淺析國(guó)外工程圖學(xué)教學(xué)發(fā)展?fàn)顩r及對(duì)我國(guó)機(jī)械制圖教學(xué)的一些啟示

高朋，胡云堂，卓越，胡孔剛，孫國(guó)棟

（1.九江學(xué)院機(jī)械與智能制造學(xué)院；2.九江學(xué)院圖書館；3.九江學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西 九江 332005）

機(jī)械制圖是高等工科院校機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課，既有理論性又有很強(qiáng)的實(shí)踐性。國(guó)外高校機(jī)械制圖教學(xué)發(fā)展較早，距今已有200多年，機(jī)械制圖的理論與技術(shù)較成熟，將機(jī)械制圖理論、計(jì)算機(jī)繪圖和機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)合較好。此外，國(guó)外高校應(yīng)用慕課等在線教學(xué)方法較早，并且結(jié)合了OBE、CDIO等先進(jìn)的教學(xué)理論。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及在線教學(xué)的快速發(fā)展，我國(guó)高校機(jī)械制圖教學(xué)也有了較大的進(jìn)步，多數(shù)高校采用了線上線下混合式教學(xué)方法，并將OBE、CDIO等教學(xué)理論應(yīng)用到機(jī)械制圖教學(xué)中。最近十幾年，我國(guó)機(jī)械制圖教學(xué)發(fā)展較快，取得了較好的成果。機(jī)械制圖課程實(shí)踐性要求較高，理論與實(shí)踐結(jié)合緊密。盡管國(guó)內(nèi)一些高校在機(jī)械制圖的教學(xué)改革方面取得了一定的成績(jī)，但是仍存在實(shí)踐教學(xué)方面的欠缺，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，沒有很好地將項(xiàng)目設(shè)計(jì)、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)融合到機(jī)械制圖教學(xué)體系里。本文根據(jù)國(guó)外機(jī)械制圖教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)械制圖教學(xué)的狀況，指出我國(guó)今后機(jī)械制圖教學(xué)的發(fā)展方向，對(duì)我國(guó)機(jī)械制圖的教學(xué)改革起到一定的參考作用。

1 國(guó)外機(jī)械制圖的教學(xué)內(nèi)容

美國(guó)的許多高校與企業(yè)聯(lián)系緊密，機(jī)械制圖的教育強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的實(shí)用性。對(duì)徒手繪圖能力、計(jì)算機(jī)繪圖能力和和機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力等要求較高。在研究型大學(xué)的機(jī)械制圖教學(xué)中，大多包含項(xiàng)目設(shè)計(jì)的訓(xùn)練內(nèi)容，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了研究性訓(xùn)練。機(jī)械制圖的教學(xué)主要從三維設(shè)計(jì)開始，圍繞機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造加工的主題，從三維構(gòu)形出發(fā)，向二維的視圖進(jìn)行輻射，在設(shè)計(jì)和加工過程中強(qiáng)調(diào)多種表達(dá)方式的應(yīng)用。重視三維構(gòu)形并將其融入制圖的整個(gè)教學(xué)過程是美國(guó)圖學(xué)教育的精髓所在。與此同時(shí)，美國(guó)很多大學(xué)非常強(qiáng)調(diào)徒手繪圖能力的培養(yǎng)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在提高空間想象力和視覺方面，有時(shí)徒手繪圖的效果比計(jì)算機(jī)三維造型效果更好。

英國(guó)高校重視三維造型軟件與在線教學(xué)相結(jié)合，也強(qiáng)調(diào)徒手繪圖的能力培養(yǎng)。英國(guó)CBE采用了“自我培訓(xùn)評(píng)估系統(tǒng)”的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中，教師主要是知識(shí)的指導(dǎo)者、咨詢者。學(xué)生不再是被動(dòng)地接受知識(shí)，而是主動(dòng)地獲取自己需要的知識(shí)，重視學(xué)生對(duì)知識(shí)反饋能力的培養(yǎng)。

