車輛工程 機械工程 教學(xué)改進

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）04（a）-0050-02

《機械制圖》課程是機械、車輛等專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，目前一般設(shè)置99課時，5.5學(xué)分[1]。該課程主要內(nèi)容包括畫法幾何學(xué)、機械制圖基礎(chǔ)、零件圖與裝配圖、計算機輔助繪圖等幾大部分，教學(xué)內(nèi)容較為抽象，對學(xué)生的空間想象能力、形體分析能力以及邏輯思維能力等方面提出了較高的要求，歷來為大學(xué)新生帶有畏難情緒的課程之一。該門課程主要的教學(xué)任務(wù)包括：（1）學(xué)習(xí)投影法（主要是正投影法）的基本理論及其應(yīng)用；（2）培養(yǎng)空間形體的圖示表達能力；（3）培養(yǎng)繪制和閱讀機械圖樣及其它工程圖樣的基本能力；（4）培養(yǎng)空間幾何問題的圖解能力；（5）培養(yǎng)空間想象能力、形象思維能力和空間分析能力；（6）培養(yǎng)計算機繪圖的應(yīng)用能力。同時，要求在學(xué)習(xí)過程中逐步建立產(chǎn)品信息概念、設(shè)計構(gòu)形概念和工程規(guī)范概念，隨著后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及實踐經(jīng)驗的累積，逐漸培養(yǎng)設(shè)計與繪制生產(chǎn)圖樣的能力。

《機械制圖》是工程類專業(yè)極為重要的基礎(chǔ)課，也是《機械原理》《機械設(shè)計》《車輛構(gòu)造原理》《計算機輔助工程設(shè)計》等一系列后續(xù)課程的必要基礎(chǔ)和前提，因此可以說，欲學(xué)機械車輛類專業(yè)，必先入門機械制圖?？紤]到教學(xué)對象為大一新生，為了培養(yǎng)新生的學(xué)習(xí)信心和興趣，在學(xué)生剛進入大學(xué)即從源頭上排除消極和畏難情緒，該課程就愈加顯得極為關(guān)鍵和重要。

1 課程特點及教學(xué)思想

《機械制圖》課程主要涉及圖示法與圖解法兩類基本思想，前者主要研究在平面上圖示空間幾何元素（比如點、線、面）和物體的原理與方法，后者則主要研究在平面上圖解空間幾何問題（比如定位、度量、軌跡等）的原理和方法。一般來說，該課程的教學(xué)工作中要特別注意如下幾點[2～4]：

（1）在本課程的理論基礎(chǔ)部分即畫法幾何學(xué)的教學(xué)過程中，應(yīng)該把基本概念和基本原理分析透徹，讓學(xué)生學(xué)會融會貫通，這樣才能靈活地運用這些概念、原理以及相應(yīng)的方法進行解題和作圖。

（2）為了培養(yǎng)學(xué)生的空間形體的圖示表達能力，必須對物體進行幾何分析和形體分析，并掌握它們在各種相對位置時的圖示特點。教學(xué)中要不斷深化對空間形體與平面圖形之間關(guān)系的認識，從而逐步提高圖示物體的能力。

（3）為了培養(yǎng)學(xué)生的空間幾何問題的圖解能力，教學(xué)中強調(diào)根據(jù)已知條件，進行空間幾何分析，明確解題思路，提出解題方法和步驟，再進行作圖。有的習(xí)題有多種解法，要引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生選擇其中比較簡潔的方法進行作圖解答。

（4）繪圖和讀圖能力的培養(yǎng)必須通過一系列的繪圖與讀圖實踐，在實踐教學(xué)中讓學(xué)生逐步掌握繪圖與讀圖的方法，以及熟悉若干必要的國家制圖標準和相關(guān)技術(shù)標準。

（5）在培養(yǎng)計算機繪圖的應(yīng)用能力時，要注意加強上機實踐，這樣才能逐步地掌握繪圖軟件的應(yīng)用和操作技能，不斷提高應(yīng)用計算機繪圖的熟練程度。

