基于工程化視角的機(jī)械制圖教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘 要】 機(jī)械制圖是工科專業(yè)具有較強(qiáng)工程背景的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本文針對目前機(jī)械制圖課程教學(xué)存在的問題，應(yīng)基于工程化視角明確課程設(shè)計(jì)定位，加強(qiáng)素質(zhì)培養(yǎng)，理論教學(xué)與工程實(shí)踐并重，注重學(xué)生理論應(yīng)用能力和實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械制圖;工程化視角;工程實(shí)踐;教學(xué)設(shè)計(jì);教學(xué)改革

社會對人才的需求是多層次的，工程實(shí)踐中不僅需要研究與開發(fā)領(lǐng)域的科研型人才，更需要在一線從事制造、加工、運(yùn)行、檢驗(yàn)等與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的工程應(yīng)用型人才。工程應(yīng)用型人才不僅要具備扎實(shí)寬廣的理論知識，還必須經(jīng)受一定的工程實(shí)踐訓(xùn)練，具有分析和解決實(shí)踐中遇到的工程實(shí)際問題的能力。[1]

一、機(jī)械制圖課程教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械制圖是高校機(jī)械類專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，既有系統(tǒng)理論又有較強(qiáng)較多的實(shí)踐。在專業(yè)培養(yǎng)方案中，承上啟下，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和工程素養(yǎng)，為后續(xù)有關(guān)課程的學(xué)習(xí)和今后工作打下基礎(chǔ)。目前，機(jī)械制圖教學(xué)中存在一些問題[2]，阻礙著教學(xué)質(zhì)量的提高。

1、課時少，內(nèi)容多，知識點(diǎn)瑣碎，教學(xué)單一

機(jī)械制圖的主要內(nèi)容以投影理論為基礎(chǔ)，側(cè)重形體表達(dá)。內(nèi)容枯燥抽象，知識點(diǎn)瑣碎且涉及面廣，教師講課方式為“教師講，學(xué)生聽”，單調(diào)無趣。

2、重理論輕實(shí)踐

教學(xué)中強(qiáng)調(diào)課程體系的理論性與完整性，忽視培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)際能力，實(shí)踐與理論間缺乏過渡與銜接。

3、過度依賴計(jì)算機(jī)繪圖軟件

隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助繪圖成為近年高校教學(xué)的主流。這種教學(xué)模式忽視理論與實(shí)踐教學(xué)，過分注重上機(jī)操作，使學(xué)生在缺乏理論基礎(chǔ)的前提下進(jìn)行操作繪圖軟件的大量練習(xí)，造成其“知其然而不知其所以然”，教學(xué)目標(biāo)成了“培養(yǎng)簡單的制圖員”，而不是具有讀圖、繪圖能力的工程型人才。

二、基于工程化視角的機(jī)械制圖設(shè)計(jì)定位

機(jī)械制圖課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣的能力，是基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練?；诠こ袒暯沁M(jìn)行機(jī)械制圖教學(xué)設(shè)計(jì)，要遵從工程教育（技能訓(xùn)練）的特定屬性—實(shí)踐性，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，少理論講解，多工程實(shí)踐訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)以工程實(shí)踐輔助理論知識掌握，基于工作過程與生產(chǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)實(shí)踐能力較強(qiáng)的工程化應(yīng)用型人才。

三、基于工程化視角的機(jī)械制圖工程素質(zhì)培養(yǎng)

基于工程化視角的機(jī)械制圖教學(xué)設(shè)計(jì)，必須從以教師為中心向以學(xué)生為中心、從教師講為主向?qū)W生練為主、教師從講授型向指導(dǎo)型轉(zhuǎn)變，因此，需對機(jī)械制圖的課程體系進(jìn)行改革，教學(xué)過程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，探索具有工程實(shí)踐特點(diǎn)的教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量。

1、理論部分教學(xué)設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，選擇工程實(shí)物的合理形式輔助學(xué)生理解。在講授投影基本理論時，利用實(shí)物模型或掛圖授課;在講授基本體時，請同學(xué)分組制作紙制模型;在講授組合體、零件圖、裝配圖時，利用三維造型軟件制作的三維虛擬模型進(jìn)行展示輔助教學(xué);在講授裝配體、標(biāo)準(zhǔn)件、典型結(jié)構(gòu)、典型產(chǎn)品時，通過動畫與爆炸圖模擬工程實(shí)際中的產(chǎn)品裝拆、運(yùn)動及功能。

（2）請學(xué)生攜帶分組制作的紙制模型，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)物模型，同時組內(nèi)同學(xué)協(xié)作進(jìn)行投影實(shí)驗(yàn)，歸納、總結(jié)、掌握投影理論內(nèi)容。將往屆學(xué)生實(shí)訓(xùn)制作的實(shí)際零件帶入課堂，分組下發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生觀察討論實(shí)際零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與繪圖規(guī)律，幫助學(xué)生盡快建立空間想象能力與邏輯思維能力。

（3）選用企業(yè)在產(chǎn)零件，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與生產(chǎn)的“零距離”銜接。將工廠實(shí)際零件以及相關(guān)生產(chǎn)資料帶進(jìn)課堂，采用引導(dǎo)觀察、理論講解、分組討論、練習(xí)繪制等步驟，實(shí)現(xiàn)講與練的無縫結(jié)合。學(xué)生在此過程中遇到的任何問題，均可以組內(nèi)討論、自行查閱或請教老師的方式解決。在教學(xué)過程中，結(jié)合使用生產(chǎn)實(shí)踐、現(xiàn)場教學(xué)、多媒體課件虛擬演示、真實(shí)零件觀察與測繪、分組討論等多種教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生不但掌握工程語言，同時接觸實(shí)踐工作，提高學(xué)習(xí)興趣。

