加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)的機(jī)械制圖課程改造研究

施岳定+張學(xué)昌+許少鋒+吳紅兵

[摘 要]針對(duì)機(jī)械制圖課程圖形表達(dá)與功能設(shè)計(jì)割離、綜合性設(shè)計(jì)表達(dá)訓(xùn)練不足等教學(xué)中長期存在的問題，課題組提出新的課程內(nèi)容體系和創(chuàng)新的教學(xué)方法，將機(jī)械設(shè)計(jì)基本概念融入機(jī)械制圖，將形體分析提高到結(jié)構(gòu)功能分析，將裝配結(jié)構(gòu)的規(guī)定表達(dá)方法提高到根據(jù)功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)和裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的要求，促進(jìn)學(xué)生設(shè)計(jì)表達(dá)能力和形體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能力的提高。

[關(guān)鍵詞]教學(xué)方法；功能設(shè)計(jì)；實(shí)踐能力；工程素養(yǎng)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）01-0058-03

機(jī)械制圖既具有系統(tǒng)的理論性，又有較強(qiáng)的實(shí)踐性，因此，學(xué)生實(shí)際的繪圖設(shè)計(jì)表達(dá)能力的提高是建立在對(duì)機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)功能的理解和大量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪圖表達(dá)實(shí)踐性訓(xùn)練的基礎(chǔ)之上的。但傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容體系和課堂教學(xué)方法未能將理論教學(xué)和實(shí)踐訓(xùn)練融為一體，未能將對(duì)零部件結(jié)構(gòu)功能的理解與圖形表達(dá)密切結(jié)合。雖然經(jīng)過一系列課程改革和教學(xué)創(chuàng)新，但其對(duì)于這一長期存在的問題，并無多少改進(jìn)作用。對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生機(jī)械記憶的多，真正理解靈活掌握的少，對(duì)基于功能設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)理解和正確表達(dá)仍是不易逾越的坎，實(shí)踐性訓(xùn)練教學(xué)仍然是課堂教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，以至于機(jī)械類學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中仍存在無法正確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖的現(xiàn)象等，教學(xué)中存在諸多亟待解決的問題。

一、課程教學(xué)存在什么樣的問題

（一）圖形表達(dá)與功能設(shè)計(jì)完全割離的教學(xué)內(nèi)容體系

機(jī)械中的任何結(jié)構(gòu)都是為功能服務(wù)的。但在機(jī)械制圖的課堂教學(xué)中，重點(diǎn)是對(duì)已有結(jié)構(gòu)的表達(dá)，普遍就事論事，沒能與機(jī)械設(shè)計(jì)制造有機(jī)結(jié)合，只講形體結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法，不講機(jī)件的結(jié)構(gòu)功能分析，圖形規(guī)范與設(shè)計(jì)實(shí)際脫離，圖形表達(dá)與功能設(shè)計(jì)脫離。離開功能分析的表達(dá)，學(xué)生只能機(jī)械地記憶畫圖規(guī)范，不能靈活掌握，對(duì)結(jié)構(gòu)知其然而不知其所以然，只記圖形表達(dá)，不懂功能設(shè)計(jì)要求。當(dāng)畢業(yè)設(shè)計(jì)中需要功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)時(shí)，學(xué)生竟不知道如何表達(dá)，對(duì)學(xué)過的知識(shí)毫無印象。這樣的現(xiàn)象每年都在發(fā)生，至今仍在發(fā)生。

（二）重理論輕實(shí)踐

機(jī)械制圖課程的性質(zhì)決定了其具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，應(yīng)將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容真正融入課堂理論教學(xué)中，并進(jìn)行理實(shí)一體化設(shè)計(jì)。但在教學(xué)實(shí)踐中，教師往往存在重理論、輕實(shí)踐，重學(xué)術(shù)、輕應(yīng)用的傾向，并沒能把課堂理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)融為一體化，而是按常規(guī)知識(shí)點(diǎn)配以分散的、相對(duì)獨(dú)立的練習(xí)題進(jìn)行單元性訓(xùn)練，缺乏知識(shí)的連貫性和綜合性，導(dǎo)致知識(shí)不能關(guān)聯(lián)，令學(xué)生對(duì)與工程相關(guān)的知識(shí)能懂不能用，實(shí)際應(yīng)用能力嚴(yán)重不足。這一教學(xué)理念的偏差所導(dǎo)致的學(xué)生設(shè)計(jì)應(yīng)用能力不足的后果，對(duì)于研究性大學(xué)因?qū)W(xué)生實(shí)踐能力檢驗(yàn)的滯后性而言較為隱性，而對(duì)于需要為區(qū)域經(jīng)濟(jì)服務(wù)的高水平設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)，則會(huì)立刻遭受教學(xué)質(zhì)量的檢驗(yàn)。

