工程制圖課程教學(xué)方式方法淺談

周艷華+史佩+高華軍

[摘 要] 工程制圖教學(xué)中，根據(jù)不同的內(nèi)容采用不同的授課方式方法，能夠更好地激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新思維，提高空間想象和形象思維能力，提高教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合十幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)探討了工程制圖課程教學(xué)的方式和方法，并在實(shí)踐教學(xué)中取得了較好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 工程制圖；教學(xué)方式方法；空間想象；形象思維

[中圖分類號] G642.41[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1005-4634（2015）04-0083-04

工程制圖是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，被譽(yù)為“工程語言”。如何講好機(jī)械制圖這門課程，調(diào)動學(xué)員的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)較好的空間想象和形象思維能力，取得較好的教學(xué)效果，對教員而言是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。很多高校的制圖教育工作者對此進(jìn)行了諸多探討[1-3]。筆者作為執(zhí)教十幾年的老教員，主講的機(jī)械制圖課程于2006年獲國家精品課程，教學(xué)團(tuán)隊(duì)被評為“山東省優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)”，現(xiàn)以執(zhí)教以來的經(jīng)驗(yàn)談?wù)剬τ诠こ讨茍D教學(xué)的體會。

1 多媒體與傳統(tǒng)授課方式相結(jié)合，提高學(xué)員形象思維能力

目前我國很多高校工程制圖課程都在采用多媒體授課[4-6]。海軍航空工程學(xué)院的工程制圖多媒體課件建設(shè)始于1999年，制作的機(jī)械制圖電子教案、電子教材、模型庫、習(xí)題解答曾多次在全國和學(xué)院獲獎，網(wǎng)絡(luò)課程曾獲全國特等獎，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺曾獲全國一等獎。豐富的多媒體資源為課堂教學(xué)提供了豐富的三維模型、動畫素材，學(xué)習(xí)不再是單調(diào)的板書、ppt，生動形象的素材對激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)熱情，快速建立空間概念起到了非常重要的作用。例如圖1組合體中的形體分析法，采用動畫的方式展現(xiàn)了組合體的形成過程，直觀地詮釋了形體分析法的概念，非常易于理解。再比如裝配圖的裝配關(guān)系和工作原理，以動畫的方式展現(xiàn)，形象生動直觀，教學(xué)效果非常好。對于涉及加工工藝的內(nèi)容，通過動畫展現(xiàn)加工過程，讓學(xué)員對工藝有直觀的了解和認(rèn)識（圖2為鑄造工藝過程）。所有這些激發(fā)了學(xué)員的興趣，拓展了學(xué)員的知識面，取得了非常好的課堂教學(xué)效果。

多媒體課件雖好，但并非所有的內(nèi)容都適用多媒體授課。應(yīng)當(dāng)視內(nèi)容將多媒體與傳統(tǒng)授課方式靈活有機(jī)地結(jié)合。另外，多媒體當(dāng)中很多內(nèi)容是圖片，平面的東西展示久了，學(xué)員也會產(chǎn)生視覺疲勞。尤其在課程后半部分，學(xué)員對模型、動畫的新鮮感已過，更容易產(chǎn)生疲勞。比如在零件圖一章的學(xué)習(xí)中，公差與配合是比較重要、也稍有點(diǎn)凌亂的內(nèi)容，采用多媒體課件講解很多概念容易混淆，學(xué)生不易理解，筆者在該內(nèi)容教學(xué)時(shí)完全拋開課件，采用純板書授課，取得了較好的效果。從互換性的概念講起，到畫零線、基本尺寸、上下偏差、極限尺寸、公差帶、極限偏差、標(biāo)準(zhǔn)公差、軸與孔的公差帶、三種配合方式、兩種配合制度。通過繪制、講解、查表、標(biāo)注，學(xué)員理解、掌握非常迅速，教學(xué)效果良好。

