機械制圖教學改革與學生綜合能力培養

馮冬菊 宋洪俠 王丹虹 高菲

大連理工大學機械工程學院 遼寧大連 116024

1 引言

人才是強國之根本，是增強國家國際競爭力的關鍵[1]。一個高素質優秀人才必須具備包括工程實踐能力、創新能力、團隊合作能力、自學能力、國際競爭力等在內的各項綜合能力。本文將結合大連理工大學機械制圖課程近幾年的建設和改革情況，研究如何在機械制圖課程教學中培養學生的綜合能力。

2 課堂教學是培養學生綜合能力的主陣地

2.1 借助實體模型和繪圖軟件，培養學生空間思維能力

實體模型在機械制圖課堂教學上的應用，可以彌補學生在實際工程方面經驗不足的劣勢。比如，在組合體部分的課堂教學中，注意從體出發，講解完投影法后，讓學生先從各個角度仔細觀察實物模型，引導學生分析空間幾何元素與其投影的平面圖形之間的聯系，然后按照投影法畫出其三視圖和軸測圖。經過多次訓練，能夠幫助學生掌握空間物體投影規律，提高其空間思維能力。

雖然實體模型直觀、演示效果較好，但由于攜帶不便且種類有限，其應用還有一定的局限性。當前，三維繪圖軟件Inventor功能強大[2]，將其應用在機械制圖課堂教學中對培養學生的空間思維能力同樣會起到顯著作用。例如，在講解圓柱切口問題時，可利用Inventor軟件演示隨著切口大小和位置的改變，實體模型和三視圖變化情況，如圖1所示。顯然，在利用Inventor進行三維造型的過程中，學生不僅可以看到最后的組合體，而且可以看到造型過程中的疊加、挖切等細節，同時也可對組合體進行各個角度的旋轉觀察等操作，因此能夠顯著提高學生的空間想象能力。

2.2 采用項目教學法，培養學生團隊合作能力

項目教學法以完成某一具體項目為教學目標，教師圍繞項目構建教學內容體系，學生以小組為單位按要求完成項目任務[3-4]。項目教學法重視過程，強調合作。比如在裝配體項目中，各組學生首先根據給定的裝配圖拆畫出各個零件圖，每個學生負責2～4個零件的草圖繪制和三維實體造型，然后再將所有零件模型匯總在一起，各自進行裝配，并生成完整的裝配工程圖。在具體標注各零件草圖的尺寸時（尤其是相鄰零件尺寸），小組各成員要注意交流、互相溝通，以避免因零件尺寸錯誤而造成后續的裝配環節出現問題。顯然，這種教學方式不僅使學生從被動學習變為主動學習，更重要的是培養了學生團隊合作能力。

2.3 設置自學內容，培養學生自學能力

學生的自學能力如何對于以后能否成為高素質優秀人才有著很重要的影響。因此，在機械制圖教學中應該有意識地培養學生的自學能力。比如，螺紋連接件、鍵、銷、齒輪、軸承、彈簧及其相關部分可作為自學內容，學生通過自己看書、查閱資料、獨立做作業等途徑消化理解這部分內容，教師只是做作業講評和知識點總結。再如，對于機械設計中常用的Inventor和AutoCAD等應用軟件，由于上機操作學時的限制，教師只是講解基本操作，諸如Inventor拆裝動畫制作、運動仿真等更深入的應用還需學生看教學視頻自學掌握。

2.4 實施雙語教學，提高學生國際競爭力

機械制圖課程沒有很深奧的理論和邏輯推理，教師上課時的英語用句可以比較簡潔,比較適合采用雙語教學[5-6]。大連理工大學從2005年開始在化工、機械、電子英語強化班開設英語雙語課，2007年底面向機械學院的機電外貿日語強化班又開設了漢、日雙語課。目前制圖雙語課教師均為留學回國人員，教材以外語原版教材為主、國內漢語教材為輔，習題集和測驗試卷均采用全外語形式。多年來，制圖課程雙語教學一直在不斷改革和完善，學生的專業外語水平和制圖能力均得到很大提高，為培養具有國際競爭力的高素質優秀人才提供了強有力的保障。

3 實踐教學是培養學生綜合能力的最前線

3.1 在測繪實驗中培養學生工程實踐能力

目前，國內各高校紛紛建立工程圖學實驗室，開設測繪實驗，以培養學生的工程實踐能力[7-8]。大連理工大學機類和近機類專業的制圖課程開設了測繪實驗，實驗內容與實際工程聯系緊密，針對性強，具有足夠的深度。

實驗過程中，學生首先根據實物模型，分組討論其作用、工作原理、裝配關系以及拆裝順序等；然后對各種裝配體進行拆解，根據零件結構、形狀和用途，確定合適的表達方案，測繪零件實物，并在坐標紙上徒手繪制出零件草圖、裝配示意圖等；在隨后的上機操作中利用Inventor軟件進行三維建模，并投影為工程圖，最后編輯加工成完整的零件圖并進行圖樣輸出。通過測繪實驗，學生熟悉了常見測量工具，掌握了常用測量方法，加深了對零件工藝結構的感性認識，進而提高了學生的工程實踐能力。

3.2 在上機操作中培養學生創新能力

上機操作教學環節主要講授Inventor 2010和Auto-CAD繪圖軟件的使用。上機操作是在人手一機的多媒體機房進行，采取教師邊講學生邊練的方式授課。上機時，一般選擇與專業相關的典型零件為操作對象，基于Inventor對其進行建模和裝配等操作。學生還可利用課外時間在制圖課程網站上選做虛擬實驗。此外，學校每年還組織三維創新設計比賽，引導和鼓勵學生積極參與創新活動。

通過課內外的上機學習，使大部分學生掌握了繪圖軟件的基本操作，更為重要的是能夠顯著提高學生的創新能力。比如，在實時造型過程中，可以對創建中的三維立體模型任意進行旋轉、剖切以及投影工程圖，使復雜的空間立體及其平面投影在學生頭腦中形成清晰的印象，增強感性認識。同時，還可以對創建的模型進行實時編輯、修改，即可轉換成相似的新物體。經過反復訓練，可使學生在短時間內舉一反三，啟發思維，提高創新能力。

4 結束語

在機械制圖課程教學中，充分發揮課堂教學優勢、高度重視實踐教學，能夠有效提高學生的自學能力、國際競爭力、團隊合作能力、工程實踐能力和創新能力。作為社會發展主要動力和后備力量的大學生，其綜合能力的提高將加快我國家建設創新型國家的步伐。

[1]加快建設人才強國[N].人民日報,2010-5-26(1).

[2]馮冬菊,宋洪俠,戴恒震,等.基于Inventor的安全閥三維建模和虛擬裝配[J].煤礦機械,2010,31(11):216-219.

[3]張樹林,胡義華,林祖正.淺談項目教學法在《制圖與計算機繪圖》課程教學的應用[J].現代企業教育,2011(2):176-177.

[4]孫維漢,文愛民.基于項目化教學《機械制圖》教材建設探索[J].佳木斯教育學院學報,2011(2):128-129.

[5]楊放瓊,湯曉燕.《工程制圖》開放互動式雙語教學模式的研究與實踐[J].高等教育研究學報,2011,34(2):91-93.

[6]楊志凌.“工程制圖”雙語教學改革的實踐[J].中國電力教育,2008(23):60-61.

[7]許良元,劉微,江慶,等.三維建模與機械制圖課程測繪改革探索[J].機械管理開發,2011(3):188-189.

[8]田福潤,程曉新.機械制圖測繪教學研究與實踐[J].長春工程學院學報:社會科學版,2008,9(4):66-68.