基于閥芯設(shè)計(jì)《畫法幾何與機(jī)械制圖》課程教學(xué)創(chuàng)新

蘇曉珍 解文辰 燕浩 張晨

摘要：針對(duì)教學(xué)中課堂抬頭率低、知識(shí)工程應(yīng)用不明確和課后不會(huì)學(xué)習(xí)與思考這三大“痛點(diǎn)”。本文進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新，提出了“一次課解決一個(gè)工程問題”的中心思想，通過“提出工程問題+學(xué)習(xí)解決辦法+解決工程案例的3個(gè)+”模式進(jìn)行教案設(shè)計(jì)，以閥芯設(shè)計(jì)工藝流程開展課程設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，教學(xué)改革創(chuàng)新效果顯著，主要體現(xiàn)在掛科率降低，抬頭率升高。學(xué)到的知識(shí)、能力得到綜合運(yùn)用，學(xué)生多次參加比賽，并取得優(yōu)異成績(jī)。

關(guān)鍵詞：閥芯設(shè)計(jì);教學(xué)創(chuàng)新;畫法幾何;機(jī)械制圖

中圖分類號(hào)：TH311 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0240-02

0 ?引言

“十四五規(guī)劃”的到來，預(yù)示著中國(guó)工業(yè)的崛起更加快速，作為機(jī)械設(shè)計(jì)的教育者，以培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的技術(shù)應(yīng)用能力為核心邁向轉(zhuǎn)型的道路，課程實(shí)踐教學(xué)改革也就成為了重點(diǎn)[1-2]。

《畫法幾何與機(jī)械制圖》是一門研究如何繪制與閱讀機(jī)械工程圖樣的學(xué)科。通過研究三維形狀與二維圖形之間的一一映射規(guī)律，進(jìn)行工程圖樣的畫圖、看圖實(shí)踐。旨在培養(yǎng)空間想象能力和空間思維能力，以及分析問題及解決問題的能力[3]。培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和使命感，養(yǎng)成嚴(yán)格遵守各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。該課程是高等院校工程類專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，也對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)有著承上啟下的作用，大學(xué)學(xué)習(xí)過程中具有重要的地位。因此課程的教學(xué)創(chuàng)新有較深的實(shí)踐意義[4]。

本文內(nèi)燃機(jī)用閥芯為例，對(duì)閥芯的設(shè)計(jì)、繪制圖形、加工工藝、成品展示為主要內(nèi)容開展教學(xué)設(shè)計(jì)。本著理論學(xué)習(xí)為核心，工程應(yīng)用為導(dǎo)向的目的建設(shè)課程，一次課程中及學(xué)習(xí)了理論知識(shí)，又對(duì)閥芯設(shè)計(jì)的全過程進(jìn)行了掌握。

1 ?目前存在的“痛點(diǎn)”

本課程多于工程類專業(yè)大一第一學(xué)期開設(shè)，對(duì)于剛從高中畢業(yè)的同學(xué)而言，大學(xué)這種教學(xué)速度快，信息量大，知識(shí)點(diǎn)多的教學(xué)方式的適應(yīng)還需要時(shí)間，具體“痛點(diǎn)”表現(xiàn)如下：①手機(jī)的吸引力大，上課時(shí)低頭一族蔓延開來。大學(xué)生手機(jī)是標(biāo)配，上課過程中對(duì)手機(jī)的管控沒有明文規(guī)定，限制學(xué)生使用手機(jī)也是心有余而力不足，老師在上講課，學(xué)生在下玩手機(jī)的現(xiàn)象層出不窮。②未來職業(yè)還未規(guī)劃，課程的工程應(yīng)用不明確。剛從高中的重壓下解放，同學(xué)們都在放松，幾乎沒人會(huì)考慮以后的生活和工作，認(rèn)為還很遙遠(yuǎn)，課堂上的理論知識(shí)覺得沒有用處。③沉浸于多媒體的新奇中，忽略了對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)與思考。

2 ?以設(shè)計(jì)閥芯為目的教學(xué)創(chuàng)新思路

課程創(chuàng)新改革解決抬頭率是關(guān)鍵，學(xué)生頭抬起來，思維動(dòng)活起來才能談教學(xué)效果。而解決抬頭率需要多管齊下：

①精心設(shè)計(jì)教案，提出問題、分析問題、解決問題，以問題為主線，以思維訓(xùn)練為目標(biāo)，通過調(diào)整師生關(guān)系，形成和諧的“互動(dòng)”，產(chǎn)生教學(xué)共振，提高學(xué)生的參與興趣。

