工程圖學(xué)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的思考

姜杉+徐健+丁伯慧+林夢霞

摘要：工程圖學(xué)課程是工科院校普遍開設(shè)的一門基礎(chǔ)課。理論聯(lián)系實(shí)際，通過實(shí)踐提高學(xué)生對課程理論知識(shí)的理解與技能運(yùn)用是這門課程學(xué)習(xí)的主要方法，也是提高這門課程教學(xué)效果的關(guān)鍵問題。本文針對機(jī)械制圖課程中實(shí)踐環(huán)節(jié)遇到的問題和相應(yīng)的解決方法開展討論并結(jié)合理論知識(shí)鞏固型實(shí)踐、繪圖讀圖能力訓(xùn)練型實(shí)踐、工具使用技能型實(shí)踐和綜合考察訓(xùn)練型實(shí)踐等幾方面對實(shí)際教學(xué)體會(huì)進(jìn)行思考，提出一些切實(shí)可行的操作方法和手段，從而為工程圖學(xué)的實(shí)踐教學(xué)提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：工程圖學(xué)；實(shí)踐；創(chuàng)新；理論；技能

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）16-0209-03

一、引言

教育部周濟(jì)部長在第二次全國普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作會(huì)議上指出：“知識(shí)來源于實(shí)踐，能力來自于實(shí)踐，素質(zhì)更需要在實(shí)踐中養(yǎng)成；各種實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力尤其重要；對于大學(xué)生成長至為關(guān)鍵。要培養(yǎng)高素質(zhì)的人才，就必須重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)[1]?！惫こ虉D學(xué)課程是工科院校普遍開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。該課程通過講授基本投影理論、國家標(biāo)準(zhǔn)、繪圖和讀圖知識(shí)外，更重要的是通過學(xué)生的實(shí)踐練習(xí)達(dá)到對理論知識(shí)的靈活運(yùn)用。要講好、學(xué)好工程圖學(xué)課程，實(shí)踐環(huán)節(jié)有著舉足輕重的作用[2，3]。

二、實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

合理的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，不僅可以鞏固理論教學(xué)的結(jié)果，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，而且通過實(shí)踐可以拓寬教學(xué)范疇，建立合理的教學(xué)體系。對培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、良好實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的人才具有至關(guān)重要的作用[4-6]。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可分為理論知識(shí)鞏固類型、繪圖讀圖能力訓(xùn)練類型、工具使用技能類型和綜合考察訓(xùn)練類型等。

1.理論知識(shí)鞏固型實(shí)踐。在課程前期，教學(xué)中一個(gè)最重要并且最困難的內(nèi)容即是截切與相貫。由于學(xué)生的空間想象力的差異造成對復(fù)雜立體的截切相貫的認(rèn)識(shí)困難[7，8]。為此，在進(jìn)行理論教學(xué)的同時(shí)，添加部分立體造型和投影實(shí)踐，用以提高學(xué)生對截切相貫的直觀認(rèn)識(shí)。這部分內(nèi)容是結(jié)合課程中的計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)踐進(jìn)行的。即，在課堂上通過講授基本三維繪圖軟件的功能使用，使學(xué)生對基本造型和工程圖生成有所了解。實(shí)踐內(nèi)容包括建立實(shí)心和空心棱柱、圓柱被平面截切模型、觀察截交線的形狀；建立不同直徑圓柱正交相關(guān)，以觀察相貫線的變化趨勢；空心圓柱的正交相貫，觀察內(nèi)容相貫線的形狀位置；建立圓柱與方柱的截切相關(guān)模型，觀察截交線和相貫線的形狀；進(jìn)行簡單正面投影圖生成，如圖2所示。通過本類型實(shí)踐可以使學(xué)生直觀地了解截切相貫的構(gòu)成、圖形的特點(diǎn)和變化趨勢，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

在組合體教學(xué)過程中，由于初次接觸到復(fù)雜立體，學(xué)生會(huì)對組合體的讀圖和繪圖感到困難重重。因此，如何建立實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生對組合體構(gòu)成及結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)十分重要。對此，在初步掌握組合體基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，設(shè)立組合體拼裝及造型實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過該環(huán)節(jié)訓(xùn)練，學(xué)生對組合體的構(gòu)成、組合方式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等有了較為深刻的理解，對后續(xù)的復(fù)雜零件學(xué)習(xí)有實(shí)質(zhì)性的幫助，如圖3所示。