網(wǎng)絡(luò)課程/平臺作為延伸的課堂，為學(xué)員自主學(xué)習(xí)提供，工程制圖網(wǎng)絡(luò)課程/學(xué)習(xí)平臺包括：各個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、知識點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)、模型立體圖、動畫演示、電子教案、電子教材、步驟詳細(xì)的習(xí)題解答、虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室、互動交流版塊等，還可為不同層次的學(xué)生制定不同的學(xué)習(xí)計(jì)劃，提供不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容。豐富的圖片、動畫、視頻資源能夠幫助學(xué)生有效地建立空間概念，激發(fā)空間想象，提高形象思維能力。網(wǎng)絡(luò)課程是課堂教學(xué)的有效輔助和補(bǔ)充，是素質(zhì)教育不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

2 采用多種教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

多媒體課件雖然豐富多彩，但畢竟是輔助手段。課堂上“教為主導(dǎo)、學(xué)為主體”，教員的主導(dǎo)作用不可小覷，如何畫圖、讀圖、掌握規(guī)則和技巧不是僅憑圖片和動畫就能掌握的，需要教員諸多的教學(xué)方法貫穿其中，才能收到事半功倍的效果。

2.1 設(shè)問式教學(xué)法

對于每一個(gè)章節(jié)和知識點(diǎn)，都請學(xué)員思考兩個(gè)問題：（1）為什么學(xué)？（2）學(xué)什么？有的同學(xué)內(nèi)容講過了，課堂也暫時(shí)學(xué)會了，但過幾天就忘了，這就是沒吃透問題的根本，盲目學(xué)習(xí)的結(jié)果。學(xué)知識，不但要知其然，而且要知其所以然。吃透這兩個(gè)問題，學(xué)習(xí)就不會盲目，知識就會不斷地積累、貫穿起來，且不容易忘記。比如在“表達(dá)方法”一章當(dāng)中，圍繞這兩個(gè)問題，很輕松地把基本視圖、輔助視圖、幾種剖視圖、斷面圖的作用、畫法、應(yīng)用場合講解清楚，學(xué)員能夠較快較好地理解掌握，并能夠根據(jù)不同的零件靈活選用合適的表達(dá)方法。

2.2 擴(kuò)展式方法講緒論

第一堂課是師生間的第一印象，在一定程度上能決定學(xué)生是否喜歡教員的講課風(fēng)格，是否喜歡上該門課，是否能激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情等，所以講好緒論比較關(guān)鍵。工程制圖是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，內(nèi)容比較古老，幾十年也沒有太大變化，如何講好緒論呢？筆者從四個(gè)問題著手、展開。四個(gè)問題是：（1）為什么學(xué)制圖？（2）制圖學(xué)什么？（3）制圖與其他專業(yè)課程的聯(lián)系如何？（4）發(fā)展趨勢如何？前兩個(gè)為什么學(xué)和如何學(xué)的問題是每個(gè)知識點(diǎn)通用的，后兩個(gè)是緒論特有的。前兩個(gè)問題很好解答，第三個(gè)問題開始擴(kuò)展開，制圖主要是為了設(shè)計(jì)、制造，這就引出了CAD-CAE-CAM一體化的設(shè)計(jì)制造過程。講到CAD，就可以補(bǔ)充二維、三維繪圖軟件，如AutoCAD、Inventor、UG、SolidWorks、Pro-E、Catia、CAXA等軟件及其特點(diǎn)、作用。講到三維參數(shù)化建模的優(yōu)點(diǎn)和必要性，由此引出第四個(gè)問題，目前已經(jīng)有很多國家及三維軟件公司在研究三維標(biāo)注技術(shù)并出臺其標(biāo)準(zhǔn)，未來制圖的發(fā)展有可能三維圖形代替二維工程圖。四個(gè)問題環(huán)環(huán)相扣，學(xué)員聽得認(rèn)真，同時(shí)也會引起他們的思考。曾經(jīng)在講到CAD-CAE-CAM一體化的時(shí)候，學(xué)員就想到了3D打印，這說明他們感興趣，也動腦進(jìn)行思考，可以把自己聽說的和要學(xué)的知識聯(lián)系起來，這就達(dá)到了緒論的目的和效果。

