加強(qiáng)表達(dá)力培養(yǎng)的“機(jī)械制圖及CAD”課程教學(xué)改革

何航紅　王麗萍　覃鈺杰

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；理實(shí)一體化；教學(xué)改革；零部件表達(dá)力

一、概述

“機(jī)械制圖及CAD”是機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生具備識(shí)讀、繪制機(jī)械圖樣的能力和基本零部件測(cè)繪能力，一般開設(shè)于第一學(xué)年，其教學(xué)效果的好壞直接影響學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。而剛踏入大學(xué)校門的大一新生普遍缺乏生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)歷，對(duì)零部件的工作原理、零件加工方法和部件裝配技術(shù)等內(nèi)容非常陌生。由于課程課時(shí)縮減，教學(xué)中常常減少零件圖和裝配圖繪制及識(shí)讀訓(xùn)練，訓(xùn)練不足的情況下常常出現(xiàn)圖紙表達(dá)方案不合理、錯(cuò)誤較多、質(zhì)量不高的現(xiàn)象。因此，需要在機(jī)械制圖教學(xué)中將理論和實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)改革，增加實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，增強(qiáng)零件圖和裝配圖的表達(dá)力。

二、制圖課教學(xué)存在的主要問題

（一）教學(xué)方式單一

制圖課教學(xué)大多采用教師在課堂上講授和學(xué)生在課后練習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)方式，沒有針對(duì)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)采用不同的教學(xué)方式，尤其是零件圖和裝配圖的教學(xué)，沒用結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，沒有體現(xiàn)“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念。

（二）學(xué)生繪圖質(zhì)量不高

近年來，由于學(xué)時(shí)壓縮，制圖課教學(xué)中規(guī)定學(xué)生應(yīng)完成的制圖量明顯不足，學(xué)生繪圖練習(xí)量減少，零件圖和裝配圖在實(shí)際繪圖訓(xùn)練中只能各繪制1～2張，且難度較低，以至于學(xué)生對(duì)國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)、繪圖方法不熟練，繪圖質(zhì)量不高，對(duì)后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)教學(xué)帶來了影響。產(chǎn)生這些問題的原因除了客觀上學(xué)時(shí)較少外，主要還是對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容和技能重視不夠，訓(xùn)練和要求不到位。

（三）學(xué)生圖樣表達(dá)力較弱

多數(shù)學(xué)生對(duì)零件圖或裝配圖的重點(diǎn)表達(dá)不明確，缺乏根據(jù)零部件工作要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合理方案的意識(shí)，往往依賴三維造型軟件造型，直接生成三視圖，主要原因仍是學(xué)生在制圖課中參與較大型的繪圖實(shí)踐次數(shù)太少。

（四）教學(xué)效率不夠高

由于后續(xù)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)往往需要重復(fù)講授前期課堂授課內(nèi)容，造成課時(shí)的浪費(fèi)?！皺C(jī)械制圖及CAD”最后兩部分的教學(xué)內(nèi)容為零件圖和裝配圖，學(xué)校普遍會(huì)在理論課程教學(xué)完成后，安排1～2周的“機(jī)械零部件測(cè)繪”專周實(shí)訓(xùn)。如果測(cè)繪實(shí)訓(xùn)和理論教學(xué)時(shí)間間隔較長(zhǎng)，學(xué)生在測(cè)繪實(shí)訓(xùn)時(shí)已經(jīng)遺忘所學(xué)的理論知識(shí)，教師又將重復(fù)講解，造成課時(shí)的浪費(fèi)；而理論教學(xué)時(shí)缺乏結(jié)合實(shí)際的訓(xùn)練，理論教學(xué)效果也不理想，最終造成內(nèi)容重復(fù)講授而效果不佳的現(xiàn)象。

