《機(jī)械制圖》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

王紅閣 周前

摘要：針對(duì)目前普通本科“機(jī)械制圖”教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出為培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的需求，必須對(duì)“機(jī)械制圖”教學(xué)模式和內(nèi)容進(jìn)行全面改革并實(shí)踐，當(dāng)今隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為機(jī)械制圖理論和實(shí)踐教學(xué)改革提供了客觀條件，因此，“機(jī)械制圖”課程教學(xué)改革與實(shí)踐勢(shì)在必行。

Abstract： This paper analyzes the problems existing in the teaching of "mechanical drawing" for ordinary undergraduates， In order to cultivate compound， application-oriented and innovative high-quality talents， It is necessary to reform and practice the teaching mode and content of "mechanical drawing"，Nowadays， with the rapid development of computer technology，It provides objective conditions for the reform of mechanical drawing theory and practice teaching， Therefore， "mechanical drawing" course teaching reform and practice is imperative.

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖;教學(xué)模式;教學(xué)內(nèi)容;改革與實(shí)踐

Key words： mechanical drawing;teaching model;content of courses;reform and practice

中圖分類號(hào)：TH126-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）02-0224-02

0? 引言

《機(jī)械制圖》作為工科專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生繪制和閱讀工程圖樣、空間形象思維、解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力，是其他課程不可替代的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和繪圖軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的《機(jī)械制圖》課程授課模式面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，所以《機(jī)械制圖》教學(xué)改革與實(shí)踐必須沖破傳統(tǒng)觀念的束縛，改革必須要有新思路，注重創(chuàng)新，在當(dāng)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需要和科技高速發(fā)展下，要充分考慮學(xué)生的思維需求和教學(xué)內(nèi)容模式，基礎(chǔ)理論以應(yīng)用為目的，以必須、夠用為度，以掌握概念、突出應(yīng)用性、強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性、注重針對(duì)性，為教學(xué)重點(diǎn);精選教學(xué)內(nèi)容、圖例和測(cè)繪方法，體現(xiàn)我國(guó)高等應(yīng)用型本科制圖教學(xué)特色。所以，如何轉(zhuǎn)變教育觀念、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與模式，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)水平，是值得我們思考的問(wèn)題，為此，圍繞應(yīng)用型本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主要任務(wù)，從理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩方面進(jìn)行改革與實(shí)踐。

1? 理論教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題及其改革與實(shí)踐

1.1 理論教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題

通過(guò)近年來(lái)的抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的空間思維表達(dá)能力較差，主視圖或其他視圖投影關(guān)系分辨不清，導(dǎo)致作圖不規(guī)范，對(duì)零件圖和裝配圖所應(yīng)表達(dá)的內(nèi)容比較茫然，不能把零件圖所表達(dá)的內(nèi)容與裝配圖聯(lián)系起來(lái)，導(dǎo)致零件圖的結(jié)構(gòu)與裝配圖不一致，圖形表達(dá)不完整，在畢業(yè)方案設(shè)計(jì)時(shí)，有些學(xué)生無(wú)從下手，不知道怎么用草圖把方案表達(dá)出來(lái)，或者徒手繪制能力差，草圖表達(dá)不合理，導(dǎo)致后面的相關(guān)計(jì)算無(wú)法進(jìn)行，最后設(shè)計(jì)出來(lái)的東西不切合實(shí)際，最后學(xué)生繪圖變成抄圖，還有不少學(xué)生對(duì)螺紋連接、鍵、銷、齒輪、軸承、彈簧等標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的視圖表達(dá)沒(méi)有很好的理解練習(xí)，對(duì)一些特殊的規(guī)定畫法和簡(jiǎn)化畫法更是沒(méi)有主動(dòng)學(xué)習(xí)掌握，對(duì)零件的尺寸標(biāo)注，特別是尺寸公差和形位公差的標(biāo)注，存在重復(fù)、漏標(biāo)、書寫不規(guī)范等，裝配圖中的配合公差與零件圖上的尺寸公差和偏差對(duì)應(yīng)不起來(lái)等。

另外教學(xué)過(guò)程中大篇幅的講解圖解法求交點(diǎn)、交線、實(shí)長(zhǎng)、夾角、面真形等問(wèn)題，忽視學(xué)生的空間形象思維能力的培養(yǎng)。由于過(guò)分強(qiáng)調(diào)圖解法，后面的組合體體投影與形體構(gòu)思、機(jī)件常用表達(dá)方法等內(nèi)容講解時(shí)間短，學(xué)生不能建立較強(qiáng)的空間立體思維感。