②設(shè)計(jì)大量動(dòng)畫模型和實(shí)物模型吸引學(xué)生好奇心。

③追求“時(shí)髦”，課堂知識(shí)融入當(dāng)下最新科研成果，提高教學(xué)內(nèi)容的高階性，吸引學(xué)生的注意力。

創(chuàng)新能力培養(yǎng)，重組教學(xué)內(nèi)容。每一次課都解決一個(gè)實(shí)際的工程問題，從研發(fā)到生產(chǎn)，真正達(dá)到學(xué)有所長(zhǎng)、學(xué)有所用的教育目的。既要回歸傳統(tǒng)又要保留現(xiàn)代教學(xué)手段，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和教學(xué)的實(shí)際情況靈活選取不同的教學(xué)手段。通過使用自己編寫出版的教材和習(xí)題冊(cè)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容更精準(zhǔn)。建立線上課程，以供學(xué)生課前課后學(xué)習(xí)。

3 ?以設(shè)計(jì)閥芯為目的教學(xué)亮點(diǎn)

“一次課解決一個(gè)實(shí)際的工程問題”為指導(dǎo)思想進(jìn)行課程創(chuàng)新，通過“提出工程問題+學(xué)習(xí)解決辦法+解決工程案例的3個(gè)+”模式進(jìn)行課程創(chuàng)新建設(shè)，以《畫法幾何與機(jī)械制圖》中的第四章立體投影中的第二節(jié)曲面立體為例，這一節(jié)的教學(xué)目標(biāo)如下：

①掌握曲面立體三面投影的畫法及其表面上取點(diǎn)、畫線的方法。

②掌握曲面立體截交線的投影性質(zhì)和繪制方法。

③了解并熟悉身邊生活用品、零件設(shè)備、建筑物等表面的截交線特征，提升對(duì)曲面立體截交線形狀的形象思維能力和圖形推理能力（如圖1）案例。

④熟練運(yùn)用本節(jié)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工程中，抬頭率95%以上。

《畫法幾何與機(jī)械制圖》中的第四章立體投影中的第二節(jié)曲面立體具體教學(xué)創(chuàng)新內(nèi)容如下：①通過疫情為引入激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)情懷，激發(fā)強(qiáng)烈的“為振興中華而讀書”的使命感，學(xué)習(xí)熱情升高，上課的積極性提高，玩手機(jī)的愧疚感增加。②以生產(chǎn)口罩的機(jī)器零件（閥芯）實(shí)例生產(chǎn)工藝，提出工程畫圖問題（圖2），引起同學(xué)的興趣，怎么把第三視圖畫出來成為聽課動(dòng)力，邊學(xué)習(xí)理論知識(shí)就位思考工程應(yīng)用。③學(xué)習(xí)理論知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)完成實(shí)際工程繪圖，課程留十分鐘讓同學(xué)利用學(xué)的理論知識(shí)完成前面留的第三視圖。④同學(xué)完成工程圖后利用軟件畫出三維圖，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)軟件打下基礎(chǔ)，采用前沿的3D打印技術(shù)打印出學(xué)生設(shè)計(jì)的工程圖樣（圖3），由平面直接轉(zhuǎn)成立體，看著自己畫的圖通過3D打印出來（圖4），成就感滿滿，加上新穎的3D打印技術(shù)的鋪墊，本次課程的設(shè)計(jì)即飽滿又豐富。

通過上述的4個(gè)步驟為主線，添加提問，設(shè)計(jì)講課錯(cuò)誤讓同學(xué)發(fā)現(xiàn)，課堂小測(cè)等教學(xué)活動(dòng)，及時(shí)了解學(xué)生課堂吸收能力和狀態(tài)調(diào)整講課速度。

4 ?以設(shè)計(jì)閥芯為目的教學(xué)方法

挖掘開發(fā)了“七竅”中的“五竅”用于日常線上教學(xué)中：

4.1 “五竅”—眼的使用

研究表明，人們從語(yǔ)言形式獲得的知識(shí)大約能夠記憶15%，而同時(shí)運(yùn)用視覺、聽覺則可接受知識(shí)的65%左右，因此眼的利用率對(duì)于知識(shí)的吸收至關(guān)重要。

①改進(jìn)教學(xué)課件適應(yīng)線上教學(xué)：在線教學(xué)要明確形象的表達(dá)出幾何形象，筆者著手改進(jìn)PPT，綜合應(yīng)用文字、圖片、動(dòng)畫和視頻等資料，圖文并茂、聲像結(jié)合、數(shù)形結(jié)合，使得內(nèi)容更加直觀、形象、生動(dòng)。在教學(xué)過程中引入適當(dāng)?shù)能浖囵B(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。復(fù)習(xí)課上，加入一些知識(shí)系統(tǒng)圖示，帶領(lǐng)學(xué)生更加系統(tǒng)全面地回顧，省去了不少板書的時(shí)間。通過營(yíng)造這種教學(xué)環(huán)境，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解，有效擴(kuò)展課時(shí)容量，提高了學(xué)習(xí)效率，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

