卓越工程師培養(yǎng)計劃下機械制圖課程實驗教學(xué)改革的探討

袁玉紅 鄭繼明 李波 保莉 鄧靜

摘?要：為了達到卓越工程師培養(yǎng)計劃的培養(yǎng)要求，機械制圖課程應(yīng)加強學(xué)生讀圖繪圖的工程實踐能力培養(yǎng)。從重構(gòu)實驗教學(xué)框架，整合實驗項目，設(shè)計實驗內(nèi)容，創(chuàng)新實驗教學(xué)方法等方面對課程實驗教學(xué)改革進行了初步探討，進一步培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。

關(guān)鍵詞：卓越工程師計劃;機械制圖課程;工程實踐能力;實驗教學(xué)

Discussing?the?Experiment?Teaching?Reform?of?Mechanical?Drawing?under?Outstanding?Engineers?Plans

Yuhong?Yuan，?zhengjiming，?libo，?baoli，dengjing

School?of?Mechanical?and?electrical?engineering，?Guizhou?Normal?University，?Guiyang?550018

Abstract：In?order?to?meet?the?training?requirements?of?outstanding?engineers?plans，?the?teaching?of?mechanical?drawing?would?strengthen?the?reading?and?drawing?ability?of?students.?On?the?basis?of?reconstructing?the?experiment?teaching?frame，?integrating?experimental?projects，?designing?experimental?contexts，?innovating?experiment?teaching?methods，?the?paper?preliminary?discuses?the?experiment?teaching?reform?to?further?train?engineering?practice?ability?of?students.

Keywords：?Outstanding?engineers?plans;?Mechanical?drawing?aided?drawing;?Engineering?practice?ability;?Experiment?Teaching

1.前言

2013年9月，我院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)獲批貴州省教育廳卓越工程師教育培養(yǎng)計劃項目，計劃要求該專業(yè)培養(yǎng)掌握扎實的機械基礎(chǔ)知識、基本理論知識和專業(yè)技能，具備良好的機械工程應(yīng)用、生產(chǎn)管理與工程管理能力，良好職業(yè)道德以及創(chuàng)新素質(zhì)的高級應(yīng)用型人才。

《機械制圖》是機械類工科專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究繪制和閱讀工程圖樣的基本原理和基本方法，擔負著培養(yǎng)學(xué)生空間思維與想象能力、構(gòu)形設(shè)計能力、繪制和閱讀機械工程圖樣的能力等重要任務(wù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及計算機科學(xué)與工程科學(xué)的結(jié)合與滲透，傳統(tǒng)的工程制圖、設(shè)計和制造都發(fā)生了深刻的變化，機械類《機械制圖》已經(jīng)成為一門多學(xué)科交叉的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科?！稒C械制圖》不但要通過教學(xué)來提高學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣的實踐能力，還要向體現(xiàn)以設(shè)計制圖為培養(yǎng)目標的教學(xué)逐步轉(zhuǎn)換，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計創(chuàng)新能力以響應(yīng)國家提出的“卓越工程師計劃”[1]。

在20世紀90年代，本課程總授課學(xué)時課高達150學(xué)時。教育部工程圖學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會于2004年5月召開杭州工作會議，會議要求課程逐步形成由過去的“畫法幾何學(xué)+機械制圖”并重的傳統(tǒng)教學(xué)模式逐步演變?yōu)椤爱嫹◣缀螌W(xué)的投影法+機械制圖+CAD制圖”相輔相成的格局，制定總授課時數(shù)：72—136學(xué)時。課程增加?CAD制圖內(nèi)容，課時最多減少78學(xué)時。我院近5年“畫法幾何學(xué)+機械制圖”部分實際教學(xué)占92學(xué)時，AUTOCAD計算機繪圖部分教學(xué)占20學(xué)時，總計112學(xué)時。教學(xué)內(nèi)容大量增加，總教學(xué)大量減少，這給教學(xué)質(zhì)量的提高增加了很多困難[2]。