另外，多媒體教學(xué)作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，在課堂教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。CAI課件圖文并茂、聲像結(jié)合，增加課程教學(xué)的生動(dòng)性、調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)減少教師的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短教學(xué)輔助時(shí)間。但有了課件后，多數(shù)教師在教學(xué)中過(guò)于依賴課件，甚至有的教師變成“放映員”，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課件。教師不能結(jié)合學(xué)生的實(shí)際思維授課，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式上過(guò)于老套呆板。因此，要想在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上取得更大的進(jìn)步，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法加以創(chuàng)新與改革。

1.2 理論教學(xué)內(nèi)容改革與實(shí)踐

為適應(yīng)現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)對(duì)制圖知識(shí)和工程實(shí)踐能力的需求。并針對(duì)本科培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行優(yōu)化改革。傳統(tǒng)制圖課程的內(nèi)容可分為四部分：①制圖基本知識(shí)和基本技能，雖然國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則多，但內(nèi)容簡(jiǎn)單，學(xué)生可以通過(guò)繪圖練習(xí)逐步掌握;②畫法幾何部分，一是應(yīng)該降低求做相貫線的難度，只需掌握相貫線的概念、畫法、圖線大致趨勢(shì)。因?yàn)檩^復(fù)雜的相貫線的求解作圖，在三維CAD繪圖系統(tǒng)是以數(shù)字模型定義形體，只要把相貫立體的形狀、大小和相對(duì)位置輸入后，計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)生成相貫線。所以畫法幾何的圖解部分應(yīng)該削減。二是換面法內(nèi)容可以略講，因三維CAD設(shè)計(jì)中，常常是以線、面、體的特殊位置來(lái)操作，然后再變換到原位置即可，但旋轉(zhuǎn)法和直角三角形法求真長(zhǎng)，實(shí)際工程中用到的比較多，可適當(dāng)詳解;③標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的表達(dá)方法，加強(qiáng)工程上最必需和常用的組合體投影視圖、剖視圖、斷面圖的講解，螺紋、鍵和銷、滾動(dòng)軸承等標(biāo)準(zhǔn)件的內(nèi)容可削減一部分，因大多CAD繪圖系統(tǒng)里提供標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)可供繪圖選用，而一些標(biāo)準(zhǔn)件的圖樣又僅僅是不表示投影關(guān)系的符號(hào)，學(xué)生們?cè)谡n外加強(qiáng)練習(xí)就能讀圖和繪圖;④機(jī)械制圖，沒(méi)有什么新的理論內(nèi)容，主要是根據(jù)前面所講理論表達(dá)方法，加強(qiáng)零件圖和裝配圖練習(xí)和實(shí)踐即可，所以調(diào)整內(nèi)容后，教學(xué)內(nèi)容就變得少而精，理論教學(xué)時(shí)間相對(duì)縮短，訓(xùn)練畫圖和讀圖能力的實(shí)踐時(shí)間可以相應(yīng)增多，不僅提高了學(xué)習(xí)效率，還有利于實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.3 理論教學(xué)模式改革與實(shí)踐

教學(xué)模式上我們嘗試把教學(xué)內(nèi)容重新優(yōu)化組合。一是將正投影與軸測(cè)投影相結(jié)合、立體投影與體與體的截交線和相貫線相結(jié)合、手工繪圖與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相結(jié)合、典型零件圖測(cè)繪和裝配圖測(cè)繪相結(jié)合，這樣對(duì)他們之間的相同點(diǎn)和差異點(diǎn)對(duì)比，更容易牢固掌握他們各自作圖理論的方式方法，優(yōu)化后的教學(xué)模式，使理論知識(shí)和動(dòng)手能力形成交叉式的網(wǎng)絡(luò)，從而使學(xué)生的思路更加有序開(kāi)闊，并能更好地掌握繪圖和讀圖能力。二是把三維CAD技術(shù)融入機(jī)械制圖教學(xué)，把實(shí)體造型和特征造型引入傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，加強(qiáng)對(duì)三維形體構(gòu)形的想象、分析和表達(dá)能力，同時(shí)也是對(duì)二維繪圖的一個(gè)鞏固透徹理解的過(guò)程，這樣更是對(duì)三維形體和二維圖形相互轉(zhuǎn)化能力的培養(yǎng)。從而加強(qiáng)工程意識(shí)的培養(yǎng)，以適應(yīng)高水平應(yīng)用型本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。