日本高校機(jī)械制圖的教育重視和企業(yè)相結(jié)合，注重課程內(nèi)容與機(jī)械設(shè)計(jì)相融合。機(jī)械制圖課程教學(xué)內(nèi)容與我國(guó)相近，刪減了圖解空間幾何問題的相關(guān)內(nèi)容，更注重形象思維的訓(xùn)練。

德國(guó)高校機(jī)械制圖的內(nèi)容主要來自企業(yè)，學(xué)生有大量的接觸實(shí)際和動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。德國(guó)“雙元制”教學(xué)的核心是“以校本培訓(xùn)為調(diào)節(jié)，以企業(yè)培訓(xùn)為主體”。在教學(xué)中根據(jù)企業(yè)的需求，“雙元制”教學(xué)把三維建模技術(shù)融入機(jī)械制圖教學(xué)中。充分利用三維軟件的特點(diǎn)建立零件的三維實(shí)體，然后將二維圖和三維實(shí)體緊密地聯(lián)系起來，可以顯著提高學(xué)生的空間想象力，也可以提高二維圖和三維實(shí)體相互轉(zhuǎn)化的能力。

澳大利亞高校以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)在線教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合的重要性。類似機(jī)械制圖的課程內(nèi)容包括工程制圖、計(jì)算機(jī)輔助繪圖、設(shè)計(jì)和制造三部分，這三部分內(nèi)容不是獨(dú)立的，而是作為一個(gè)相互融合的整體進(jìn)行教學(xué)。

2 國(guó)外機(jī)械制圖的教學(xué)方法及形式

美國(guó)高校的教學(xué)方法突出課程學(xué)習(xí)的實(shí)踐性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。教師在課堂上僅講解重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，三維造型技術(shù)等主要內(nèi)容要求學(xué)生自學(xué)完成。學(xué)生不僅通過上課和課下自學(xué)獲取機(jī)械制圖的知識(shí)，而且主要通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，很好地將項(xiàng)目設(shè)計(jì)貫穿于學(xué)習(xí)中。通過在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的實(shí)踐學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠熟練掌握三維造型技術(shù)、機(jī)械圖紙繪制、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、標(biāo)注等內(nèi)容，最后用學(xué)生設(shè)計(jì)的圖紙加工零件，這樣可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

日本高校機(jī)械制圖的教學(xué)非常注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和對(duì)技能的掌握。日本采用的是第三角投影法，通常將機(jī)械制圖課程分為基礎(chǔ)機(jī)械制圖、CAD制圖和設(shè)計(jì)制圖三部分內(nèi)容，并合理地安排在大學(xué)的不同學(xué)期內(nèi)進(jìn)行。機(jī)械制圖課程一般安排在第3學(xué)期開始，在機(jī)械入門課程和金工實(shí)習(xí)后進(jìn)行。這樣做可以在學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)及加工方法初步掌握后，有利于后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。機(jī)械制圖的課程安排較合理，能夠保證學(xué)生在大學(xué)期間有不間斷的繪圖訓(xùn)練，從而使繪圖及設(shè)計(jì)能力不斷提高，教學(xué)實(shí)效更好。

英國(guó)高校在機(jī)械制圖的教學(xué)中同時(shí)應(yīng)用了第一角和第三角投影方法，并將兩種投影方法放在一起學(xué)習(xí)。使學(xué)生可以掌握第三角投影圖和第一角投影圖的繪圖方法，做到和國(guó)際接軌。在教學(xué)過程中，對(duì)工程上實(shí)用性較強(qiáng)的展開圖進(jìn)行了較深入的講解，可以提高學(xué)生解決工程實(shí)踐問題的能力，同時(shí)滿足工程技術(shù)交流的需要。此外，在教學(xué)過程中靈活運(yùn)用啟發(fā)式、討論式等手段，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力和綜合分析技能。英國(guó)教育部對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，重視教師在授課時(shí)所采用的教學(xué)方法和手段，并制定了考核方法。