總結(jié)教學(xué)的經(jīng)驗，本課程理論嚴謹，實踐性強，與工程實踐有密切聯(lián)系。讓學(xué)生在實驗教學(xué)中大量接觸零件、機器、計算機繪圖軟件等，能夠增強學(xué)生感性認識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，對學(xué)生掌握科學(xué)思維方法，增強工程和創(chuàng)新意識有重要作用。所以構(gòu)建有利于培養(yǎng)學(xué)生工程意識和實踐能力的機械制圖及計算機繪圖課程實驗教學(xué)體系對于提高教學(xué)質(zhì)量尤為重要[3]。

2.機械制圖實驗教學(xué)體系的架構(gòu)框架

機械制圖課程一般理論教學(xué)的順序：機械制圖國家標準——立體的正投影法—軸測圖—

圖樣畫法—標準件和常用件—零件圖—裝配圖—計算機CAD繪圖[4]。為了提高學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣的實踐能力，實驗教學(xué)應(yīng)與理論教學(xué)有機結(jié)合，實驗教學(xué)內(nèi)容圍繞著“一個標準（國家標準）、兩種技法（正投影法和軸測投影法）和三種技能（徒手繪圖、尺規(guī)繪圖和計算機繪圖）”的學(xué)習(xí)展開，它們之間關(guān)系構(gòu)建整個實驗教學(xué)體系的框架[5]，如圖1所示。

根據(jù)圖1的實驗架構(gòu)，重新整合的實驗

項目及內(nèi)容應(yīng)讓學(xué)生始終以立體正投影法和軸測投影法知識為理論基礎(chǔ)，始終貫徹統(tǒng)一的制圖國家標準規(guī)范下熟練掌握三種技能，培養(yǎng)工程圖學(xué)方面的繪圖和讀圖的工程實踐能力。

3.機械制圖實驗及其內(nèi)容

在本課程大學(xué)一年級開設(shè)，學(xué)生對本專業(yè)幾乎不了解，很多學(xué)生缺乏空間想象力和對工程實際方面的感性認識，使課程中的許多內(nèi)容，如零件表達方法、標注尺寸的合理性、零件工藝結(jié)構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)等成為難點。所以，為了加強感性認識，本課程的實驗內(nèi)容配合理論教學(xué)由淺入深，讓學(xué)生有更多的時間接觸實物（各種結(jié)構(gòu)的組合體，齒輪、軸等零件，虎鉗、齒輪泵、減速器等簡單機械裝備）和計算機繪圖軟件。前階段（大一上）實驗以訓(xùn)練動手能力、培養(yǎng)空間想象能力，鞏固理論知識為主。后階段（大一下）實驗以設(shè)計制圖為主，讓學(xué)生學(xué)會用機械制圖的理論知識、計算機輔助設(shè)計知識為設(shè)計過程服務(wù)。

機械制圖實驗項目如

表1：

機

械

制

圖

實

驗

項

目

序號

實驗名稱

實驗課時數(shù)

實驗階段

1

基礎(chǔ)認知實驗

2學(xué)時

入學(xué)

2

平面圖形綜合練習(xí)

2學(xué)時

第一章機械制圖基本知識結(jié)束（大一上）

3

組合體綜合練習(xí)

2學(xué)時

第四章組合體結(jié)束（大一上）

4

組合體草圖、軸測圖綜合練習(xí)

2學(xué)時

第五章軸測圖結(jié)束（大一上）

5

零件測繪實驗

2學(xué)時

第八章零件圖結(jié)束（大一下）

6

裝配體拆裝實驗

2學(xué)時

第九章裝配體結(jié)束（大一下）

7

裝配體測繪實驗

2周

大一理論課考試結(jié)束（大一下）

8

創(chuàng)新性實驗

大二、大三、大四

機械制圖實驗內(nèi)容：

（1）基礎(chǔ)認知實驗：與各專業(yè)新生入學(xué)教育結(jié)合，在開設(shè)“機械制圖”課程之前由教師帶領(lǐng)學(xué)生到工廠或?qū)W院實訓(xùn)中心參觀，使學(xué)生對機械設(shè)備、機械加工、制造、檢測技術(shù)等有一個感性認識和初步了解。

（2）平面圖形綜合練習(xí)：抄畫習(xí)題冊A3圖紙。通過練習(xí)，學(xué)生初步掌握繪圖工具的使用方法和步驟，熟悉尺規(guī)畫法，熟悉機械制圖國家標準的基本規(guī)定。