（三）忽視基本功的培養(yǎng)

現(xiàn)代科技的發(fā)展，給設(shè)計(jì)表達(dá)方法帶來了翻天覆地的變化，各種CAD軟件的運(yùn)用，為設(shè)計(jì)插上了騰飛的翅膀。但是，無論軟件工具的功能多么強(qiáng)大，其都是為設(shè)計(jì)創(chuàng)造服務(wù)的。但在實(shí)踐中，許多設(shè)計(jì)工具的方便性和易表現(xiàn)性，導(dǎo)致學(xué)生熱衷于概念設(shè)計(jì)和模型表達(dá)，而忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)的各種工程技術(shù)要求和機(jī)械圖的二維表達(dá)，當(dāng)需要按工程設(shè)計(jì)要求進(jìn)行量化、細(xì)化具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)卻一臉茫然，不知道該如何設(shè)計(jì)和表達(dá)，設(shè)計(jì)的作品中看不中用，或者完全不符合工程設(shè)計(jì)和制造的要求。

（四）課程教學(xué)改革的綜合性問題

教師要將機(jī)械設(shè)計(jì)基本概念融入機(jī)械制圖，將形體分析提高到結(jié)構(gòu)功能分析，將零件和裝配結(jié)構(gòu)的規(guī)定表達(dá)方法提高到根據(jù)功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)和裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的要求，這需要整合本課程的內(nèi)容，也要對(duì)相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行整合，并設(shè)計(jì)出符合繪圖、看圖要求的，又符合功能設(shè)計(jì)要求的大量實(shí)踐訓(xùn)練案例。這既對(duì)教師教學(xué)提出了更高的要求，又需要教師花費(fèi)大量時(shí)間設(shè)計(jì)案例、指導(dǎo)實(shí)踐訓(xùn)練、學(xué)生設(shè)計(jì)表達(dá)方案評(píng)價(jià)等。因此，對(duì)教師工作的一般考核方法不利于優(yōu)化課程教學(xué)。

（五）青年教師理論知識(shí)與實(shí)踐能力之間的矛盾

高學(xué)歷教師比例的不斷提高，整體提升了教師隊(duì)伍水平，但青年教師普遍存在工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，難以將設(shè)計(jì)實(shí)踐融入課堂教學(xué)的問題。

針對(duì)上述問題，浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院工程圖學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)以教學(xué)改革為契機(jī)，通過更新教學(xué)理念，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容真正融入課堂理論教學(xué)中，將機(jī)械設(shè)計(jì)基本概念融入機(jī)械制圖，將形體分析提高到結(jié)構(gòu)功能分析，改革教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，從根本上解決“教什么”“怎么教”“如何學(xué)”的問題。

二、如何改造課程

（一）改革內(nèi)容與目標(biāo)

1.更新課堂教學(xué)理念，注重實(shí)踐教學(xué)。教師要注重課堂的實(shí)踐性教學(xué)，進(jìn)行理實(shí)一體化設(shè)計(jì)，將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容真正融入課堂理論教學(xué)中，將按常規(guī)知識(shí)點(diǎn)配以分散的、相對(duì)獨(dú)立的練習(xí)題進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)能夠關(guān)聯(lián)課程知識(shí)，具有連貫性、綜合性的設(shè)計(jì)表達(dá)案例。通過理論講授、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐訓(xùn)練、設(shè)計(jì)繪圖技能競賽、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)表達(dá)訓(xùn)練、課程論文等多種形式，理論聯(lián)系實(shí)際，真正將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容融入課堂教學(xué)中，培養(yǎng)既掌握系統(tǒng)理論知識(shí)，又能將知識(shí)正確靈活地運(yùn)用于設(shè)計(jì)實(shí)踐，具有結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、設(shè)計(jì)表達(dá)能力的高水平設(shè)計(jì)人才。