（6）教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。在自學(xué)中要循序漸進和抓住重點，把基本概念、基本理論和基本知識掌握好，然后深入理解有關(guān)理論內(nèi)容和擴展知識面。

（7）鑒于圖樣在工程技術(shù)中的重要作用，工程技術(shù)人員不能畫錯和看錯圖樣，否則將會造成重大損失，因此在教學(xué)中要特別強調(diào)和培養(yǎng)學(xué)生的耐心細致的工作作風(fēng)，樹立嚴肅認真、一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2 課程教學(xué)改進措施

本課程教學(xué)過程中應(yīng)避免如下問題。比如，重視畫法幾何學(xué)而輕視零件圖與裝配圖的教學(xué)；重視繪圖的大量練習(xí)而輕視讀圖能力的培養(yǎng)鍛煉；只顧教學(xué)內(nèi)容的進行，填鴨式教學(xué)讓部分同學(xué)更加感覺本課程的枯燥性，等等。作者經(jīng)過若干學(xué)期的《機械制圖》教學(xué)工作，總結(jié)了一些心得體會，并做了一些教學(xué)方法上的思考，旨在能夠更好地促進課程的教學(xué)效果，現(xiàn)分述如下。

2.1 進行模型結(jié)合圖片教學(xué)方法

空間想象能力不足，是很多學(xué)生學(xué)不好本課程的重要原因之一。在這里援引2011級某車輛專業(yè)學(xué)生的一句話：“我實在是想不出來，想破頭也想不出來”，該生針對的是畫法幾何學(xué)中的“兩曲面立體相交”的習(xí)題。事實上，不僅是畫法幾何學(xué)，其它的還包括組合體視圖、零件圖、裝配圖等重要的教學(xué)內(nèi)容中，都對空間想象能力提出了很高要求。比如，根據(jù)零件的某兩個視圖，想象零件的組成與形狀，然后畫出第三個視圖（這里還可以要求用剖視圖等其它表達方法），這是教學(xué)中一類常見的訓(xùn)練習(xí)題，卻往往讓不少學(xué)生難以精準解答出來。從學(xué)生們所補畫的第三視圖來看，他們腦海里想象的零件，要么多一點要么少一點，此時如果教師完全憑借語言表達引導(dǎo)他們想象，效果往往并不是非常理想。有些時候，教師反復(fù)分析和描述之后，部分同學(xué)還是一臉茫然，不知該零件究竟為何物。在此，作者計劃采用模型教學(xué)，亦即對于常見的模型和習(xí)題中的重點類型，購置一部分實體模型，比如軸承座、渦輪軸、滑動軸承、擺線轉(zhuǎn)子泵、減速箱等，在教學(xué)和練習(xí)的過程中，可以展示模型，讓學(xué)生看起來更直觀。模型是可拆裝的，隨時可打開模型，讓學(xué)生認清內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而更好地理解繪圖中（特別是剖視圖和斷面圖）為何有某些想不清的線條或剖面等，從而真正做到恍然大悟，印象深刻。