（五）考核方式不全面

傳統(tǒng)的成績(jī)?cè)u(píng)定方式未能體現(xiàn)課程的核心要求，對(duì)學(xué)生圖紙表達(dá)力的培養(yǎng)沒能起到促進(jìn)和激勵(lì)作用。大多數(shù)學(xué)校的制圖課程的成績(jī)?cè)u(píng)定方式分為平時(shí)成績(jī)和結(jié)課成績(jī)兩部分，各占一定的權(quán)重。課程考核一般以閉卷筆試和機(jī)試的方式進(jìn)行，筆試著重對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考核，平時(shí)成績(jī)以課后作業(yè)成績(jī)和圖紙的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。這套考核方式注重結(jié)果評(píng)價(jià)，沒有體現(xiàn)學(xué)生在訓(xùn)練過程中的態(tài)度、表現(xiàn)以及分析問題和解決問題的能力，無法客觀、全面評(píng)價(jià)學(xué)生的圖樣表達(dá)能力。

三、課程教學(xué)的改革措施

（一）調(diào)整教學(xué)安排

將課程教學(xué)內(nèi)容整合為三個(gè)模塊：機(jī)械制圖基本知識(shí)與基本技能模塊；零件圖的表達(dá)與識(shí)讀模塊；裝配圖的表達(dá)與識(shí)讀模塊（具體見圖1）。機(jī)械制圖基本知識(shí)與基本技能模塊主要學(xué)習(xí)機(jī)械制圖基本理論和方法、計(jì)算機(jī)繪圖基本操作。該模塊以知識(shí)學(xué)習(xí)為主，安排在第一學(xué)期完成教學(xué)。將模塊二零件圖模塊、模塊三裝配圖模塊的教學(xué)與后續(xù)第二學(xué)期的“機(jī)械零部件測(cè)繪”專周實(shí)訓(xùn)結(jié)合，一邊教學(xué)一邊實(shí)訓(xùn)，避免重復(fù)教學(xué)，提高課時(shí)利用率，增加繪圖讀圖實(shí)踐訓(xùn)練，便于開展方案制訂及討論等多種教學(xué)形式，加強(qiáng)制圖表達(dá)力的培養(yǎng)。

將零件圖、裝配圖模塊和“機(jī)械零部件測(cè)繪”專周教學(xué)時(shí)間設(shè)置為兩周，以齒輪油泵作為案例，第一周進(jìn)行零件圖的繪制及識(shí)讀，第二周進(jìn)行裝配圖的繪制及識(shí)讀，具體安排見表1。

（二）改革教學(xué)模式

模塊一中基礎(chǔ)知識(shí)模塊仍然采用傳統(tǒng)理論講授教學(xué)模式，筑牢機(jī)械制圖相關(guān)表達(dá)基礎(chǔ)。將模塊二零件圖和模塊三裝配圖的教學(xué)模式改為理實(shí)一體化教學(xué)，依托機(jī)械零部件測(cè)繪專周實(shí)訓(xùn)進(jìn)行教學(xué)，增加制圖知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用相結(jié)合的環(huán)節(jié)，突破以往理論與實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，通過“在做中學(xué)、在學(xué)中做”的方式加強(qiáng)學(xué)生機(jī)械圖樣表達(dá)力的培養(yǎng)。

理實(shí)一體化教學(xué)模式不是理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)在形式上的簡(jiǎn)單組合，而是在教學(xué)中充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，從學(xué)生圖樣表達(dá)能力形成的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)。先從讀圖人手，通過對(duì)比和歸納總結(jié)，建立認(rèn)知，再通過繪圖訓(xùn)練強(qiáng)化能力，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜將任務(wù)分別整合為若干項(xiàng)目，設(shè)定教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)。簡(jiǎn)單的軸類零件和輪盤類零件學(xué)生獨(dú)立確定表達(dá)方案，重點(diǎn)實(shí)踐尺寸標(biāo)注和技術(shù)要求注寫的正確、完整、清晰、合理，提高學(xué)生正確繪圖的能力；較復(fù)雜的叉架類零件、箱體類零件以及裝配體，通過學(xué)生識(shí)讀、討論、糾錯(cuò)、改進(jìn)等方式重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生合理選擇表達(dá)方案的能力。各項(xiàng)目按照測(cè)繪實(shí)訓(xùn)工作步驟實(shí)施，讓師生邊教、邊學(xué)、邊做，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，全程構(gòu)建素質(zhì)和技能培養(yǎng)框架，提高教學(xué)質(zhì)量。在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，理論和實(shí)踐交替進(jìn)行，沒有固定的先實(shí)后理或先理后實(shí)，而是理中有實(shí)，實(shí)中有理，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