澳大利亞高校機(jī)械制圖課一般是在大一下學(xué)期開設(shè)的。采用的是第三角投影法，注重讓學(xué)生掌握解決實(shí)際工程問題的能力。在學(xué)習(xí)機(jī)械制圖課程前，先讓學(xué)生到車間體驗(yàn)實(shí)踐中存在的問題，在具有一定的認(rèn)知和實(shí)踐基礎(chǔ)后，再參加機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)。在機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)中，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)融入教學(xué)中，通過分組設(shè)計(jì)三維產(chǎn)品模型，可以激勵(lì)組內(nèi)各個(gè)成員的參與熱情。此外，注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的鍛煉，學(xué)生練習(xí)和老師授課的比例遠(yuǎn)大于1:1，比如，臥龍崗大學(xué)的比例達(dá)到了6:1。通過大量的練習(xí)，理論聯(lián)系實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的繪圖、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。

德國(guó)高校機(jī)械制圖的教學(xué)主要與企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)合，采用的是第三角投影法，主要的教學(xué)方法有項(xiàng)目式教學(xué)、分組討論教學(xué)方法。這是德國(guó)雙元制高校普遍采用的教學(xué)方法。通過企業(yè)提供的項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)，在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來，有效地發(fā)掘?qū)W生的設(shè)計(jì)、創(chuàng)造潛能，提高解決實(shí)際問題的能力。

3 國(guó)外機(jī)械制圖的教學(xué)手段

在美國(guó)大學(xué)機(jī)械制圖教學(xué)中，教師針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，常常使用不同的教學(xué)媒介，將計(jì)算機(jī)、白板、膠片投影儀、多媒體、黑板、實(shí)物模型等綜合起來應(yīng)用。只有在講解重要的內(nèi)容時(shí)，教師才采用PPT課件的形式進(jìn)行講課。線上建立的課程網(wǎng)站有內(nèi)容豐富的學(xué)習(xí)輔助資料，可以方便學(xué)生自學(xué)，有效地提高了學(xué)習(xí)效率。

在教學(xué)手段上，英國(guó)CBE教學(xué)模式綜合運(yùn)用了演示法、練習(xí)法、討論法、模擬法等個(gè)性化教學(xué)方法，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過這些教學(xué)手段，使學(xué)生的工程實(shí)踐能力得到鍛煉，心理素質(zhì)和綜合技術(shù)能力都得到了提高。

日本高校機(jī)械制圖任課教師通常由機(jī)械設(shè)計(jì)、金工實(shí)習(xí)、機(jī)械制造等專業(yè)課的教師擔(dān)任。由于這些老師具有豐富的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后續(xù)專業(yè)課程又很了解，因此，在教學(xué)過程中能恰當(dāng)?shù)貙⒆约旱目蒲谐晒葍?nèi)容穿插在教學(xué)中。在教學(xué)中采用光學(xué)投影儀和黑板教學(xué)的方法較多，采用CAI課件的方法較少。教師講課以教材的內(nèi)容為主，也會(huì)根據(jù)講授的內(nèi)容，結(jié)合設(shè)計(jì)、加工、材料等相關(guān)知識(shí)，對(duì)教材進(jìn)行補(bǔ)充。

4 國(guó)外機(jī)械制圖的成績(jī)?cè)u(píng)定

美國(guó)高校機(jī)械制圖課程的總評(píng)成績(jī)一般由出勤率、作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和期末考試來綜合評(píng)定。課程的期末考試一般是參加三維軟件官方組織的助理工程師證書考試，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成三維軟件官方網(wǎng)站的隨機(jī)題目，包括三維實(shí)體建模、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程等。