2.2 進行比較性教學(xué)方法

《機械制圖》課程的習(xí)題量較大，有配套的近200頁的習(xí)題集，同時必要的練習(xí)也是真正學(xué)好和掌握該門課的必需途徑，因此，教師在每次課后都會布置一定數(shù)量的作業(yè)。通過檢查和批改學(xué)生作業(yè)，作者發(fā)現(xiàn)里面的錯誤五花八門，讓人眼花繚亂。因此，在最近一個學(xué)期的教學(xué)工作中，作者初步摸索了比較性教學(xué)法，亦即把若干種錯誤的作圖與正確圖形一一對比，帶動學(xué)生去發(fā)現(xiàn)其中的不同點，并解釋錯在何處。以“零件的連接”一章中的螺紋緊固件連接畫法為例，螺紋緊固件連接包括螺栓連接、雙頭螺柱連接及螺釘連接等，該部分一直是教學(xué)中的重點與難點，由于線條較多，再加上若干規(guī)定畫法，學(xué)生的作圖往往錯誤較多。經(jīng)過思考和精心準備，作者把五六類典型的錯誤畫法總結(jié)下來，然后一一拿出來讓學(xué)生自己挑錯，再與正確畫法在同一張PPT上直接左右對比，通過討論、分析與對比，極大地加深了學(xué)生的印象，同時也增加了師生互動，活躍了課堂氣氛，提高了教學(xué)效果。該方法將在作者以后的教學(xué)工作中繼續(xù)實施貫徹和摸索總結(jié)。

2.3 嘗試動態(tài)演示解題過程教學(xué)法

如上所述，習(xí)題的練習(xí)和講解是本課程的重要內(nèi)容之一，通過練習(xí)及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生對基本概念及作圖技巧上存在的問題，然后予以分析講解和糾正，達到學(xué)以致用的目的。以往教學(xué)中，作者往往是通過在黑板上邊講邊畫圖的方式，使用采購的大型手工作圖工具，在黑板上講一步畫一步。這種方法，對于簡單的習(xí)題效果很不錯，學(xué)生也普遍反映很好。然而，有些題目較為復(fù)雜，需要的步驟較多，需要畫的線面也多，即便是原題目用白粉筆，解題畫圖用彩色粉筆，到最后也會覺得稍顯繁亂，有些學(xué)生思路較慢，作圖講解完成之后，會過來問教師第二步是怎么做的。這是一個困難的問題，因為想回到第二步，除非把第二步之后所作的所有線條全部去掉，這對于手工在黑板上作的圖形來說，幾何是不可能的。因此，作者在思考，同時也正在做這方面的前期工作，即每道習(xí)題都通過計算機繪制動態(tài)解題過程，每一步都可以通過鼠標或鍵盤控制前進或返回。這種方法的好處有兩點：（1）可以解決前述問題，即可以隨時返回過來看上面作過的步驟；（2）節(jié)省了現(xiàn)場黑板作圖的時間，把更多的時間用來引導(dǎo)分析和互動上；（3）若有學(xué)生課堂沒聽懂，還可以把文件拷貝回去再仔細觀摩和研究。

2.4 進行附注解題步驟的教學(xué)方法

根據(jù)本課程的特點，不僅要求學(xué)生有一定的空間想象和空間分析能力，還需要較好的邏輯思維能力。將教學(xué)內(nèi)容中的重點方法和技巧貫徹應(yīng)用到解題中，需要做到思路清晰，第一步要畫什么，第二步要做什么，第三步第四步等等要畫出哪些部分，必須有條有理。如果這個過程中的任意兩個步驟顛倒，整個問題可能是無法正確解答，此時學(xué)生在畫圖中自己也會覺得思路完全混亂，只能憑感覺隨便畫幾個線面。在講解例題和習(xí)題的過程中，作者每次都要強調(diào)每個步驟的具體明確的目的，并把關(guān)鍵步驟寫在圖形旁邊。然而，一些學(xué)生只注意當時聽的認真，把圖形也跟著完全正確畫好了，卻不注意把關(guān)鍵的解題步驟給也一起附注在題目旁邊。由此造成的一個后果是，過了一段時間，等到學(xué)生拿過來復(fù)習(xí)的時候，都忘記了有些題目是如何畫出來的。作者下一步需要跟學(xué)生強調(diào)，解題步驟就是整個思路和方法的直接體現(xiàn)，要求除了畫出正確圖形之外，必須另外附注畫圖步驟。這樣一來，可以盡可能讓學(xué)生做到知其然，也知其所以然，在這個過程中鍛煉而來的細致條理的習(xí)慣，未來也許能在工程應(yīng)用中起到一定的作用。