理實(shí)一體化教學(xué)同時(shí)也是教學(xué)場(chǎng)所的一體化。教學(xué)中引入實(shí)訓(xùn)工作環(huán)境，同時(shí)通過視頻、影像等現(xiàn)代化信息技術(shù)手段構(gòu)建基于生產(chǎn)實(shí)際的教學(xué)環(huán)境，幫助學(xué)生了解零件上各結(jié)構(gòu)的作用、零件加工方法、各零件之間的連接方式、裝配體的工作原理及裝配過程，并通過學(xué)生親自動(dòng)手拆裝實(shí)踐促進(jìn)學(xué)生理解零件和裝配體的表達(dá)重點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考表達(dá)方案的選擇和確定，引導(dǎo)學(xué)生分析表達(dá)方案的優(yōu)劣，創(chuàng)新地思考表達(dá)方案的優(yōu)化，提升學(xué)生機(jī)械圖樣的表達(dá)力。

（三）改革教學(xué)方法

采取單一課堂講授的傳統(tǒng)教學(xué)方法并不利于學(xué)生圖樣表達(dá)力的培養(yǎng)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)采用不同的教學(xué)方法，將各種教學(xué)方法融合進(jìn)行教學(xué)，有助于學(xué)生全面掌握繪圖所需的各種知識(shí)和技能，提高繪圖的速度和正確率，提高機(jī)械圖樣的表達(dá)力。

1.項(xiàng)目化教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法是指師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，要求學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過自己親手操作解決實(shí)際問題，目的在于促進(jìn)學(xué)生能力的發(fā)展。零件圖和裝配圖兩個(gè)模塊內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐高度相關(guān)，學(xué)校機(jī)械制圖教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過研討，選取齒輪油泵測(cè)繪為教學(xué)項(xiàng)目，根據(jù)工作過程又分為8個(gè)子項(xiàng)目。8個(gè)項(xiàng)目完成后，學(xué)生不僅對(duì)機(jī)械零部件的測(cè)繪操作熟練且規(guī)范，而且能熟練表達(dá)中等復(fù)雜程度的零部件。

2.類比教學(xué)法

在零件圖模塊教學(xué)中，先從讀圖人手。每種類型零件提供多套圖紙，讓學(xué)生分析并總結(jié)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、視圖表達(dá)方案、尺寸基準(zhǔn)位置、定位尺寸標(biāo)注和技術(shù)要求注寫等方面的異同，要求學(xué)生熟練掌握每種零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及表達(dá)要求，然后再進(jìn)行目標(biāo)零件的測(cè)繪。類比法進(jìn)行讀圖教學(xué)，不僅訓(xùn)練了學(xué)生讀圖能力，而且經(jīng)過不同結(jié)構(gòu)零件圖的觀察、對(duì)比和總結(jié)，學(xué)生已全方位掌握了相關(guān)內(nèi)容，在繪圖工程中才不會(huì)出現(xiàn)盲目作圖，避免無目標(biāo)地表達(dá)，提高繪圖的表達(dá)力和圖紙質(zhì)量。

3.小組合作教學(xué)法

在零件圖和裝配圖模塊教學(xué)中實(shí)施小組教學(xué)組織形式，用小組合作學(xué)習(xí)的教學(xué)方法開展教學(xué)。每個(gè)小組指定一名組長(zhǎng)，每個(gè)（或每?jī)蓚€(gè)）學(xué)生都有自己的工作任務(wù)，小組成員一起完成各個(gè)子項(xiàng)目。同一組中學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、成績(jī)中等和能力稍弱的學(xué)生均有配置，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生可以承擔(dān)難度較大的工作，能力弱的學(xué)生負(fù)責(zé)難度較小的工作，能力弱的學(xué)生也能有工作的體現(xiàn)價(jià)值。課前，小組成員各自學(xué)習(xí)、討論形成初步方案；課中，教師組織各小組代表展示本組方案，教師點(diǎn)評(píng)或小組互評(píng)找出問題，最后各小組修改優(yōu)化得到合理方案。通過小組合作教學(xué)法，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神得到發(fā)揚(yáng)，個(gè)人潛能得到彰顯，學(xué)習(xí)能力得到發(fā)展，增強(qiáng)了教學(xué)實(shí)效。

