融入信息技術的機械制圖課程改革研究

寧利川　謝元敏　肖立　周艷

摘 要 機械制圖主要是為了培養(yǎng)學生的空間思維能力以及創(chuàng)新能力，目前的機械制圖課程教育遠遠沒有達到所期望的目標，學生們對于各種圖形總是感到迷茫，對其理解也不夠透徹，不能在腦海中想象出具體的模型，老師教授的知識學生大部分都沒有吸收，而且教學也沒有和實踐結合起來，讓知識只是停留在課本上，并沒有運用到實際中去。為了培養(yǎng)出高素質的技能型人才，本文提出了教材改革、小組式課堂交流、基于AR技術的教學、三維軟件繪圖以及變革考核方式鼓勵學生實踐創(chuàng)新等措施，幫助學生生動形象的理解機械制圖的相關知識，培養(yǎng)學生的實際操作能力以及創(chuàng)新能力，能夠激發(fā)學生學習的積極性，積極參與學習。

關鍵詞 機械制圖 改革 教學實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.10.034

Abstract Mechanical drawing is mainly aimed at cultivating students' spatial thinking ability and innovative ability. However， the current course of mechanical drawing education is far from the desired goal， The students are always confused about various kinds of graphics， and their understanding is not thorough enough， they can't imagine a specific model in their mind. Most of the knowledge that the teacher taught was not absorbed by the students， and the teaching has not been combined with practice， they let the knowledge just stay in the textbook， and didn't use it in practice. In order to train high-quality skilled personnel， This paper puts forward some measures， such as teaching material reform， group class communication， teaching based on AR technology， 3D software drawing， reform examination， and encouraging students to practice innovation， those can help students vividly understand the relevant knowledge of mechanical drawing and train students' actual operation ability and innovative ability， so that students can stimulate the enthusiasm of learning， and actively participate in learning.

Keywords mechanical drawing； reform； teaching practice

0 引言

機械制圖主要是對圖形進行理解和繪制，能夠培養(yǎng)學生的空間思維能力和抽象思維能力，在生產(chǎn)實踐之中，擁有識圖繪圖的能力是十分重要的，就如機械生產(chǎn)車間的工人，只有讀懂圖紙的內(nèi)容，了解各種尺寸和形狀要求，才能操作機器對零部件進行加工。但是如今的機械制圖課程存在嚴重的不足，課本理論沒有運用到實踐中去，沒有系統(tǒng)有效的教育方法，學生無法熟練掌握相關的專業(yè)知識，并且不能獨立的識圖繪圖，不能滿足社會對于專業(yè)人才的要求。為了培養(yǎng)出高素質高水平的技能型人才，我們必須對機械制圖課程進行改革，采用新型的教育模式和教育方法，跟上時代的發(fā)展和科技進步的步伐，將理論和實踐結合起來，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，促使學生養(yǎng)成良好的學習習慣，具備良好的專業(yè)知識，規(guī)范繪圖能力，為以后解決生產(chǎn)實際問題奠定堅實基礎。

1 機械制圖課程目前的現(xiàn)狀

1.1 教材體系不完善

學校給機械制圖課程安排的課時少，而機械制圖的教學知識點又多。老師為了在規(guī)定的時間內(nèi)盡快上完課，往往會加快教學速度，采取主講的方式，并沒有時間理會學生是否聽懂。[1]很多學生上課之前并沒有預習課本，對于要學的知識沒有一定的了解，加上之前沒有接觸過機械類課程，所以基礎知識很差，空間想象力和邏輯思維能力不夠，不能很好的跟上老師的節(jié)奏，課后對于各種問題感到十分迷茫，學到的知識也就十分有限。教材中有著大量的習題，老師上完課之后一般會抽取一些題目給學生作為作業(yè)，課本的習題是沒有答案的，學生做完之后也不知道是對是錯，無法根據(jù)作業(yè)的內(nèi)容來反饋思考自己所學的知識。老師下次上課也并沒有講解上次布置的習題，而是繼續(xù)講解新的內(nèi)容，這就導致學生的困惑越來越大，所學的專業(yè)知識也變得很不牢固。

1.2 師生缺乏互動

老師還是沿用以往的教學方式教導學生，一邊講解課本內(nèi)容一邊將重點板書在黑板上，學生則是一邊聽講一邊做筆記，沒有培養(yǎng)出學生的學習興趣。老師和學生缺乏交流，無法了解學生的學習狀態(tài)和效果，如果學生不能全神貫注的聽老師講課，就很有可能跟不上老師的節(jié)奏，對于問題會越來越迷茫，對這門專業(yè)課感到畏懼，最后喪失學習機械制圖這門課的信心。[2]老師講授知識，學生被動的接受知識，沒有主動的參與到學習過程中去，學習知識完全依賴于老師，自己沒有獨立思考的空間，缺乏主動學習的意識，學生們所能學到的知識就會十分有限。