2.3 金字塔式教學(xué)法

把整門課程體系結(jié)構(gòu)看做一座金字塔（見圖3），三視圖的形成和投影規(guī)律在最底層，其重要性如同金字塔的地基。最頂端是零件圖和裝配圖。其他的內(nèi)容都是基于投影規(guī)律并為頂層的零件圖和裝配圖服務(wù)的。扎實(shí)理解并掌握三視圖的投影規(guī)律，才能牢牢打好地基，建好上面的每一層。同時(shí)，三視圖的投影規(guī)律“長對正、高平齊、寬相等”還如同金字塔的柱子，連接上下，貫穿始終，每一個(gè)內(nèi)容都離不開三等規(guī)律。借用金字塔，一方面說明課程的結(jié)構(gòu)體系，另外一方面強(qiáng)調(diào)三等規(guī)律的重要性?？此坪唵蔚木艂€(gè)字，學(xué)員開始覺得很簡單，但往往到最后才明白真正完全做到這三句話九個(gè)字并非易事。需要培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的學(xué)風(fēng)。

2.4 歸納式教學(xué)法

工程制圖課程中有很多是需要理解記憶的內(nèi)容，這時(shí)候采用歸納式教學(xué)法教學(xué)效果顯著。比如，在曲面立體截交線中，可以將平面截圓柱歸納為三種形式：（1）垂直于軸線切——圓；（2）平行于軸線切——矩形；（3）傾斜于軸線切——橢圓。將平面截圓錐也簡單歸納為三種形式：（1）過錐頂切——三角形；（2）垂直于軸線切——緯圓；（3）其他——曲線。第三點(diǎn)實(shí)際包括了三種情況，截交線分別為橢圓、拋物線和雙曲線。為了便于記憶，統(tǒng)一歸納為一種情況——曲線。歸納的三種形式便于理解記憶，做題時(shí)不易出錯。

再比如“標(biāo)準(zhǔn)件和常用件”的學(xué)習(xí)，這部分內(nèi)容雜而亂，學(xué)生不易掌握。對于螺紋的畫法，歸納為“兩個(gè)圓、兩條線”——牙頂：粗實(shí)線，牙底：細(xì)實(shí)線。對于齒輪的畫法，則歸納為“三個(gè)圓，三條線”——齒頂圓/線、分度圓/線、齒根圓/線。歸納清楚，學(xué)生就容易理解記憶，也不會覺得內(nèi)容雜亂。

2.5 啟發(fā)式教學(xué)法

啟發(fā)式教學(xué)是指在教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，從學(xué)員的實(shí)際出發(fā)，采用多種方式，以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心，調(diào)動學(xué)員學(xué)習(xí)的主動性和積極性，促使他們生動活潑地學(xué)習(xí)的一種教學(xué)指導(dǎo)思想。課堂教學(xué)在啟發(fā)式思想的指導(dǎo)下，能夠成為提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新能力的有效手段。例如在學(xué)習(xí)“組合體的構(gòu)型設(shè)計(jì)”時(shí)，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生思維靈感，增強(qiáng)其發(fā)散思維能力，提高空間想象力。如圖4所示的主視圖，要求構(gòu)思出不同形狀的組合體。首先對視圖進(jìn)行分析：主視圖為一矩形，中間有兩條線，投影為矩形的結(jié)構(gòu)有很多，關(guān)鍵如何產(chǎn)生中間的兩條交線呢？什么樣的結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生這樣兩條交線呢？以設(shè)問啟發(fā)學(xué)員的獨(dú)立思考，然后請學(xué)員在紙上畫出構(gòu)思出的俯視圖，看誰的發(fā)散思維比較好，想到的構(gòu)型比較多，激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)新意識，然后請多名學(xué)員把想到的結(jié)果畫在黑板上進(jìn)行交流，很多學(xué)員只想到最簡單的平面與平面的交線，點(diǎn)評時(shí)可點(diǎn)出交線可以是平面和曲面的任意組合，最后展示課件當(dāng)中給出的部分構(gòu)型，當(dāng)然構(gòu)型還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。通過啟發(fā)式教學(xué)，學(xué)員的獨(dú)立思考、創(chuàng)新意識得以激發(fā)。