②加入模型動(dòng)畫促進(jìn)線上觀摩：線上課堂展示模型動(dòng)畫，學(xué)生通過看得見、感受得到的現(xiàn)象，使學(xué)生在良好地情緒狀態(tài)中學(xué)習(xí)，很容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)氣氛熱烈，全身心積極投入到模型動(dòng)畫的觀察、思考中去，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，真正地由要我學(xué)轉(zhuǎn)變成我要學(xué)的積極學(xué)習(xí)狀態(tài)中去。

4.2 “五竅”—（嘴）手的使用

線上課堂互動(dòng)真正成為師生對(duì)話、交流和了解的平臺(tái)，學(xué)生主動(dòng)參與到課堂有助于提高課堂效率。愛因斯坦說過：提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要。而課堂提問互動(dòng)是課堂教學(xué)的重要手段之一，是教師開啟學(xué)生心智、促進(jìn)學(xué)生思維、增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)的重要手段。線上授課中，利用超星學(xué)習(xí)通上的討論應(yīng)用一層一層的設(shè)計(jì)提問，讓同學(xué)邊思考便回答，動(dòng)嘴轉(zhuǎn)化成線上動(dòng)手過程就是大腦加速思考的過程，原來看似神秘難懂的知識(shí)，在同學(xué)們的互動(dòng)中逐漸解開知識(shí)的面紗。課堂氣氛也隨之活躍起來，本來不太理解的知識(shí)，在這種氣氛中教學(xué)難點(diǎn)逐漸被突破。

4.3 “五竅”—耳的使用

線上教學(xué)中語(yǔ)言作為授課的主要工具，怎么才能讓學(xué)生愿意聽，喜歡聽，聽過能記住是教學(xué)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。首先講課精神飽滿，有熱情，聲音要根據(jù)知識(shí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)要有起伏。其次設(shè)計(jì)好教授情節(jié)，靠知識(shí)的新穎性吸引學(xué)生，靠深入淺出的講解吸引學(xué)生，能將抽象復(fù)雜的知識(shí)用學(xué)生容易理解的語(yǔ)言簡(jiǎn)明扼要地進(jìn)行講授，還不失知識(shí)的科學(xué)性。最后講課過程中要“大道至簡(jiǎn)”，用最簡(jiǎn)單的詞語(yǔ)讓學(xué)生理解復(fù)雜的內(nèi)容，防止左耳進(jìn)右耳出。提高學(xué)生耳朵法人使用效率。遵循以上原則筆者把課件錄成10分鐘左右的小視頻上傳到超星學(xué)習(xí)通中，還可以實(shí)時(shí)把控學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，提醒沒有及時(shí)學(xué)習(xí)的同學(xué)。

5 ?結(jié)語(yǔ)

本文以設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)閥芯工藝流程為核心的，結(jié)合《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》八大基本理念在課堂的運(yùn)用進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了教育為人民服務(wù)，為中國(guó)共產(chǎn)黨治國(guó)理政服務(wù)，為鞏固和發(fā)展中國(guó)特色社會(huì)主義制度服務(wù)，為改革開放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)的思想。利用“一次課解決一個(gè)實(shí)際的工程問題”創(chuàng)新課程建設(shè)效果顯著，近幾年的掛科率由最初的15%降低到3%，多次參加大規(guī)模機(jī)械模型比賽，并取得優(yōu)異成績(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張正彬，何平，汪日光，等.地方應(yīng)用型高校工程制圖課程的教學(xué)改革探索——以安徽建筑大學(xué)為例 [J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2019，33（4）：129-133.

[2]鄭東海 .“畫法幾何與機(jī)械制圖”課程教學(xué)改革實(shí)踐 [J].新課程研究，2016（8）：27-29.

[3]孔憲庶，謝軍，宋景凱，等.機(jī)械類工程圖教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2000，21（4）：37-42.

[4]李聰，杜春平，徐成福，等 .基于微課模式高校機(jī)械類專業(yè)《工程制圖》教學(xué)改革研究 [J].科技資訊，2017（2）：127.

基金項(xiàng)目：省級(jí)線下課程——畫法幾何與機(jī)械制圖（2020kfkc173）。橫向課題——水泵水力設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)軟件技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。

作者簡(jiǎn)介：蘇曉珍（1987-），女，安徽合肥人，碩士，系支部書記，講師，從事流體機(jī)械及工程研究工作。