機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)繪圖課程教學(xué)設(shè)計(jì)

宗榮珍，劉品瀟

（南陽(yáng)理工學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473004）

1 課程的性質(zhì)及任務(wù)

1.1 課程性質(zhì)

機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)繪圖課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)平臺(tái)必修課，主要培養(yǎng)學(xué)生看圖、畫圖的能力。

1.2 課程任務(wù)

任務(wù)1。通過(guò)實(shí)踐操作，熟練掌握手工機(jī)械測(cè)繪的基本方法，具備對(duì)機(jī)器或部件進(jìn)行測(cè)繪和表達(dá)的能力。

任務(wù)2。熟練掌握三維CAD繪圖技術(shù)，具備運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件表達(dá)機(jī)械產(chǎn)品的能力。

任務(wù)3。能夠在機(jī)械工程實(shí)踐中正確使用先進(jìn)的繪圖技術(shù)，能將機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)繪圖技術(shù)用于解決機(jī)械設(shè)計(jì)、制造工藝、機(jī)電一體化等復(fù)雜工程問(wèn)題，能將機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)繪圖技術(shù)用于分析機(jī)械工程問(wèn)題和設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝流程。

1.3 課程任務(wù)與專業(yè)要求的關(guān)系

本課程任務(wù)對(duì)專業(yè)要求的支撐關(guān)系如表1所示。需要說(shuō)明的是：課程任務(wù)3支撐的專業(yè)要求為弱相關(guān)，不進(jìn)行考核及完成度評(píng)價(jià)。

表1 課程任務(wù)與專業(yè)要求的關(guān)系

2 課程教學(xué)安排

基于成果導(dǎo)向（OBE）理念，課程教學(xué)目標(biāo)確定后，就要確定教什么、怎么教才能達(dá)成課程教學(xué)任務(wù)。課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：課程教學(xué)內(nèi)容要能支撐課程教學(xué)任務(wù)的完成，課程教學(xué)內(nèi)容要與教學(xué)方式相適應(yīng)。為完成本課程教學(xué)任務(wù)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式一并進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]，具體如表2所示。

表2 課程教學(xué)安排[2-4]

3 課程教學(xué)方法

3.1 分組實(shí)踐法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法相結(jié)合

機(jī)械測(cè)繪實(shí)踐環(huán)節(jié)將每個(gè)班級(jí)分成4個(gè)小組，并采用組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，要求擔(dān)任組長(zhǎng)的同學(xué)必須具有較強(qiáng)的畫圖能力和組織協(xié)調(diào)能力。選出組長(zhǎng)后，其它同學(xué)采用自愿報(bào)名的方式參加到各個(gè)測(cè)繪小組。測(cè)繪任務(wù)具體分工由組長(zhǎng)安排進(jìn)行，小組成員之間可以互幫互學(xué)。通過(guò)分組實(shí)踐和任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、組織管理能力和科學(xué)探索精神。

3.2 工程案例教學(xué)法

采用工程案例教學(xué)法，每個(gè)小組的測(cè)繪部件可從以下工程應(yīng)用案例中選取：臺(tái)虎鉗、齒輪泵、球閥、銑刀頭。選中后由組長(zhǎng)領(lǐng)取測(cè)繪部件，各小組自行組織測(cè)繪工作。每個(gè)同學(xué)最少測(cè)繪一個(gè)零件，小組之間數(shù)據(jù)可以共享。實(shí)訓(xùn)要求如下：1）熟悉部件拆裝順序，合理使用拆卸工具，注意拆卸方法，不得蠻干，以免損傷零件；2）嚴(yán)格遵守勞動(dòng)紀(jì)律，不得遲到早退，工作室內(nèi)不得大聲喧嘩；3）妥善保管拆卸的零、部件，注意防塵、防銹、防丟失；4）愛護(hù)室內(nèi)的各種設(shè)施和物品；5）遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，正確開、關(guān)、使用計(jì)算機(jī)；6）勤于思考、虛心好問(wèn)，注意培養(yǎng)自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。

采用工程案例教學(xué)法，使學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考問(wèn)題，具備分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而提高了其工程素養(yǎng)。

3.3 先進(jìn)繪圖技術(shù)和傳動(dòng)教學(xué)手段相結(jié)合

本課程將計(jì)算機(jī)先進(jìn)繪圖技術(shù)和傳統(tǒng)的手工機(jī)械測(cè)繪、測(cè)量技術(shù)完美結(jié)合。具體的工作步驟如圖1所示。先進(jìn)繪圖技術(shù)有利于培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)繪圖的能力，傳統(tǒng)手工測(cè)繪可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)、工程實(shí)踐動(dòng)手能力，以及作為工程技術(shù)人員必須具備的視圖表達(dá)能力。因過(guò)程中設(shè)有干涉檢查環(huán)節(jié)，有效地避免了測(cè)量不準(zhǔn)確等傳統(tǒng)手段中錯(cuò)誤的產(chǎn)生。

圖1 課程各教學(xué)環(huán)節(jié)流程圖

通過(guò)先進(jìn)繪圖技術(shù)和傳動(dòng)教學(xué)手段相結(jié)合，使學(xué)生掌握機(jī)械部件測(cè)繪的方法和計(jì)算機(jī)三維繪圖技術(shù)，具備對(duì)機(jī)器或部件進(jìn)行測(cè)繪和表達(dá)的能力，熟練使用計(jì)算機(jī)三維繪圖軟件輔助機(jī)械工程設(shè)計(jì)。

