基于項(xiàng)目式教學(xué)理念的“機(jī)械制圖”課程教學(xué)實(shí)踐＊

張秋菊 孫智甲

（河南理工大學(xué)，河南 焦作 454003）

引言

“機(jī)械制圖”是高校機(jī)械類專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程?；趯?duì)學(xué)生投影理論和空間思維能力的培養(yǎng)，本課程重點(diǎn)教授學(xué)生使用圖樣交流機(jī)械產(chǎn)品信息。機(jī)械圖樣所承載的產(chǎn)品信息不僅包含形狀信息，同時(shí)也包含尺寸、工藝、裝配等專業(yè)信息。其中，圖樣的形狀信息基本不牽涉學(xué)生其他后續(xù)專業(yè)課程的知識(shí)，圖樣的專業(yè)信息則與學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程存在廣泛和密切的聯(lián)系。良好的交流必定建立在理解的基礎(chǔ)之上，但“機(jī)械制圖”課程通常開設(shè)在大學(xué)的第一學(xué)期，學(xué)生普遍沒有機(jī)械專業(yè)的知識(shí)背景，因此，這種與后續(xù)專業(yè)課程在教學(xué)順序安排上的矛盾極易讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，給本課程開展教學(xué)活動(dòng)、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)造成極大的困難。

幫助學(xué)生克服因“專業(yè)知識(shí)不足”所造成的學(xué)習(xí)障礙和畏難情緒是做好“機(jī)械制圖”課程教學(xué)首要解決的問題。對(duì)此，不能僅僅依靠教師單方面的知識(shí)輸出，而是要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和自主探索的主觀能動(dòng)性?！绊?xiàng)目式”教學(xué)法貫徹“做中學(xué)”的教學(xué)思想，將教學(xué)目標(biāo)融入實(shí)踐項(xiàng)目中實(shí)施教學(xué)活動(dòng)，適合“機(jī)械制圖”這類實(shí)踐性較強(qiáng)的課程?！绊?xiàng)目式”教學(xué)法最顯著的特點(diǎn)是“以項(xiàng)目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”被動(dòng)的教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。開展項(xiàng)目式教學(xué)，關(guān)鍵在于實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施。實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目要能夠幫助學(xué)生克服因“專業(yè)知識(shí)不足”所造成的學(xué)習(xí)障礙，能夠循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生思考“圖樣構(gòu)成”與“專業(yè)信息”之間的關(guān)系，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生使用機(jī)械圖樣交流設(shè)計(jì)思想的能力和素質(zhì)[1]。

本文詳細(xì)闡述了一種“機(jī)械制圖”實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施方法。該實(shí)踐項(xiàng)目充分依托線上平臺(tái)和資源，以典型裝配體的設(shè)計(jì)、表達(dá)、裝配為線索，將構(gòu)型設(shè)計(jì)、裝配分析、圖樣表達(dá)等教學(xué)內(nèi)容融為一體，實(shí)施“引導(dǎo)式”漸進(jìn)教學(xué)，在實(shí)踐活動(dòng)中啟蒙學(xué)生的工程意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生使用圖樣表達(dá)產(chǎn)品信息，解決生產(chǎn)問題的能力。

一、機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的內(nèi)容設(shè)計(jì)與資源建設(shè)

“機(jī)械制圖”課程開展“項(xiàng)目式”的實(shí)踐教學(xué)，就是在以理論教學(xué)為主導(dǎo)的教學(xué)活動(dòng)中，組織學(xué)生完成相應(yīng)的實(shí)踐項(xiàng)目，讓學(xué)生在項(xiàng)目的具體執(zhí)行過程中通過實(shí)踐自主地建立起對(duì)“專業(yè)知識(shí)”的直觀認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生工程意識(shí)的啟蒙，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生深入思考機(jī)械圖樣與機(jī)械生產(chǎn)的聯(lián)系，最終達(dá)成本課程的既定教學(xué)目標(biāo)。例如，在理論教學(xué)“螺紋緊固件的表達(dá)”章節(jié)中，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)踐項(xiàng)目：組合學(xué)生依據(jù)螺紋標(biāo)記選購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件并完成裝配。該實(shí)踐活動(dòng)既能夠很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)踐興趣，又可以引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐過程中直觀體會(huì)以下問題。