（3）組合體綜合練習(xí)：根據(jù)兩視圖畫出第三視圖并標注尺寸，完成A3圖紙。通過練習(xí)，提高對組合體的的讀圖和畫圖能力，培養(yǎng)學(xué)生空間想向能力，學(xué)生能夠熟練掌握尺規(guī)畫法。

（4）組合體草圖、軸測圖綜合練習(xí)：根據(jù)提供的組合體模型，學(xué)生用目視法和測量工具測量外形尺寸，初步徒手畫出其三視圖草圖，標注尺寸，整理后畫組合體軸測圖，完成A4圖紙。通過練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力，鞏固軸測圖畫法理論知識，學(xué)生初步掌握草圖畫法，軸測圖畫法，深入學(xué)習(xí)尺規(guī)畫法。

（5）零件測繪實驗：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際零件（齒輪、軸、箱體等）和測量工具，學(xué)生根據(jù)要求徒手畫出零件草圖，標注尺寸和技術(shù)要求，用尺規(guī)整理畫出零件圖。通過練習(xí)，鞏固理論知識，學(xué)生能根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點選擇合適的幅面、選擇合理的表達方案畫出零件圖，能完整清晰地標注尺寸及其工藝結(jié)構(gòu)尺寸，較熟練掌握徒手畫法。

（6）裝配體拆裝實驗：在大一第二學(xué)期結(jié)合理論課上的標準件和常用件等內(nèi)容開設(shè)。安排學(xué)生對減速器、齒輪泵等裝配體進行拆裝實驗，使學(xué)生對部件工作原理、標準件和常用件、零件間的聯(lián)接固定關(guān)系、裝配順序等有一個初步的了解。

（7）裝配體測繪實驗：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)。安排學(xué)生對齒輪泵、虎鉗、減速器等簡單機械裝備進行測繪，畫出裝配示意圖、全部非標準件的零件草圖，最后用計算機繪制零件圖和裝配圖。在做此實驗的同時，學(xué)生應(yīng)完成計算機繪圖課程（20學(xué)時）的學(xué)習(xí)。

（8）創(chuàng)新性實驗：大二至大四，學(xué)生通過三維繪圖軟件選修課學(xué)習(xí)或自學(xué)，老師指導(dǎo)部分高年級學(xué)生參加課外科技活動、全國制圖技術(shù)創(chuàng)新大賽、全國機械設(shè)計創(chuàng)新大賽和全國大學(xué)生工業(yè)設(shè)計大賽等科技活動。

4.實驗教學(xué)的方法

4.1?以學(xué)生為主體，教師指導(dǎo)為輔

把實驗的主動權(quán)交給學(xué)生，讓他們在實踐中去學(xué)習(xí)，去發(fā)現(xiàn)問題解決問題才能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。

具體措施如下：

（1）學(xué)生預(yù)習(xí)，提出問題。學(xué)生認真閱讀實驗指導(dǎo)書，明確實驗?zāi)康?、實驗任?wù)，對實驗過程有一個較清晰的思路。遇到不解的問題可以查閱教材和其它資料，咨詢老師。這樣反復(fù)學(xué)習(xí)的過程就是一個思考和創(chuàng)新的過程。

（2）針對綜合性實驗，提出多個題目讓學(xué)生選擇。如：在零件圖測繪綜合設(shè)計性實驗中，學(xué)生選擇具體零件（軸、齒輪、箱體等），掌握測量工具的使用方法，通過認真思考、積極查閱資料、應(yīng)用課堂教學(xué)所學(xué)的理論知識指導(dǎo)、與教師交流溝通后選擇合理表達方案繪制零件圖，合理標注尺寸，注寫技術(shù)要求。學(xué)生在實驗過程中獨立完成實驗，不斷自己發(fā)現(xiàn)問題，通過分析、思考、討論，最終找出解決問題的方案，從而達到鞏固理論知識，提高讀圖、繪圖的技能。