（4）在互聯(lián)網(wǎng)+背景下，網(wǎng)絡(luò)資源空前豐富，結(jié)合機(jī)械制圖的精品課程資源、微課、云班課、慕課等網(wǎng)絡(luò)資源，要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中討論與互動，課后重點(diǎn)復(fù)習(xí)，加強(qiáng)理論教學(xué)。

2、實(shí)踐部分的教學(xué)設(shè)計(jì)

（1）采用工程引導(dǎo)的方式，組織學(xué)生到制造企業(yè)參觀實(shí)習(xí)，進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場參觀—專家講座—生產(chǎn)線上正在加工的產(chǎn)品實(shí)物—產(chǎn)品實(shí)物的圖樣分析、討論、閱讀—表達(dá)方案分析—技術(shù)要求分析—工藝卡片閱讀等過程，讓學(xué)生盡量接近生產(chǎn)實(shí)際，培養(yǎng)讀圖及正確的零件表達(dá)能力。

（2）手工繪制零件圖。依照所參觀的制造企業(yè)的產(chǎn)品，分析此產(chǎn)品的工程圖樣（包括裝配圖和零件圖），依照國家標(biāo)準(zhǔn)，要求學(xué)生在合適的圖紙幅面上按比例繪制零件圖，包括標(biāo)注尺寸與公差，書寫技術(shù)要求等，組內(nèi)同學(xué)互相檢查修改，最后提交。

（3）校外實(shí)踐與專家講座。組織學(xué)生到各類制造企業(yè)參觀，了解各種加工方法的對應(yīng)圖紙，邀請校外專家到校開展專題講座，開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

（4）企業(yè)零部件三維繪制大賽。教學(xué)設(shè)計(jì)中，將三維造型貫穿整個教學(xué)過程。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，擴(kuò)展構(gòu)形及表達(dá)內(nèi)容的深度，將公差與配合、表面粗糙度、技術(shù)要求等內(nèi)容，應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，進(jìn)行零件綜合表達(dá)的三維模型繪制，逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

3、理實(shí)兼具的綜合性教學(xué)設(shè)計(jì)—典型部件測繪

典型部件的測繪能鍛煉學(xué)生的動手能力，增強(qiáng)其理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)工程意識，提高工程素養(yǎng)。[3]

首先將學(xué)生分組，組內(nèi)同學(xué)共同完成測繪任務(wù)。部件拆卸前，先觀察實(shí)物、閱讀參考指導(dǎo)書和查閱相關(guān)資料，了解部件的結(jié)構(gòu)、性能和工作原理。拆卸過程中，邊拆卸邊徒手繪制裝配示意圖。在拆卸過程中，練習(xí)使用常用測量工具、拆卸工具，討論體會常用工具的工作原理以及精度。部件的拆卸過程既能夠提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神，又可以開闊學(xué)生視野、提高工程素質(zhì)。

其次，部件的手工拆裝測繪結(jié)束后，組內(nèi)同學(xué)需要完成并提交如下作業(yè)：尺規(guī)繪圖一份、計(jì)算機(jī)中進(jìn)行的三維造型一份、由三維造型生成的二維工程圖一份，裝配圖一份、爆炸圖一份。在三維參數(shù)化造型軟件中依次對部件中的各個零件進(jìn)行三維建模、生成零件的二維工程圖，進(jìn)行零件的裝配過程以及生成裝配圖。

最后，完善、補(bǔ)充所需提交的作業(yè)資料。典型部件的測繪實(shí)踐中，涉及到的課程有公差配合、測量技術(shù)、拆卸與裝配、參數(shù)化三維建模、二維造型、國家標(biāo)準(zhǔn)查閱、典型件的典型畫法、工藝結(jié)構(gòu)及安裝順序、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求等等，在繪制的工程圖樣上，將涉及到的上述內(nèi)容進(jìn)行完善補(bǔ)充，最后提交給教師。在整個測繪過程中，學(xué)生的工程素養(yǎng)得到了極大的鍛煉，一方面學(xué)習(xí)了與制圖相關(guān)的若干課程的部分內(nèi)容;另一方面，對實(shí)際的設(shè)計(jì)過程有了深入的體會，對徒手繪圖的必要性與重要性有了新的認(rèn)識。

四、結(jié)束語

機(jī)械制圖是工程類專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，因此，教學(xué)設(shè)計(jì)上必須要體現(xiàn)“工程化、應(yīng)用型”的培養(yǎng)目標(biāo)，與工程應(yīng)用實(shí)踐緊密結(jié)合，才能培養(yǎng)出合格的應(yīng)用型技術(shù)人才。

基于工程化視角的機(jī)械制圖教學(xué)設(shè)計(jì)，從工程應(yīng)用的角度，進(jìn)行理論與實(shí)踐的教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合工程實(shí)踐中典型的零件測繪，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和實(shí)踐動手能力，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)實(shí)世界的直接真實(shí)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，通過獲取直接經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)理論知識，符合工程化視角下的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳靜，耿向前，王鶴.機(jī)械制圖精品課程中工程素質(zhì)的培養(yǎng)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（15）81-82.

[2] 黃燕鈞.基于工程實(shí)踐教育的機(jī)械制圖課程改革研究[J].梧州學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（6）79-84.

[3] 趙軍，商躍進(jìn)，張慧.機(jī)械制圖測繪課程教學(xué)改革與卓越工程師能力培養(yǎng)[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2016（1）277-281.

【作者簡介】

鎖小紅（1979-）女，漢族，河南洛陽人，博士研究生，副教授，研究方向：CAD/CAM/CAPP，生產(chǎn)系統(tǒng)，布局設(shè)計(jì).