第一，為何使用標(biāo)準(zhǔn)件能夠提高設(shè)計(jì)的效率，降低設(shè)計(jì)的成本。

第二，為何螺紋的“規(guī)定畫法”能夠在不表達(dá)螺紋牙型的前提下準(zhǔn)確指導(dǎo)生產(chǎn)。

第三，螺紋緊固件如何實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接。

綜上，機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目將下列內(nèi)容作為主要的教學(xué)目標(biāo)。

第一，啟蒙學(xué)生的工程意識(shí)。

第二，培養(yǎng)學(xué)生緊貼工程實(shí)際的圖樣表達(dá)能力。第三，介紹制圖相關(guān)新理念、新知識(shí)、新手段。

如圖1所示，本文所述機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目始終以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為中心，圍繞上述的三個(gè)主要的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)。實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)包括：內(nèi)容設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃和項(xiàng)目資源建設(shè)。實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)以典型的機(jī)械裝配體的分析和表達(dá)為設(shè)計(jì)線索和設(shè)計(jì)內(nèi)容的載體，具體涵蓋：零件的構(gòu)型分析、零件的工藝結(jié)構(gòu)分析、零件的尺寸分析、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的選型與表達(dá)、零件和裝配體的圖樣表達(dá)等內(nèi)容，并以裝配練習(xí)、資料搜集、分組討論、計(jì)算機(jī)建模、3D打印、尺規(guī)繪圖等子項(xiàng)目形式，結(jié)合理論教學(xué)進(jìn)度分步實(shí)施，綜合評(píng)價(jià)[2]。

圖1 機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路

1.項(xiàng)目的內(nèi)容設(shè)計(jì)

實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計(jì)從根本上是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于知識(shí)、能力、素質(zhì)的融合培養(yǎng)，進(jìn)而對(duì)于學(xué)生（尤其是專業(yè)知識(shí)欠缺的大學(xué)新生）解決復(fù)雜問題的綜合能力的培養(yǎng)，總之，實(shí)踐內(nèi)容的選擇和設(shè)計(jì)服務(wù)于實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)要兼顧大一新生的實(shí)踐能力和知識(shí)儲(chǔ)備情況。

實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)要區(qū)別于一般的課后練習(xí)作業(yè)，后者以及時(shí)復(fù)習(xí)和鞏固課堂知識(shí)為主要目標(biāo)，內(nèi)容設(shè)計(jì)注重時(shí)效性，不強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性；前者以鍛煉能力、培養(yǎng)素質(zhì)、開闊視野為主要目標(biāo)，注重實(shí)踐內(nèi)容之間的系統(tǒng)聯(lián)系，并且要求一定的挑戰(zhàn)性和前瞻性（前沿性）。為體現(xiàn)以上特性，實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目以一個(gè)典型裝配體的系統(tǒng)分析以及測(cè)繪過程為線索，圍繞鞏固知識(shí)、鍛煉能力、培養(yǎng)素質(zhì)三個(gè)層次的教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計(jì)。項(xiàng)目的內(nèi)容設(shè)計(jì)包括：裝配體的選擇和實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計(jì)。

1.1 裝配體的選擇

機(jī)械裝配體是開展實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的載體，因此，裝配體的選擇是設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的前提。適用于開展機(jī)械制圖實(shí)踐教學(xué)的裝配體應(yīng)該涵蓋本課程大部分的教學(xué)內(nèi)容，并且考慮到本科新生的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，裝配體的零件組成和機(jī)械功能不宜過于復(fù)雜。如圖2所示，一級(jí)齒輪減速器，其機(jī)械功能明確，裝配關(guān)系簡(jiǎn)單，并且組成零件的種類豐富，包括：軸類、套類、盤類、箱體類典型零件，齒輪、軸承、銷、螺釘?shù)瘸Ｓ眉蜆?biāo)準(zhǔn)件，以及密封圈、氈圈等密封件，能夠較好滿足制圖實(shí)踐教學(xué)的需要。

圖2 裝配體對(duì)象的選擇

1.2 實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計(jì)