（3）在裝配體測繪實驗中加強三大技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。裝配體拆裝實驗是完成本課程后最重要的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實驗來鍛煉學(xué)生的裝配能力、測繪能力、手工繪圖能力、計算機輔助設(shè)計能力、查閱資料能力和協(xié)作創(chuàng)新的能力。學(xué)生在兩周的時間里要自己動手拆、裝減速器、齒輪泵或虎鉗（任選一），用測量工具測繪零件，手工完成一整套零件草圖，用AutoCAD繪制非標零件圖及其裝配圖，鼓勵學(xué)生建立裝配體三維模型。每個小組的學(xué)生必須通力合作，學(xué)習(xí)測量工具的使用、大量查閱資料、熟悉各種典型結(jié)構(gòu)零件的草圖繪制、在眾多表達方案中選用合理的表達方法繪制零件圖圖和裝配圖、比較分析后正確標注尺寸和各種技術(shù)要求、熟練運用計算機軟件繪制圖紙。通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，分析思考、同學(xué)間相互交流討論和老師指導(dǎo)，勤于動手動腦才能完成實驗任務(wù)。

4.2?獨立操作實驗與分組實驗相結(jié)合

本課程前階段第1-第3項實驗，一人一組，主要是鍛煉學(xué)生尺規(guī)畫圖和手工繪制草圖的能力，加強對機械制圖國家標準的認識，同時培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。學(xué)生在獨立完成這些實驗中反復(fù)運用和思考課堂講授的理論知識，逐步適應(yīng)本課程學(xué)習(xí)。

后階段第4-第8項實驗，實驗內(nèi)容越來越多、任務(wù)越繁重，需要學(xué)生分工合作才能完成。在第8項裝配體測繪實驗中，?5人為一組，分別負責(zé)拆裝、測量、現(xiàn)場繪制草圖。工作計劃，工作進程由小組討論決定。最后小組整理資料、查閱資料，討論零件圖、裝配圖的表達方案、尺寸的標注方法、技術(shù)要求等。每個組員用計算機繪制完成相應(yīng)的圖紙，小組完成一套圖紙，小組集體答辯。小組成員全方位的參與實驗，互相學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮各自的特長，不但激發(fā)他們對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣而且還能培養(yǎng)他們團隊合作的精神。

5.實驗考核

一般性實驗考核成績由：圖紙綜合評定成績（60%）+過程任務(wù)考核成績（40%）兩部分組成;綜合性實驗考核成績由：圖紙綜合評定（60%）+任務(wù)考核（30%）+答辯成績（10%）三部分組成：

（1）圖紙綜合評定以學(xué)生上交圖紙的數(shù)量和完成質(zhì)量考核。從以下幾方面考查圖紙質(zhì)量：①表達方案是否正確合理;②尺寸標注是否完整及正確合理;③圖幅布置合理整潔、圖線清晰。

（2）過程任務(wù)考核主要包括小組考核和個人表現(xiàn)考核，教師則根據(jù)小組或個人在實驗任務(wù)中的知識獲取情況（查閱資料的能力、分析問題和解決問題的能力、應(yīng)用知識的能力）、工作表現(xiàn)（工作態(tài)度、團隊分工合作、工具量具的正確使用等）及工作結(jié)果進行綜合評定。

（3）綜合性分組實驗進行分組答辯。由于實驗采用小組進行，組員的分工略有不同，如果不進行小組討論確定方案并進行答辯，勢必能者多勞或個別學(xué)生只完成自己的任務(wù)，對其他任務(wù)完全依賴組員，并沒有真正地深入了解該部件的結(jié)構(gòu)、功能和整體表達方案。采用分組答辯的方式可以督促小組成員全方位的參與，同時讓其他組成員也參與到討論中，互相學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮該實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果。同時在答辯中鍛煉學(xué)生的綜合表達能力。

6.結(jié)束語

隨著社會對人才培養(yǎng)的需求不斷提高，機械制圖課程實驗教學(xué)改革會不斷深入。先進合理的實踐教學(xué)不僅使學(xué)生的學(xué)習(xí)目的明確，自覺地把理論知識融入到工程實際中，提高學(xué)生的徒手繪圖能力、尺規(guī)作圖能力、計算機繪圖能力，而且能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力并讓學(xué)生的設(shè)計意識得到加強，為他們今后各專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、各種機械設(shè)計大賽和今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

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作者簡介：袁玉紅（1971—），女，貴州貴陽人，副教授，碩士，主要研究方向為工程圖學(xué)，精密塑性成形。

貴州師范大學(xué)課程團隊立項建設(shè)項目：KT2014008H??基金項目：黔教高發(fā)〔2013〕446?號