1.3 教學模式陳舊

當今的社會正處于高速發(fā)展的狀態(tài)，教學模式和方法卻是沒有與時俱進，雖然現(xiàn)在老師上課運用了多媒體和PPT課件等手段，但只是將以往寫在黑板上的內(nèi)容搬到了多媒體掛圖上，內(nèi)容依舊死板枯燥，老師對著PPT課件講授知識，學生還是無法形象的理解各種抽象的視圖，沒有基于現(xiàn)實的實物模型給予學生們參考，無法培養(yǎng)出學生的空間想象能力。[3]就比如給出一個實物的剖面圖，有的基礎差的同學想象不出其原有形狀，如果利用三維虛擬技術給學生們演示，效果會大大不同。

1.4 缺乏實踐性教學

現(xiàn)在的機械制圖課本上面都有介紹CAD繪圖，然而老師只是簡要的介紹了一下CAD繪圖，學生也只是初步聽了一下，并沒有系統(tǒng)的學習，導致學生對于CAD繪圖并不精通，無法在電腦上畫出各種視圖，所學知識不能運用到實際中來。[4]而且學校開設的三維CAD課程和機械制圖是分開的，兩者并沒有真正的銜接起來?，F(xiàn)在的社會是信息高速發(fā)展的社會，傳統(tǒng)的手工繪圖需求越來越少，電腦繪圖逐漸變?yōu)榇髣菟?，所以精通電腦繪圖軟件也是必不可少的。[5]同時現(xiàn)在的大學生與生產(chǎn)實踐聯(lián)系甚少，學生只是在學校學習知識，但并不明白自己所學知識到底有什么用，自己今后應該去做些什么事，遇到工程實際問題應該怎樣解決，所學知識和生產(chǎn)實際沒有結合起來。

1.5 考核模式單一 學生缺乏創(chuàng)新意識

現(xiàn)在大學的學生只是為學而學，課程的主要考核機制還是最后的期末考試，通過筆試來檢驗學生掌握知識的程度，平時課堂成績所占比重太少，并且成績的內(nèi)容也只是包含了上課的出勤率和作業(yè)的完成度，這樣的考核方式?jīng)]有注重學生綜合能力的培養(yǎng)，而且學生在完成作業(yè)時存在嚴重的抄襲現(xiàn)象，有些老師為了提高班級的整體平均分，在考試前劃定考試內(nèi)容和重點，所以以最后的考試方式來決定學生對于機械制圖的掌握程度，這樣的方法并不可取，學生們沒有體會到機械制圖課程的魅力，所以也就沒有動力去創(chuàng)新自己的思維方式，發(fā)揮想象力繪制出自己創(chuàng)新性的模型，[6]而現(xiàn)代社會正是缺乏這種創(chuàng)新型人才。

2 機械制圖課程的改革與實踐

2.1 改革課程

機械制圖作為機械類專業(yè)的重要基礎課，需要花費時間去打好基礎，不能熟練掌握機械制圖課程知識，今后學習其他的課程都會感到吃力，因此學校應該將機械制圖課程作為主打課程，增加它在學生心目中的地位，通過嚴格的考核制度要求學生，同時適當增加機械制圖的課時，讓學生有足夠的時間學習這門功課，讓老師能夠將知識點面面俱到的教給學生。在上課之前，鼓勵學生對課本進行預習，對于將要學習的知識點有一定的了解，做到心中有數(shù)，同時還可以上網(wǎng)查找一些相關的資料，這樣老師上課的時候才能更好的學習。

2.2 “互助小組”教學模式

老師講課不能一味將知識強行灌輸給學生，而是應該通過引導的方式讓學生來思考所講知識點的可行性。老師上課時可以將學生分成幾個小組，對于所講的知識點提出相關的問題，可以讓小組內(nèi)的學生討論問題，然后小組內(nèi)派出代表在課堂上發(fā)言，學生們在小組內(nèi)可以發(fā)表自己對于問題的看法，同時聽取其他人對于問題的分析，從而引發(fā)自己的深思，激發(fā)自身學習的興趣，[7]老師在最后做出總結性的發(fā)言，針對不同的學生出現(xiàn)的問題提出解決方案，幫助他們解答心中的疑惑，這樣學生才會對于自己的錯誤印象深刻，并且保證以后盡量避免相類似的錯誤，通過小組討論老師總結的方式，每個人都能學到相應的知識，并且對于機械制圖課程產(chǎn)生濃厚的興趣，學生們也都會處于一種勤奮好學的狀態(tài)。每個學生的學習能力各有差異，對于那些基礎差跟不上教學節(jié)奏的學生，老師應該對其進行集中的額外輔導，對于他們存在的問題一一進行分析，找出相應的解決方法，同時安排那些學習好的同學來帶動他們，同學間互相交流、互相幫助，課堂氛圍更加融洽，學生學習的興趣也會越來越高。[8]