實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計(jì)與教學(xué)目標(biāo)達(dá)成緊密相關(guān)。內(nèi)容設(shè)計(jì)是開展實(shí)踐教學(xué)，并達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。本項(xiàng)目以對(duì)裝配體的系統(tǒng)分析和表達(dá)為線索，針對(duì)知識(shí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)零件的構(gòu)型分析（包括設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)構(gòu)分析）、零件的尺寸分析（包括單獨(dú)零件的尺寸分析和零件間關(guān)聯(lián)尺寸的分析）、零件表達(dá)方案的制定；針對(duì)能力目標(biāo)，設(shè)計(jì)零件的測(cè)繪、簡(jiǎn)單零件的設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的手冊(cè)查詢等；針對(duì)素質(zhì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)缺失標(biāo)準(zhǔn)件的購(gòu)置與裝配、零件的3D打印等。

2.項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃

項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃是對(duì)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目具體的開展方式、實(shí)施步驟、技術(shù)手段的具體設(shè)計(jì)，是實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目落地實(shí)施的計(jì)劃和保證。

2.1 結(jié)合本校的教學(xué)環(huán)境

實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目不該是脫離本校教學(xué)環(huán)境的“花架子”，制訂實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃，其首要前提就是對(duì)本校的教學(xué)環(huán)境進(jìn)行全面的了解和分析。只有在充分掌握了包括：開展制圖教學(xué)的硬件條件，學(xué)生的班級(jí)規(guī)模和學(xué)期計(jì)劃安排，教師的工科背景和教學(xué)計(jì)劃等在內(nèi)的具體情況的前提下，才能保證實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)施不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)計(jì)劃產(chǎn)生負(fù)面的影響，才能鼓勵(lì)學(xué)生和教師積極參與本項(xiàng)目，才能確保本項(xiàng)目落地實(shí)施。

2.2 融入機(jī)械制圖的理論教學(xué)計(jì)劃

項(xiàng)目的實(shí)施要對(duì)先進(jìn)、后進(jìn)學(xué)生統(tǒng)籌監(jiān)督，要與理論教學(xué)配合得當(dāng)。例如，在理論教學(xué)部分的“簡(jiǎn)單立體的投影”與“組合體”之間實(shí)施“零件的構(gòu)型分析”，該實(shí)踐內(nèi)容能幫助體會(huì)、理解“一般構(gòu)型”與“機(jī)械構(gòu)型”之間的區(qū)別，理解“零件”與“組合體”的區(qū)別和聯(lián)系，進(jìn)而幫助其理解“設(shè)計(jì)”“加工”“成本”之間的聯(lián)系，啟蒙學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)思維。

2.3 采用信息化手段

實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目始終鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐和自主創(chuàng)新，并且要在項(xiàng)目實(shí)施的過程中對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果加以分析，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐加以引導(dǎo)。實(shí)踐項(xiàng)目的實(shí)施會(huì)產(chǎn)生大量的教學(xué)信息，這些信息是重要的教學(xué)資源。制定實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃，要引入信息化手段，如此才能及時(shí)分析和處理大量的教學(xué)信息，進(jìn)而對(duì)學(xué)生進(jìn)行及時(shí)和有效的教學(xué)引導(dǎo)?！皺C(jī)械制圖”課程的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目以圖形為介質(zhì)傳遞教學(xué)信息，在制定項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃時(shí)，應(yīng)該充分依托現(xiàn)代化的信息傳遞手段，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的圖像信息的實(shí)時(shí)交流[3]。

3.項(xiàng)目的資源建設(shè)

項(xiàng)目的資源建設(shè)首先要符合“機(jī)械制圖”的課程特點(diǎn)，盡可能使用圖形和形體，以取代文字來傳達(dá)教學(xué)思想。其次，要突破時(shí)間和空間的限制，方便學(xué)生隨時(shí)調(diào)取學(xué)習(xí)資料，及時(shí)獲取指導(dǎo)和幫助。再次，要虛實(shí)結(jié)合，既要有真實(shí)的裝配體模型，又要有對(duì)應(yīng)的三維數(shù)字化模型。最后，要重視身體力行的示范效應(yīng)，錄制繪圖或裝配的演示視頻，指導(dǎo)和規(guī)范學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)。