英國(guó)BTEC教學(xué)模式以學(xué)生掌握的能力為主進(jìn)行考核，通過課業(yè)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)考核學(xué)生制圖知識(shí)運(yùn)用、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和實(shí)踐的能力。課業(yè)設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生可以根據(jù)課業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)先自評(píng)，再由任課教師進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師在評(píng)價(jià)過程中指出學(xué)生評(píng)價(jià)不完善的地方，最終和學(xué)生達(dá)成共識(shí)后由教師給出評(píng)定的等級(jí)和所獲得的學(xué)分。

澳大利亞高校機(jī)械制圖的考核包括理論水平和實(shí)踐能力兩部分的考核。對(duì)理論的考核要求比較低，主要通過提交徒手繪圖作業(yè)、計(jì)算機(jī)三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型來體現(xiàn)。對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的考核嚴(yán)格，成績(jī)不合格必須繼續(xù)學(xué)習(xí)，直到成績(jī)合格。

5 國(guó)外機(jī)械制圖的教材特色

美國(guó)的制圖教材內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)。圍繞機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)講解工程圖紙的表達(dá)方式，主要內(nèi)容有工程幾何、三維實(shí)體造型、徒手繪圖、正投影的三視圖、斜視圖、剖視圖、軸測(cè)圖、透視圖、零件圖、裝配圖、尺寸與公差、工程設(shè)計(jì)過程。教材不僅是讓讀者學(xué)會(huì)如何繪制圖紙，而且強(qiáng)調(diào)在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程中起到的技術(shù)交流的作用。美國(guó)的制圖教材涉及工程圖學(xué)的各個(gè)分支和學(xué)科領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)與各學(xué)科領(lǐng)域的相互交叉融合，十分注重學(xué)科領(lǐng)域的前沿性，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐結(jié)合的重要性。

英國(guó)工程制圖教材以實(shí)用性為主，刪減了大量理論的內(nèi)容，加強(qiáng)了工程實(shí)用性的內(nèi)容。教材不僅刪除了畫法幾何的內(nèi)容，平面立體、曲面立體、截交線、相貫線的內(nèi)容也削減了許多。教材由簡(jiǎn)單的幾何體開始介紹，再到復(fù)雜的組合體部分。不單獨(dú)講解點(diǎn)、線、面及簡(jiǎn)單幾何體的投影規(guī)律及特性，而是將這些知識(shí)點(diǎn)融合到形體的投影中介紹。重視徒手繪圖的知識(shí)點(diǎn)講解，詳細(xì)地介紹了各種軸測(cè)圖的徒手畫法。對(duì)工程中常見的實(shí)用性較強(qiáng)的展開圖也進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

日本的制圖教材重視應(yīng)用性、廣泛性和時(shí)代性的統(tǒng)一。教材結(jié)構(gòu)緊湊，理論知識(shí)的內(nèi)容闡述較少，制圖理論與機(jī)械設(shè)計(jì)、加工的結(jié)合和關(guān)聯(lián)方面闡述較多，是教材的側(cè)重點(diǎn)。教材中的圖例簡(jiǎn)單易懂，要求學(xué)生熟練掌握國(guó)標(biāo)規(guī)定的表達(dá)方法。在教材各個(gè)章節(jié)末有一些練習(xí)題，一般沒有專門的習(xí)題集。日本機(jī)械制圖教材一直將“設(shè)計(jì)制圖”的思想貫穿于制圖的理論學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練中，為日本制造業(yè)輸送了高質(zhì)量的機(jī)械設(shè)計(jì)人才。

澳大利亞工程圖學(xué)教材一般包括工程制圖、計(jì)算機(jī)繪圖的內(nèi)容，同時(shí)又融入了機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容。制圖的教材相對(duì)教學(xué)內(nèi)容來說更詳細(xì)和全面。正規(guī)的制圖教材比較昂貴，但是學(xué)校可以提供給學(xué)生每次課程的講義材料，在課程網(wǎng)站上注冊(cè)的學(xué)生可以下載和學(xué)習(xí)。