2? 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題及其改革與實(shí)踐

2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)是《機(jī)械制圖》教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅加深對(duì)課程基礎(chǔ)理論的理解和強(qiáng)化，也進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、思維能力、創(chuàng)新能力。但由于《機(jī)械制圖》課程通常是對(duì)大一年級(jí)的新生開(kāi)設(shè)，他們對(duì)大學(xué)的學(xué)習(xí)方式方法有待適應(yīng)，另外有的學(xué)生來(lái)自農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū)，可能就沒(méi)有見(jiàn)過(guò)計(jì)算機(jī)，所以學(xué)生們的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)差異較大。此外，由于AutoCAD課內(nèi)容多、涉及面廣，要使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握CAD繪圖能力，并不那么容易。在現(xiàn)實(shí)中，三維CAD實(shí)體造型軟件已在很多大中型企業(yè)和設(shè)計(jì)院廣泛應(yīng)用，而在制圖教學(xué)中，一般大學(xué)僅僅還在使用二維繪圖軟件，實(shí)體造型、特征造型軟件使用得較少，而教學(xué)實(shí)驗(yàn)的選題內(nèi)容還要以培養(yǎng)應(yīng)用型、實(shí)踐工程能力為目標(biāo)。所以總體看來(lái)，制圖教育與現(xiàn)實(shí)需求差距還是很大。所以如何加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)水平，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的主要內(nèi)容。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化

在學(xué)校的大力支持下，我們一方面建立計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)驗(yàn)室，可以同時(shí)保證一個(gè)專業(yè)的130位學(xué)生上機(jī)。另一方面增加計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，從最初的6學(xué)時(shí)增加到20學(xué)時(shí)，占本課程總學(xué)時(shí)的20%，內(nèi)容上，保留個(gè)別驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。比如驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)每人只給出“設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)”的題目，這樣學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)，就會(huì)獨(dú)立思考充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，同時(shí)實(shí)行手工繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖相結(jié)合，上機(jī)前每位學(xué)生先手工繪制出草圖，再上機(jī)繪制出正規(guī)圖樣，如果每位同學(xué)選題內(nèi)容及難度得當(dāng)，將有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

在測(cè)繪實(shí)驗(yàn)中，教師可以分給每組不同的裝置或部件，或者有條件的學(xué)生自行準(zhǔn)備實(shí)物部件，學(xué)生首先根據(jù)實(shí)物或模型，分組討論其作用、工作原理、零部件的裝配關(guān)系以及拆裝順序等，然后對(duì)部件或裝置進(jìn)行拆分，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)、用途，確定恰當(dāng)?shù)囊晥D表達(dá)方案，并徒手繪制出零件草圖、裝配示意圖等，上機(jī)操作時(shí)再利用Inventor軟件進(jìn)行三維建模，最后測(cè)繪出完整的零件圖樣。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到零件的工藝結(jié)構(gòu)與裝配之間的密切關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式優(yōu)化

在教學(xué)過(guò)程中，一方面采用啟發(fā)式教學(xué)與多媒體教學(xué)的有機(jī)結(jié)合模式。教師首先提出問(wèn)題，學(xué)生分組及時(shí)展開(kāi)討論，我們鼓勵(lì)學(xué)生大膽地多方位分析問(wèn)題，并提出自己的意見(jiàn)和建議，教師再根據(jù)學(xué)生的建議，提出問(wèn)題的懸念，激發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的研究興趣。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，可先讓學(xué)生進(jìn)行大致的構(gòu)思，徒手測(cè)繪出軸測(cè)圖，再用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模、屏顯和交互修改。教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用三維實(shí)體軟件，將零部件以實(shí)體形式展現(xiàn)出來(lái)，使原本抽象、枯燥的制圖變得生動(dòng)、有趣;另一方面采用項(xiàng)目教學(xué)法，教師先以完成某一具體項(xiàng)目為目標(biāo)，構(gòu)建項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容體系，學(xué)生以小組為單位按要求完成項(xiàng)目任務(wù)。比如在裝配體項(xiàng)目中，各組學(xué)生首先根據(jù)給定的裝配圖拆畫出零件圖，每個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)2-4個(gè)零件圖測(cè)繪和三維實(shí)體造型，然后再將所有零件模型組合在一起，進(jìn)行裝配，生成完整的裝配圖。在具體繪制零件圖和標(biāo)注尺寸時(shí)，小組各成員要注意互相交流及時(shí)溝通，以避免由于零件尺寸標(biāo)注錯(cuò)誤而造成后續(xù)裝配圖環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題。顯然，項(xiàng)目化教學(xué)不僅增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，而且培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力。

3? 結(jié)語(yǔ)

在《機(jī)械制圖》課程教學(xué)中，我們及時(shí)轉(zhuǎn)變教育觀念，充分發(fā)揮課堂教學(xué)優(yōu)勢(shì)，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)優(yōu)化改革與實(shí)踐，能夠有效提高學(xué)生的主觀學(xué)習(xí)能動(dòng)性、團(tuán)隊(duì)合作能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)三年多的教學(xué)實(shí)踐，師生普遍反應(yīng)教學(xué)效果良好。

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