2.繪圖讀圖能力訓(xùn)練型實(shí)踐。繪圖和讀圖能力是一個(gè)工程師必備的技能，通過手工繪圖可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。繪圖實(shí)踐內(nèi)容包括手工尺規(guī)繪圖、測繪零件草圖繪制、裝配體拆圖三部分[9]。手工尺規(guī)繪圖可以通過使用圖板、圖紙、丁字尺、三角板圓規(guī)等工具繪制具有較高繪圖技巧的圖形。這樣既能鍛煉學(xué)生了解并掌握國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于手工繪圖的部分內(nèi)容，還能在實(shí)踐中練習(xí)使用繪圖工具的規(guī)范和技能。測繪零件并進(jìn)行徒手草圖繪制，主要鍛煉學(xué)生測繪工具的使用常識(shí)和徒手進(jìn)行繪圖的能力，使學(xué)生了解實(shí)際工作中較常運(yùn)用的草圖繪制技能。裝配體拆圖實(shí)踐是根據(jù)中等難度的裝配圖拆其關(guān)鍵零部件，并進(jìn)行草圖繪制。這項(xiàng)實(shí)踐練習(xí)不但加深了學(xué)生對裝配圖拆圖的知識(shí)理解，并且較好地提高了學(xué)生讀裝配圖的能力。

3.工具使用技能型實(shí)踐。工具使用技能型實(shí)踐包含基本測繪工具使用和專業(yè)工具使用兩部分?；竟ぞ呤褂弥饕婕皽y繪中常用工具的實(shí)際體驗(yàn)（如圖4所示），如游標(biāo)卡尺、鋼板尺、螺紋規(guī)、螺旋測微器等。專業(yè)工具的實(shí)踐體驗(yàn)要根據(jù)專業(yè)課程的需要和硬件條件決定。我校在部分專業(yè)班級(jí)中開展了使用工業(yè)顯微鏡進(jìn)行曲面測繪、重建的實(shí)踐練習(xí)，如圖5所示。通過運(yùn)用三維重建軟件將測繪結(jié)果進(jìn)行曲面的三維重建，完成機(jī)械設(shè)計(jì)中的逆向工程階段的工作。

4.綜合考察訓(xùn)練型實(shí)踐。綜合考察訓(xùn)練型實(shí)踐多安排在機(jī)械類課程的后半期課程中，主要鍛煉和考察學(xué)生綜合運(yùn)用制圖知識(shí)進(jìn)行較復(fù)雜題目的實(shí)踐練習(xí)[10]。要求學(xué)生掌握工程圖學(xué)中的主要繪圖方法、工具的使用、對標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)和基本制圖原理。在此基礎(chǔ)上由教師提供多個(gè)與實(shí)際工程相關(guān)的設(shè)計(jì)命題供學(xué)生分組選題，搜集資料確定初步設(shè)計(jì)方案。學(xué)生完成從草繪軸測圖、三維零件造型、裝配，進(jìn)而生成零件圖和裝配圖的完整設(shè)計(jì)過程。如圖6、圖7所示，為學(xué)生根據(jù)具體工程命題設(shè)計(jì)的霧化裝置及兩自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人。

三、體會(huì)與思考

首先，工程圖學(xué)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、空間想象能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實(shí)踐使學(xué)生深入理解理論知識(shí)、熟悉國家制圖標(biāo)準(zhǔn)、熟練掌握儀器的使用以及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助繪圖工具軟件，培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致的工作作風(fēng)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和分工協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。其次，實(shí)踐環(huán)節(jié)的安排需要結(jié)合人才培養(yǎng)需要，重視個(gè)性發(fā)展，重視創(chuàng)造，重視現(xiàn)代技術(shù)和能力培養(yǎng)的結(jié)合，將傳統(tǒng)的理論基礎(chǔ)、現(xiàn)代的測繪和造型工具與實(shí)際案例項(xiàng)結(jié)合，建立基于實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)踐訓(xùn)練，可以在極大程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，并能解決實(shí)際的設(shè)計(jì)問題。同時(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)的安排要與不同類型的課程協(xié)調(diào)一致。如我校非機(jī)械類課程多開展通用的、較簡單的實(shí)踐訓(xùn)練，滿足多數(shù)工程專業(yè)的需求。對于機(jī)械類和專業(yè)型較強(qiáng)的專業(yè)則開展針對該專業(yè)課題的實(shí)踐訓(xùn)練，滿足專業(yè)特殊性的要求。這樣既實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐的目的，又保證了教學(xué)時(shí)間的安排合理。

四、結(jié)語

實(shí)踐環(huán)節(jié)是提高學(xué)生空間想象能力、繪圖能力、讀圖能力和工具使用技巧的有效方法之一。通過在工程圖學(xué)課程中的實(shí)踐練習(xí)使學(xué)生了解國家標(biāo)準(zhǔn)，掌握手工繪圖和計(jì)算機(jī)輔助繪圖技能，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)工程類專業(yè)的后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。因此，在制圖課教學(xué)中，僅僅進(jìn)行理論教學(xué)是不夠的，單純進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖的講授也是不全面的。我們通過理論、測繪、上機(jī)、繪圖、課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，使學(xué)生扎實(shí)掌握制圖知識(shí)和技能，同時(shí)提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

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