“融合式教學(xué)、以學(xué)生為中心”的機(jī)械制圖課程教學(xué)診改

童念慈

（武漢光谷職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢430070）

1 高職機(jī)電類專業(yè)《機(jī)械制圖》課程教學(xué)目標(biāo)

機(jī)械制圖課程是高職機(jī)電一體化專業(yè)的基礎(chǔ)課，也是工課專業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，教學(xué)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力和繪圖技能，訓(xùn)練學(xué)生“照物畫圖”和“依圖想物”兩大技能。筆者承擔(dān)所在學(xué)校大一《機(jī)械制圖》課程，以及制定課程標(biāo)準(zhǔn)的工作。該課程總共72節(jié)課時，從18級機(jī)電一體化專業(yè)的課程教學(xué)來看，整體教學(xué)目標(biāo)達(dá)成，學(xué)生看三維畫二維，“照物畫圖”的技能基本達(dá)到，但“依圖想物”是難點，學(xué)生難學(xué)，教師難以檢測學(xué)生想象力。如何提高依圖想物能力，還需要老師在教學(xué)上去思考診斷。

2 教學(xué)案例中的難點：簡單組合體的學(xué)習(xí)

學(xué)生學(xué)習(xí)到第二個模塊：投影基礎(chǔ)到第三個模塊：組合體的過程，學(xué)習(xí)的對象會從基本形體：柱、錐、球過渡到簡單組合體。簡單組合體是怎樣形成的呢？疊加、切割、穿孔。學(xué)生的思維也跟著從單一立體到簡單組合立體，只看單一立體到組合體的軸測圖或者三維視圖，理解其結(jié)構(gòu)的變化對學(xué)生來說沒有難度。但此處并不是教學(xué)目標(biāo)。第一層教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該是簡單組合體的三視圖畫法，畫出簡單組合體三視圖，再觀察不同組合體三視圖的細(xì)微區(qū)別處，目標(biāo)是繼續(xù)訓(xùn)練學(xué)生從三維到二維的讀圖技能。從實施教學(xué)的過程來看，學(xué)習(xí)到組合體這一章，配套的大部分練習(xí)圖都是在無對應(yīng)立體圖輔助參考的情況下補(bǔ)畫三視圖的所缺圖線，然而學(xué)生此時還完全沒有足夠的讀組合體圖三視圖的能力以及繪圖能力，簡單組合體三視圖繪圖環(huán)節(jié)的訓(xùn)練習(xí)題是非常缺乏的。組合體這一章所有的練習(xí)題對當(dāng)前的學(xué)習(xí)者都是難度偏大的。筆者建議在進(jìn)入組合體學(xué)習(xí)時，同步加入相應(yīng)的繪圖練習(xí)和對應(yīng)讀圖學(xué)習(xí)，而不是直接補(bǔ)畫缺漏線條。

如相鄰表面連接關(guān)系的學(xué)習(xí)中，典型的平面：共面或不共面的例子。從立體圖上看是以上兩個立體很容易區(qū)別。但從投影三視圖逆推想像立體，對當(dāng)前學(xué)生來說是個讀圖的教學(xué)難點，不容易突破。而且還要找到它們對應(yīng)立體的區(qū)別，這又是一個難點。

兩個物體對應(yīng)三視圖中的主俯視圖如圖1左右所示：

圖1 共面組合體與不共面組合體的三視圖

3 突破讀圖教學(xué)難點的策略

怎樣判斷學(xué)生能夠從以上視圖區(qū)別這兩個簡單組合體？①直接問答，效果不佳，語言描述往往不夠直觀。而且高職學(xué)生層次在語言描述這個環(huán)節(jié)往表現(xiàn)不佳，所以不是好的檢測學(xué)習(xí)效果方法。②讓學(xué)生畫出他判斷的組合體形狀，這是一個可以用于檢測是否學(xué)會的方法，但是需要學(xué)生已經(jīng)掌握軸測圖的畫法。而軸測圖一般是在三視圖學(xué)習(xí)完成后才開始學(xué)習(xí)，且手工繪圖占用時間比較多，不太適當(dāng)用作課堂教學(xué)檢測手段。筆者建議在這一步可以考慮采用autocad軟件中三維實體建模的功能輔助學(xué)習(xí)讀圖。

輔助繪圖軟件AUTOCAD，三維繪圖軟件PRO/E以及solidworks都是在后續(xù)課程中會安排學(xué)習(xí)的單獨(dú)上機(jī)實訓(xùn)課程，一般來說，人才培養(yǎng)方案中將這些工具繪圖軟件課程定義為學(xué)生必備技能課，按照教學(xué)學(xué)期安排，一門學(xué)完接著學(xué)習(xí)下一門，可否在機(jī)械制圖過程中進(jìn)行教學(xué)？據(jù)調(diào)查，在本科教學(xué)中，已有此嘗試。例如同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)等院?！稒C(jī)械制圖》編寫組何銘新等主編的《機(jī)械制圖》第7版從第二章就開始介紹Autocad基礎(chǔ)，之后每一章最后一節(jié)都是對應(yīng)前幾節(jié)知識點由aotucad軟件繪圖的操作技能。這種方式實施教學(xué)，實際上是將《機(jī)械制圖》和《AUTOCAD實訓(xùn)》這兩門課合二為一，但這種融合，仍然是一種簡單的疊加，相當(dāng)于上一節(jié)手工繪圖，再上一節(jié)軟件繪圖。對于照物畫圖的教學(xué)目的，兩門課合二為一或者不合分開上，效果區(qū)別不大。