3.4 線上、線下混合式教學(xué)法

在三維軟件教學(xué)環(huán)節(jié)采用線上線下混合式方法開展教學(xué)[5]，教師首先錄制三維軟件的使用和操作方法視頻課程，然后將視頻上傳到超星學(xué)習(xí)通上，公開網(wǎng)址，形成視頻開放課程。學(xué)生可以觀看視頻和學(xué)習(xí)軟件的操作方法，靈活自如地進(jìn)行軟件操作練習(xí)，一遍學(xué)不會(huì)可以重復(fù)播放視頻學(xué)習(xí)，有問(wèn)題可以連線老師線上解答，或者現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操指導(dǎo)。同學(xué)之間可以相互討論、取長(zhǎng)補(bǔ)短。通過(guò)線上、線下混合教學(xué)模式的實(shí)施，可以顯著提高學(xué)生的自學(xué)能力。視頻教學(xué)內(nèi)容具體如下：1）零件三維建模；2）部件裝配建模；3）工程圖創(chuàng)建。

4 課程考核辦法及課程任務(wù)完成情況評(píng)判

4.1 考核方式

本課程考核方式為考查，采用過(guò)程考查，重在考查學(xué)生運(yùn)用工程繪圖技術(shù)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)表達(dá)的能力和運(yùn)用三維CAD軟件對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬的能力，考查的對(duì)象是學(xué)生提交的項(xiàng)目成果和限時(shí)上機(jī)完成指定作業(yè)；考核成績(jī)采用百分制記分。

4.1.1 成果形式及要求

1）徒手繪圖。表達(dá)方案合理，尺寸完整、正確，清晰。

2）尺規(guī)繪圖。圖紙幅面及格式、比例、字體、圖線、尺寸標(biāo)注等符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；圖形能清楚地表達(dá)裝配體的工作原理、各零件之間的裝配關(guān)系及主要零件的結(jié)構(gòu)特征，尺寸標(biāo)注正確；零件序號(hào)、明細(xì)欄和標(biāo)題欄等內(nèi)容齊全。

3）計(jì)算機(jī)繪圖。零件三維模型正確，零件二維工程圖能正確、完整、清晰地表達(dá)零件各部分的結(jié)構(gòu)形狀，表達(dá)方案合理，尺寸完整。

4.1.2 考核成績(jī)構(gòu)成及分值

考核成績(jī)由機(jī)械測(cè)繪成績(jī)、零件建模成績(jī)、部件裝配建模成績(jī)和零件工程圖成績(jī)4部分組成。機(jī)械測(cè)繪成績(jī)、零件建模成績(jī)、裝配建模成績(jī)和零件工程圖成績(jī)及總評(píng)成績(jī)均為百分制，在總評(píng)成績(jī)中，機(jī)械測(cè)繪成績(jī)、零件建模成績(jī)、裝配建模成績(jī)和工程圖成績(jī)所占權(quán)重系數(shù)分別為β1、β2、β3及β4，分別定為0.35、0.45、0.10和0.10。

4.2 課程任務(wù)完成情況評(píng)價(jià)辦法

課程任務(wù)完成情況評(píng)價(jià)包括課程分任務(wù)評(píng)價(jià)和課程總?cè)蝿?wù)評(píng)價(jià)，計(jì)算辦法如下式所示：

課程任務(wù)評(píng)價(jià)內(nèi)容及符號(hào)意義說(shuō)明如下：C、L、Z、G分別表示學(xué)生機(jī)械測(cè)繪成績(jī)、零件建模成績(jī)、裝配建模成績(jī)和工程圖成績(jī)的實(shí)際平均得分。課程任務(wù)完成度計(jì)算辦法具體說(shuō)明如表3所示。

表3 課程任務(wù)完成度計(jì)算公式

4.3 實(shí)施效果

本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)在我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)已經(jīng)連續(xù)實(shí)施3年，根據(jù)考核結(jié)果對(duì)我校2020級(jí)機(jī)制專業(yè)3個(gè)班級(jí)的課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表4所示。從計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)看，3個(gè)班級(jí)的課程目標(biāo)達(dá)成度均超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值0.65，教學(xué)效果良好，達(dá)到了本課程的預(yù)期目標(biāo)。

表4 機(jī)制專業(yè)2020級(jí)3個(gè)班級(jí)課程目標(biāo)達(dá)成情況統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)語(yǔ)

本教學(xué)設(shè)計(jì)將多種教學(xué)方法和教學(xué)模式融為一體，包括分組實(shí)踐法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法相結(jié)合，工程案例教學(xué)法、先進(jìn)繪圖技術(shù)和傳動(dòng)繪圖手段相結(jié)合。課程采用了線上、線下混合教學(xué)模式，實(shí)踐證明該教學(xué)方法和模式實(shí)施效果良好，課程避免了枯燥的軟件操作命令講解，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐和自學(xué)熟練掌握計(jì)算機(jī)三維繪圖技術(shù)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科技探索精神，培育了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，為將來(lái)從事機(jī)械工程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。