2.改革課堂教學(xué)內(nèi)容，將功能設(shè)計(jì)概念融入制圖教學(xué)。將機(jī)械設(shè)計(jì)基本概念融入機(jī)械制圖，將形體分析提高到結(jié)構(gòu)功能分析，將裝配結(jié)構(gòu)的規(guī)定表達(dá)方法提高到根據(jù)功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)和裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的要求，注重零件形體結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)構(gòu)思的新穎性和創(chuàng)造性，突出基于功能的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表達(dá)，促進(jìn)設(shè)計(jì)表達(dá)能力和形體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能力的提高。

3.改革課堂教學(xué)方法，項(xiàng)目引領(lǐng)，設(shè)計(jì)實(shí)踐。通過若干綜合性設(shè)計(jì)繪圖實(shí)踐小項(xiàng)目，將功能設(shè)計(jì)、圖形表達(dá)、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用融入項(xiàng)目中，提高綜合設(shè)計(jì)表達(dá)能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法創(chuàng)新

1.課程內(nèi)容體系的創(chuàng)新

教師要將機(jī)械設(shè)計(jì)基本概念融入機(jī)械制圖，將形體分析提高到結(jié)構(gòu)功能分析，將裝配結(jié)構(gòu)的規(guī)定表達(dá)方法提高到根據(jù)功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)和裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的要求，注重零件形體結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)構(gòu)思的新穎性和創(chuàng)造性，突出基于功能的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表達(dá)，促進(jìn)學(xué)生設(shè)計(jì)表達(dá)能力和形體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能力的提高。

教師要在傳統(tǒng)內(nèi)容中融入工程學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、創(chuàng)造學(xué)，以及對(duì)產(chǎn)品全生命周期概念等相關(guān)內(nèi)容，將機(jī)械制圖基礎(chǔ)課程教學(xué)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、工程圖樣智能理解等學(xué)科前沿相結(jié)合。

2.課堂教學(xué)方法的創(chuàng)新

（1）以形體構(gòu)思為主線，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生實(shí)踐的啟發(fā)式教學(xué)。以啟發(fā)學(xué)生的空間思維為核心，基于圖形的表達(dá)和理解，采用設(shè)問和“埋伏”并存的教學(xué)方式，誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考。在教師主導(dǎo)和指導(dǎo)下，要求學(xué)生從零件的功能出發(fā)，以如閥體、齒輪油泵泵體等典型零件為例，根據(jù)所需功能構(gòu)思合理的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行設(shè)計(jì)和圖形表達(dá)。這種方法能融入創(chuàng)造性思維，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。

（2）以空間思維為核心的討論互動(dòng)式教學(xué)。在課堂教學(xué)中，進(jìn)行師生互動(dòng)和生生互動(dòng)。如針對(duì)一機(jī)件讓學(xué)生進(jìn)行表達(dá)方案的練習(xí)，首先由學(xué)生根據(jù)所給機(jī)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分組討論，然后各組陳述展示各自的表達(dá)方案，各組間相互提問和點(diǎn)評(píng)，最后教師進(jìn)行總結(jié)歸納。這樣，能活躍課堂氣氛，加深印象，變被動(dòng)聽課為主動(dòng)研討。