4.改革課程考核評(píng)價(jià)方法

成績(jī)的評(píng)定應(yīng)能客觀、全面地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能的掌握情況和學(xué)習(xí)效果。由于改革后的教學(xué)安排將零件圖和裝配圖模塊與測(cè)繪實(shí)訓(xùn)教學(xué)融合進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)，因此考核評(píng)價(jià)也應(yīng)該多樣化、針對(duì)性地進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生圖樣表達(dá)力的培養(yǎng)。

第一學(xué)期教學(xué)安排為模塊一基本知識(shí)的學(xué)習(xí)，包含制圖基本理論和計(jì)算機(jī)基本操作?？己嗽u(píng)價(jià)方案分結(jié)課考核評(píng)價(jià)和過程性評(píng)價(jià)兩大部分，具體做法是制圖基本理論結(jié)課考核占40%、計(jì)算機(jī)繪圖操作結(jié)課考核占30%、學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)占30%。學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)中教師評(píng)價(jià)占20%，由教師根據(jù)課前和課后線上自主學(xué)習(xí)情況、線下課堂操練速度、協(xié)助教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)；學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)中，學(xué)生自評(píng)及組內(nèi)互評(píng)占10%，讓學(xué)生參與評(píng)價(jià)工作，體現(xiàn)了評(píng)價(jià)主體多元化。

第二學(xué)期教學(xué)安排為模塊二零件圖和模塊三裝配圖的理實(shí)一體化教學(xué)，考核評(píng)價(jià)方案加大過程性考核的權(quán)重，體現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系的特點(diǎn)，針對(duì)學(xué)生在理實(shí)一體化教學(xué)中自主學(xué)習(xí)、討論提問、小組合作完成等情況進(jìn)行考核評(píng)分，而不僅以圖紙的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)（具體考核方案及考核標(biāo)準(zhǔn)見表2）。增加答辯環(huán)節(jié)，每個(gè)小組成員自述工作內(nèi)容，教師了解在小組合作教學(xué)中每位成員的具體工作內(nèi)容，評(píng)價(jià)更公平合理，有利于學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)。

四、課程教學(xué)改革的效果

（一）學(xué)生認(rèn)可度高

在2020—2021學(xué)年，學(xué)校機(jī)械制圖教學(xué)團(tuán)隊(duì)在智能制造專業(yè)20級(jí)1班開設(shè)的“機(jī)械制圖及CAD”課程教學(xué)中采用了新的教學(xué)安排與教學(xué)模式（2班仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式），受到學(xué)生好評(píng)，有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

（二）提高課程教學(xué)質(zhì)量

以智能制造專業(yè)20級(jí)1班和2班學(xué)生進(jìn)行教學(xué)改革成效評(píng)估，對(duì)比數(shù)據(jù)為學(xué)年考試成績(jī)（見表3），結(jié)果顯示，前者在基礎(chǔ)知識(shí)掌握和讀圖繪圖能力方面顯著高于前者。

此外，學(xué)生首次參加學(xué)科競(jìng)賽也取得了較好成績(jī)。2022年8月，學(xué)校首次組隊(duì)參加第十五屆“高教杯”全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽，智能制造專業(yè)4個(gè)參賽隊(duì)獲得團(tuán)體國(guó)賽三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)；25名參賽學(xué)生中5人獲國(guó)賽三等獎(jiǎng)，17人省賽獲獎(jiǎng)。

經(jīng)過兩年的實(shí)踐證明：教學(xué)安排、教學(xué)模式、教學(xué)方法、考核評(píng)價(jià)方案的改進(jìn)，多種教學(xué)方法與教學(xué)手段的綜合運(yùn)用，改變了過去教學(xué)實(shí)踐不足、理論教學(xué)與測(cè)繪實(shí)訓(xùn)相脫節(jié)的現(xiàn)象，增強(qiáng)了圖樣表達(dá)力的訓(xùn)練，圖紙質(zhì)量明顯提高。同時(shí)，課程教學(xué)改革對(duì)教師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，促進(jìn)了教師教學(xué)能力的快速提升。

作者簡(jiǎn)介：何航紅（1974— ），女，漢族，廣西桂平人，在職研究生，桂林理工大學(xué)南寧分校副教授。