2.6 分組討論式教學(xué)法

表達(dá)方法的綜合應(yīng)用一節(jié)，考察學(xué)員系統(tǒng)掌握和靈活運(yùn)用各種表達(dá)方法的能力。在這部分的教學(xué)中，采用分組討論式教學(xué)法。先跟學(xué)員一起回顧一下所學(xué)的表達(dá)方法，然后給出題目，將學(xué)員5～6人分成一組，以小組為單位分組展開討論，每組形成一個(gè)最終表達(dá)方案，討論結(jié)束時(shí)，每組派一名學(xué)員陳述表達(dá)方案，分析優(yōu)缺點(diǎn)，請全體學(xué)員評判表達(dá)方案是否可行，最后教員進(jìn)行總結(jié)。實(shí)踐證明：分組討論式教學(xué)法一方面鞏固了學(xué)員對不同表達(dá)方案及應(yīng)用場合的理解和掌握，鍛煉了學(xué)員的方案綜合應(yīng)用能力，另一方面鍛煉了小組協(xié)作能力與口頭表達(dá)能力，并且學(xué)員在討論過程和最后的陳述、評判過程中探討都比較熱烈，參與度高。

3 理清脈絡(luò)體系，串聯(lián)整門課程

工程制圖的每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容都是緊密相連的。在課程最后復(fù)習(xí)中，教員應(yīng)當(dāng)和學(xué)員一起理清一遍課程脈絡(luò)體系，或讓學(xué)生畫出思維導(dǎo)圖，使學(xué)員更深刻地理解每個(gè)章節(jié)的地位和作用，對知識的把握會更系統(tǒng)、更深刻、更全面。比如，三視圖如同金字塔的地基，也如同人體的脊椎，既是基礎(chǔ)又貫穿整個(gè)課程。制圖基本知識和基本技能是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，既然作為工程語言，如何畫圖就必須有統(tǒng)一的規(guī)定。點(diǎn)、線、面是構(gòu)成立體的最基本要素，所以，要學(xué)立體的投影就一定要先學(xué)點(diǎn)線面的投影，其中比較重要的是面上取點(diǎn)，為后續(xù)的截交線打基礎(chǔ)。產(chǎn)品大多是三維立體，所以要會畫圖必須掌握基本立體的投影及立體間交線（截交線和相貫線）的畫法。組合體是較復(fù)雜的立體，主要在立體投影的基礎(chǔ)上提高空間想象能力，這部分內(nèi)容是培養(yǎng)畫圖、讀圖能力的重要環(huán)節(jié)。那么是不是所有的圖都用三視圖表達(dá)呢？當(dāng)然不是，圖樣的表達(dá)首先要讓別人讀圖簡單，其次畫圖要簡單，這是表達(dá)方法所要遵循的原則。所以針對不同的情況，國標(biāo)規(guī)定了不同的表達(dá)方法。通過貫穿整門課程的脈絡(luò)體系整理，加深對各部分內(nèi)容的理解及相互間的內(nèi)在聯(lián)系，形成一個(gè)有機(jī)的整體，有助于知識的消化、吸收。

4 結(jié)語

工程制圖被譽(yù)為“工程語言”，在工程中的作用舉足輕重。工程制圖教學(xué)應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的內(nèi)容采用不同的授課方式和方法，因材施教，激發(fā)學(xué)員的主動性和創(chuàng)新思維，提高空間想象和形象思維能力。筆者結(jié)合自己十幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)探討了工程制圖課程教學(xué)的方式和方法，所用方法在實(shí)踐中取得了較好的教學(xué)效果。

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