2.5 讀圖與繪圖同等重要式教學(xué)方法

現(xiàn)階段教學(xué)中，不管是教材編寫，還是網(wǎng)上流傳的知名課件，都有一個共同特點，那就是繪圖方面占的比例遠大于讀圖方面，這一點無論從教材篇幅還是習(xí)題集類型都能略見一斑。事實上，作者認為，繪圖固然重要，讀圖同樣關(guān)鍵。我們培養(yǎng)的是未來的工程技術(shù)界的專業(yè)人才，未來畫圖機會可能確實不少，但讀圖機會應(yīng)該更多。無論是機械制圖，還是車輛圖樣，面對一副完整的零件圖或裝配圖，學(xué)生應(yīng)該具備基本的讀圖能力，并進一步發(fā)揮想象，明白該圖形的形狀結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求及基本參數(shù)等。圖樣與語言、文字一樣，是工程技術(shù)人員表達和交流思想的主要途徑，因此，作者認為應(yīng)該格外重視培養(yǎng)學(xué)生的看圖讀圖的能力。在教學(xué)過程中，作者未來要更加重視看三視圖、看零件圖、看裝配圖、由裝配圖畫零件圖等方面的方法和能力培養(yǎng)，力爭讓學(xué)生在《機械制圖》課程上全面發(fā)展。

2.6 結(jié)合計算機繪圖輔助分析和教學(xué)

堅持把計算機繪圖與手工制圖相結(jié)合，強調(diào)計算機繪圖在工作中的重要性，淡化畫法幾何學(xué)中過偏過難的思路方法和習(xí)題，把有限的教學(xué)課時更多地用于零件圖與裝配圖的畫圖和看圖訓(xùn)練中來，特別是結(jié)合AutoCAD進行繪圖讀圖的分析和教學(xué)。當然，對于畫法幾何學(xué)的基本內(nèi)容，必須確保教學(xué)課時和教學(xué)效果，因為畫法幾何是后續(xù)制圖的基礎(chǔ)，只是在畫法幾何的教學(xué)過程中，不必拘泥于個別難題，事實證明，這類題目即使花了相當大的精力去講解，收效也不佳。不能為了做題而做題，畫法幾何學(xué)的核心思想，是一整套清晰的分析思路及空間想象能力訓(xùn)練，一切都要圍繞該目標展開。通過強化基本概念和常用技巧，引入適當?shù)某Ｒ?guī)難度題目進行訓(xùn)練，鞏固所學(xué)知識。教學(xué)過程中重點強調(diào)工程的概念，在零件圖和裝配圖中所畫的一切圖形，都有其工程原型。同時培養(yǎng)學(xué)生耐心細致的態(tài)度，強調(diào)這是本課程必須具備的學(xué)習(xí)態(tài)度，讓學(xué)生感覺這門略顯枯燥的課程不那么乏味，只有通過流利準確的語言表達及課堂的師生互動氛圍，逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，所謂的樂趣，都蘊藏在思考和作圖中，以及經(jīng)過鍛煉空間思考和分析能力而解決問題的快樂成就感。

3 結(jié)語

本文分析了《機械制圖》的課程特點，強調(diào)了其在相關(guān)專業(yè)中的重要性，并初步探討了課程教學(xué)思想及方法改進，以促進教學(xué)效果的提高。在上述方案計劃中，落實起來既需要一定的經(jīng)費支持，比如購置組合體或零件的模型等，也需要相當?shù)臅r間和精力，比如制備比較性教學(xué)、動態(tài)演示解題過程等課件材料。此外，還需要較多的耐心，通過反復(fù)引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生排除畏難情緒，爭取把課堂教學(xué)做到互動性、實踐性、趣味性相結(jié)合，為學(xué)生將來從事工程類工作打好基礎(chǔ)?？傊?，通過任課教師的努力，這門看似困難和枯燥的課程必將會在教學(xué)效果上更上一層樓。

參考文獻

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