基于資源建設(shè)的需求，機(jī)械制圖的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目充分依托線上教學(xué)平臺(tái)，對(duì)應(yīng)于項(xiàng)目的內(nèi)容，建設(shè)和開發(fā)教學(xué)資源，包括線上題庫(kù)、手機(jī)云教材、裝配體的數(shù)字模型庫(kù)、裝配體拆裝演示視頻、繪圖演示視頻以及指導(dǎo)繪圖冊(cè)等。只有借助豐富的實(shí)踐項(xiàng)目資源，學(xué)生才有興趣，有能力去完成實(shí)踐項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容，“機(jī)械制圖”的課程教學(xué)才有可能在壓縮理論學(xué)時(shí)的情況下，完成教學(xué)任務(wù)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

二、實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)方式

實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的核心思想是踐行以“學(xué)習(xí)為主體”和“做中學(xué)”的人才培養(yǎng)模式。對(duì)于實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)不僅是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段，同時(shí)也是創(chuàng)建“以學(xué)習(xí)為主體”的新型師生關(guān)系，促進(jìn)項(xiàng)目自身發(fā)展和完善的重要手段。

由于實(shí)踐項(xiàng)目涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)、公差與配合等對(duì)于大一新生相對(duì)超前的內(nèi)容，考慮到學(xué)生的接受程度，并結(jié)合制圖課程的教學(xué)特點(diǎn)，采用過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合的全過程動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方式，以學(xué)生為主導(dǎo)開展過程評(píng)價(jià)，以教師為主導(dǎo)開展結(jié)果評(píng)價(jià)。

1.在每個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容開展之前，進(jìn)行認(rèn)識(shí)評(píng)價(jià)

教師布置實(shí)踐任務(wù)，向?qū)W生提供相關(guān)的資源，以“項(xiàng)目的實(shí)施思路”為評(píng)價(jià)內(nèi)容，設(shè)置評(píng)價(jià)問題，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)于項(xiàng)目?jī)?nèi)容和項(xiàng)目任務(wù)的認(rèn)識(shí)。此時(shí)，教師是評(píng)價(jià)主體，通過項(xiàng)目開展前的“實(shí)施思路評(píng)價(jià)”，一方面，掌握學(xué)生對(duì)于實(shí)踐任務(wù)的認(rèn)識(shí)情況；另一方面，據(jù)此優(yōu)化項(xiàng)目的內(nèi)容和實(shí)施方法。

2.在每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程中，開展過程評(píng)價(jià)

學(xué)生是評(píng)價(jià)的主體。學(xué)生依據(jù)項(xiàng)目任務(wù)的復(fù)雜程度結(jié)合為小組，學(xué)生以匿名方式，在“項(xiàng)目參與程度”“模型質(zhì)量”“圖紙質(zhì)量”等方面對(duì)小組其他成員進(jìn)行評(píng)價(jià)。以學(xué)生為主體的評(píng)價(jià)不僅能夠提高學(xué)生對(duì)于實(shí)踐項(xiàng)目的融入程度、提高項(xiàng)目完成質(zhì)量，而且能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.在每個(gè)項(xiàng)目完成之后，開展結(jié)果評(píng)價(jià)

教師對(duì)學(xué)生的實(shí)踐作業(yè)和實(shí)踐成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并結(jié)合“認(rèn)識(shí)評(píng)價(jià)”和“過程評(píng)價(jià)”的情況，給出綜合評(píng)定成績(jī)。

結(jié)語

“機(jī)械制圖”課程面對(duì)是在機(jī)械工程領(lǐng)域是一張白紙的大學(xué)新生。學(xué)生缺少后續(xù)專業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備，是本課程達(dá)成高層次教學(xué)目標(biāo)所面臨的主要困難。以一個(gè)典型機(jī)械裝配體的系統(tǒng)分析為線索，融合先進(jìn)的制圖方法、手段和理念，設(shè)計(jì)、實(shí)施機(jī)械制圖實(shí)踐項(xiàng)目，能夠引導(dǎo)學(xué)生從機(jī)械專業(yè)的角度思考立體構(gòu)型，幫助學(xué)生深入思考制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、圖樣構(gòu)成、圖樣表達(dá)與機(jī)械生產(chǎn)的系統(tǒng)聯(lián)系，進(jìn)而達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生具有濃厚專業(yè)興趣，能貫徹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，能使用圖樣準(zhǔn)確表達(dá)、交流產(chǎn)品信息的高層次教學(xué)目標(biāo)。