在教學(xué)中筆者認(rèn)為可以更好的融合軟件繪圖工具，為達(dá)到“依圖想物”這個更高階的目標(biāo)，融合穿插到前導(dǎo)學(xué)科，以及貫穿后續(xù)學(xué)科都是值得教師認(rèn)真布局思考的。工具重在使用，以科目的名義隔離出來或者疊加在一起，都是有局限性的。教師首先要主導(dǎo)教學(xué)的大局和細(xì)節(jié)，哪里要用軟件，或者是只要會用就可以，還是可以用到刀刃上幫助自己達(dá)到一些項目目標(biāo)，需要教師來規(guī)劃實施。

本次建議中，需要使用的是簡單的三維建模功能，簡單三維建模功能繪圖效率大大高于手工繪制軸測圖，用于檢驗教學(xué)，很適合。另外，簡單三維建模功能用以上三種軟件皆可實現(xiàn)。三維繪圖軟件PRO/E以及solidworks在三維建模方面更加強(qiáng)大，易用性更好。但這里所舉例的課程學(xué)習(xí)知識點還是比較基礎(chǔ)的簡單組合體，就以比較普及的AUTOCAD軟件為例來進(jìn)行軟件輔助學(xué)習(xí)的說明。

一般來說，一些教學(xué)有鉆研精神的教師會用這些軟件來制作一些圖形圖片輔助機(jī)械制圖教學(xué)，但這仍然是限制在“教”這個層面。而學(xué)生自己檢測，才是以學(xué)生為中心。所以從這個層面提出，讓學(xué)生用軟件。教會簡單基本建模方法只需要2個學(xué)時，然后讓他們根據(jù)看到的三視圖，建模出他們心中想象的立體圖，用來讓學(xué)生自檢想象力。學(xué)生即能練習(xí)到一種計算機(jī)輔助軟件的功能，又能不是為了畫而畫，能使用工具反哺自己，此多重意義遠(yuǎn)大于學(xué)一種刻板的技能。

4 AUTOCAD三維建模具體操作

使用繪制二維線框、拉伸、差集等命令得到組合體底座，繼續(xù)使用，二維多段線、拉伸、疊加、多段線、旋轉(zhuǎn)、差集命令得到圖2。

圖2 autocad軟件三維建模組合體

圖3 steeringwheel控制盤

通過自己制作二維三視圖對應(yīng)的三維實體軸測圖，動態(tài)觀察，不同學(xué)生之間橫向?qū)Ρ壤L制結(jié)果，可以將腦海中的想象力具象化，明顯看到學(xué)生想象力大不同，在共面這個問題上掌握的情況也不同。體現(xiàn)出不同學(xué)習(xí)效果和差異性。教師則可以有針對性的進(jìn)行差異化訓(xùn)練。軟件使用是工具，命令熟練使用則效率會提高，初次使用軟件有個學(xué)習(xí)熟悉的過程，可能會花費(fèi)時間較久，但是之后的案例再次使用工具，就會越來越快。使用軟件界面上的steeringwheel控制盤可以按住鼠標(biāo)動態(tài)360度觀察立體圖形，從任何有利位置觀察模型，如圖3所示。如果使用PRO/E軟件表現(xiàn)三維實體會更加方便實用，但本文僅舉例說明，在教學(xué)改革的實施上對工具軟件可以選擇。只要方便使用就行。

5 結(jié)語

照物畫圖是基本，依圖想物是高級技能。提高學(xué)生依圖想物的能力首先應(yīng)該堅持讀三視圖，然后將二維重現(xiàn)為三維的訓(xùn)練。讀三視圖能力的訓(xùn)練要從易到難，循序漸進(jìn)。從第二章投影基礎(chǔ)開始，就要不間斷貫穿始終?？己藢W(xué)生腦海中空間想象力，應(yīng)該借助有利工具，充分利用現(xiàn)有工具。

此外課時不夠的問題應(yīng)該引起注意。因為機(jī)械制圖這門課普遍定位為專業(yè)基礎(chǔ)課，機(jī)械制圖越來越被當(dāng)作傳統(tǒng)課程對待，教學(xué)策略制定者有時核心課不斷加大設(shè)備投入，另一方面卻逐漸輕視基礎(chǔ)課。在教學(xué)定位上輕視了基礎(chǔ)課的角色卻不應(yīng)該?；A(chǔ)的重要性并不比核心差。基礎(chǔ)是基本功，更要練好。“三板斧練好”才能往高級發(fā)展。筆者與多位企業(yè)負(fù)責(zé)人交流經(jīng)常聽到這樣的聲音，對大學(xué)這幾年學(xué)生的制圖能力感覺水平在下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到企業(yè)要求。作為教育工作者，應(yīng)重視制圖教學(xué)質(zhì)量下滑的問題。高職整體學(xué)習(xí)時間少于本科四年，也導(dǎo)致課程課時難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)要求。這是需要從人才培養(yǎng)方案到教學(xué)實施都需要重點改革討論的問題。

另外工作中用到圖的和教學(xué)中訓(xùn)練圖不一樣，教學(xué)更多的是畫法和投影關(guān)系，工作要用的圖強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確表達(dá)每個特征的形位尺寸。在學(xué)校難以接觸到企業(yè)真實圖紙，企業(yè)圖紙往往要求保密，所以校企合作是一個解決問題的途徑。