（3）注重工程意識(shí)的培養(yǎng)。將工程設(shè)計(jì)概念引入課堂教學(xué)。通過引入設(shè)計(jì)過程與方法，在機(jī)械制圖的傳統(tǒng)內(nèi)容中不斷融入工程學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、創(chuàng)造學(xué)，以及對(duì)產(chǎn)品全生命周期概念等相關(guān)內(nèi)容，深化學(xué)生對(duì)本課程、對(duì)零部件結(jié)構(gòu)與功能、對(duì)圖形表達(dá)等全方位的理解；引科研前沿入課堂教學(xué)，將機(jī)械制圖基礎(chǔ)課程教學(xué)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、工程圖樣智能理解等學(xué)科前沿結(jié)合起來，啟發(fā)學(xué)生多向思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。如進(jìn)行零部件的測繪、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過齒輪油泵泵體的測繪，從畫草圖、量尺寸到正規(guī)圖樣的繪制，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)生和工程師之間的角色互換，鍛煉學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力。教師可給出部件的基本功能要求，注重裝配結(jié)構(gòu)的合理性，兼顧裝配結(jié)構(gòu)構(gòu)思的新穎性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生根據(jù)部件功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)思設(shè)計(jì)和繪圖表達(dá)。這樣，學(xué)生對(duì)圖形的理解就能從畫圖規(guī)范上升到對(duì)結(jié)構(gòu)功能的合理性和生產(chǎn)制造的理解。

通過教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，解決教師怎么教、學(xué)生怎么學(xué)的問題，解決教師滿堂灌、學(xué)生被動(dòng)學(xué)的問題，將對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)過程的評(píng)價(jià)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高設(shè)計(jì)表達(dá)實(shí)踐能力，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，從而達(dá)到提高課程教學(xué)質(zhì)量的目的。

3.學(xué)生課業(yè)評(píng)價(jià)模式的改進(jìn)

（1）多模式的過程評(píng)價(jià)。為了避免學(xué)生平時(shí)不用功，考前突擊的現(xiàn)象，需要改變一張?jiān)嚲頉Q定學(xué)生學(xué)業(yè)成績的評(píng)價(jià)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)，將過程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)結(jié)合起來。

（2）除了將常規(guī)的制圖大作業(yè)和考試中沒法體現(xiàn)的上機(jī)成績計(jì)入總成績以外，還可設(shè)計(jì)布置一些由學(xué)生自主完成的設(shè)計(jì)繪圖綜合作業(yè)，如基于功能的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與表達(dá)、典型功能的裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與表達(dá)、設(shè)計(jì)表達(dá)過程的小論文等，迫使學(xué)生站在教師的角度梳理知識(shí)點(diǎn)，辨別重點(diǎn)和難點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。

（3）增加自主式的結(jié)果評(píng)價(jià)。這既要規(guī)范統(tǒng)一考試，又要推進(jìn)考核方法的多樣化，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。對(duì)于學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的推進(jìn)、學(xué)生創(chuàng)新能力的提升，更需要多樣化評(píng)價(jià)機(jī)制的鼓勵(lì)和推動(dòng)。因此，在統(tǒng)一考試的結(jié)果評(píng)價(jià)的同時(shí)，要鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生自主命題，自己解答，充分挖掘?qū)W生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)論

首先，通過若干綜合性設(shè)計(jì)繪圖實(shí)踐小項(xiàng)目，將功能設(shè)計(jì)、圖形表達(dá)、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用融入項(xiàng)目中，提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)表達(dá)能力。

其次，以形體構(gòu)思為主線，加強(qiáng)綜合性訓(xùn)練，通過典型功能要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將形體結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)構(gòu)思和形體表達(dá)能力。

再次，以啟發(fā)學(xué)生的空間思維為核心，基于圖形的表達(dá)和理解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行功能思考，理解零件的結(jié)構(gòu)與功能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使學(xué)生能從零件的功能出發(fā)，構(gòu)思設(shè)計(jì)并表達(dá)出零件的結(jié)構(gòu)。

最后，注重工程意識(shí)的圖學(xué)素質(zhì)教學(xué)，引入設(shè)計(jì)過程與方法，在機(jī)械制圖的傳統(tǒng)內(nèi)容中不斷融入工程學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、創(chuàng)造學(xué)，以及產(chǎn)品全生命周期概念等相關(guān)內(nèi)容，深化學(xué)生對(duì)本課程、零部件結(jié)構(gòu)與功能、圖形表達(dá)等全方位的理解。

經(jīng)過幾年的課程改革創(chuàng)新教學(xué)，本校機(jī)械類學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、學(xué)生科技項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)作品質(zhì)量明顯提升，學(xué)生的設(shè)計(jì)表達(dá)應(yīng)用能力得到明顯改善。

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]