6 對(duì)我國(guó)機(jī)械制圖教學(xué)的一些啟示

通過對(duì)國(guó)外工程圖學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r研究發(fā)現(xiàn)：國(guó)外先進(jìn)高校的圖學(xué)教育多以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為中心，以三維造型設(shè)計(jì)為教學(xué)核心，注重培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力。此外，圖學(xué)教育與工程實(shí)際項(xiàng)目和企業(yè)需求相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、實(shí)際動(dòng)手能力和表達(dá)能力。其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方法及教材建設(shè)對(duì)我國(guó)的機(jī)械制圖課程教學(xué)改革有一定的借鑒作用。

（1）重新整合機(jī)械制圖的教學(xué)內(nèi)容。將機(jī)械制圖的理論知識(shí)和計(jì)算機(jī)繪圖融合到一起，研究三維建模軟件與二維設(shè)計(jì)軟件CAD、傳統(tǒng)制圖理論知識(shí)相結(jié)合的教學(xué)模式。恰當(dāng)?shù)貙⒅茍D三維設(shè)計(jì)軟件貫穿于整個(gè)機(jī)械制圖課程教學(xué)中，增加學(xué)生的空間想象力和理解能力。

（2）應(yīng)用CDIO理論采用項(xiàng)目設(shè)計(jì)的教學(xué)方法。在機(jī)械制圖的教學(xué)大綱中適當(dāng)引入基本的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容，通過校企合作引入實(shí)際的工程案例進(jìn)行教學(xué)，將制圖的理論知識(shí)與工程設(shè)計(jì)思維相結(jié)合，使學(xué)生明確認(rèn)識(shí)企業(yè)的實(shí)際要求，最終培養(yǎng)企業(yè)需求的工程設(shè)計(jì)人才。

（3）建立線上教學(xué)、線下教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相融合的新教學(xué)模式。充分利用我國(guó)目前線上教學(xué)取得的成績(jī)，利用線上優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和高校的自建課程，合理地將慕課、超星學(xué)習(xí)通等線上教學(xué)和線下傳統(tǒng)制圖教學(xué)方法相結(jié)合，適當(dāng)改變傳統(tǒng)機(jī)械制圖課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率。

（4）適當(dāng)增加徒手繪圖的課時(shí)，減少尺規(guī)繪圖的課時(shí)。徒手繪圖在培養(yǎng)學(xué)生的圖形表達(dá)能力、空間想象力和構(gòu)思能力方面，起到重要的作用。尤其是在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)人員可以方便地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，也可以起到捕捉設(shè)計(jì)思路的作用。

（5）將機(jī)械制圖技能競(jìng)賽融入課程教學(xué)中。在講解機(jī)械制圖理論知識(shí)時(shí)，在學(xué)校繪圖室舉辦徒手繪圖及尺規(guī)繪圖比賽。在講解二維、三維計(jì)算機(jī)軟件時(shí)，在計(jì)算機(jī)房舉辦二維、三維設(shè)計(jì)大賽。將全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)及機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的案例融入課程，通過介紹這些比賽作品，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并組織學(xué)生參加全國(guó)先進(jìn)成圖及機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽。這樣可以開闊學(xué)生的視野，使學(xué)生不局限于課程內(nèi)容，更好地學(xué)習(xí)和掌握制圖知識(shí)。

（6）編寫新形態(tài)機(jī)械制圖教材。教材建設(shè)應(yīng)圍繞三維造型設(shè)計(jì)、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)講解工程圖的表達(dá)知識(shí)，適當(dāng)刪減畫法幾何的內(nèi)容，增加徒手繪圖的內(nèi)容比例，將一些基本的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)加入教材中。此外，適當(dāng)?shù)貙⒂?jì)算機(jī)繪圖的知識(shí)點(diǎn)融入教材里，采用項(xiàng)目教學(xué)法將三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)貫穿于教材的章節(jié)中。將二維碼和AR技術(shù)應(yīng)用到教材建設(shè)中，通過手機(jī)掃描觀看動(dòng)態(tài)的立體圖或視頻講解，發(fā)揮新形態(tài)教材的作用。