2.3 基于AR技術的課堂教學

相比于二維的抽象平面圖形，三維可視化圖形顯然更容易被學生們理解和接受。AR技術融合了現(xiàn)實和虛擬，能夠實現(xiàn)現(xiàn)實信息和虛擬信息之間的交互，并且能夠生成高精準的虛擬物體。課堂上老師運用AR技術教學，將各種抽象的三維圖形通過AR技術生成虛擬實體多角度的展示給學生，AR技術能夠和學生的各種感官相適應，讓學生身臨其境的感受各種圖形的奧秘。AR技術具有實時性的特征，可以實時的觀察圖形的演變過程，理解剖面圖、裝配圖、相貫線等一系列的構造。AR技術的實際動態(tài)演示，可以彌補學生空間想象力的不足，同時加強學生這方面識圖的能力。老師還可以拿出具體的實物模型配合AR技術給學生們進行展示，對比實體和虛體的圖形，啟發(fā)學生的發(fā)散性思維，啟發(fā)他們進一步的探索，讓學生對于教學課堂更加感興趣。[9]

2.4 理論與實踐相結合

學習機械制圖課程當然是為了最后的繪圖，無論是手工繪圖還是CAD繪圖，都有其重要的意義。學校應該安排相應的上機練習，讓學生熟悉CAD三維制圖，現(xiàn)在網(wǎng)上有很多關于機械繪圖軟件的教學，學生們可以自行在網(wǎng)上學習，了解更多的繪圖技巧。[10]將機械制圖和三維CAD的課程合并是十分有意義的，學生們可以更加系統(tǒng)的學習相關的知識然后運用于實踐，加深自己對于圖形繪制的認識。學?？梢远喟才乓恍┱n程設計作為檢驗學生學習成果的標準，例如減速器的設計、飛剪的設計，在進行課程設計的過程中，學生將自己所學的知識運用到繪圖作業(yè)中，在繪圖的同時檢驗自己所學知識的扎實度，手工繪制結束后還要進行計算機CAD繪圖，兼顧兩種不同的作圖方法，有利于學生知識和能力的提高。[11]為了與生產(chǎn)實際相結合，組織學生去工廠進行生產(chǎn)實習，讓學生在車間進行零件加工，加強學生的工作能力和實際操作能力，豐富教學的內(nèi)容，讓學生能夠更好的掌握知識。[12]同時這也可以讓學生們在工廠實習的過程中認識到自己的不足，欠缺哪一方面的能力，事后自己可以就不足的方面深入學習，向老師和工人師傅們請教經(jīng)驗，將自己培養(yǎng)為一名專業(yè)型的人才。[13]

2.5 完善考核體系 推動學生創(chuàng)新

學校應該改變現(xiàn)有的成績考核方式，不再只是將重點放在期末考試上，加入多元化的考核評價方式，側重學生多種學習能力的培養(yǎng)，[14]平時的手工繪圖，計算機繪圖工作還有與企業(yè)的實踐工作，這些都應該納入考核評價體系，讓平時考核成績的比重上升到總體的70%。成績考核體系的完善，能夠促使激發(fā)更多的學生的發(fā)散性思維，同時培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，鼓勵學生積極參加一些機械類的比賽項目有助于創(chuàng)新能力的提高，[15]比如三維CAD建模大賽、機械創(chuàng)新設計大賽，積極參與到這些比賽之中，可以不斷的活躍自己的思維，提出自己的奇思妙想，然后利用科學的方法將它實踐出來，在設計比賽之中可以讓自己所學知識得到升華。機械制圖的魅力就在于此，不斷的構思之中感受到學習給自己帶來的樂趣。

3 總結

總而言之，學習機械制圖時要明確學習目標，選擇合理的學習方式，做到課前預習，課間積極主動地參與到課程之中，通過小組模式和同學們還有老師多多交流。運用三維虛擬現(xiàn)實工具和實物模型對學生進行教學，解決學生遇到的抽象問題，培養(yǎng)學生的空間想象能力。熟練掌握CAD等三維繪圖軟件，在電腦上多進行圖形的繪制，加深自己對知識的理解。改變以往的考核方式，推動學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。理論和實踐相結合，安排學生進入工廠實習，提高學生的生產(chǎn)加工能力，不斷的激發(fā)學生創(chuàng)新學習的能力，發(fā)揮出學生的主體作用，提高學生對學習機械制圖課程的興趣。只有經(jīng)過這樣的改革，今后才能培養(yǎng)出有本領的大學生，可以解決各種實際問題，同時還能創(chuàng)新研究，響應國家對創(chuàng)新型人才的需求，為國家的未來貢獻自己的一份力。

基金項目：湖北省教學研究項目（2012218；2013221；2015234；2016230）；武漢科技大學教學研究項目（2013059）

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