《機械制圖》課程教學思考及改進措施淺析①

李成

摘 要：《機械制圖》是機械、車輛等專業的基礎必修課，該課程較為抽象，對學生的空間想象能力、形體分析能力以及邏輯思維能力等方面提出了較高的要求，歷來為大學新生較為畏懼的課程之一。結合作者近年來的教學實踐，本文總結了《機械制圖》的課程特點，并具體提出了六條教學改進措施，供專業教學同仁討論和參考，以期激發學生的學習興趣，提高課程教學效果。

關鍵詞：機械制圖 車輛工程 機械工程 教學改進

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）04（a）-0050-02

《機械制圖》課程是機械、車輛等專業的基礎必修課，目前一般設置99課時，5.5學分[1]。該課程主要內容包括畫法幾何學、機械制圖基礎、零件圖與裝配圖、計算機輔助繪圖等幾大部分，教學內容較為抽象，對學生的空間想象能力、形體分析能力以及邏輯思維能力等方面提出了較高的要求，歷來為大學新生帶有畏難情緒的課程之一。該門課程主要的教學任務包括：（1）學習投影法（主要是正投影法）的基本理論及其應用；（2）培養空間形體的圖示表達能力；（3）培養繪制和閱讀機械圖樣及其它工程圖樣的基本能力；（4）培養空間幾何問題的圖解能力；（5）培養空間想象能力、形象思維能力和空間分析能力；（6）培養計算機繪圖的應用能力。同時，要求在學習過程中逐步建立產品信息概念、設計構形概念和工程規范概念，隨著后續課程的學習以及實踐經驗的累積，逐漸培養設計與繪制生產圖樣的能力。

《機械制圖》是工程類專業極為重要的基礎課，也是《機械原理》《機械設計》《車輛構造原理》《計算機輔助工程設計》等一系列后續課程的必要基礎和前提，因此可以說，欲學機械車輛類專業，必先入門機械制圖。考慮到教學對象為大一新生，為了培養新生的學習信心和興趣，在學生剛進入大學即從源頭上排除消極和畏難情緒，該課程就愈加顯得極為關鍵和重要。

1 課程特點及教學思想

《機械制圖》課程主要涉及圖示法與圖解法兩類基本思想，前者主要研究在平面上圖示空間幾何元素（比如點、線、面）和物體的原理與方法，后者則主要研究在平面上圖解空間幾何問題（比如定位、度量、軌跡等）的原理和方法。一般來說，該課程的教學工作中要特別注意如下幾點[2～4]：

（1）在本課程的理論基礎部分即畫法幾何學的教學過程中，應該把基本概念和基本原理分析透徹，讓學生學會融會貫通，這樣才能靈活地運用這些概念、原理以及相應的方法進行解題和作圖。

（2）為了培養學生的空間形體的圖示表達能力，必須對物體進行幾何分析和形體分析，并掌握它們在各種相對位置時的圖示特點。教學中要不斷深化對空間形體與平面圖形之間關系的認識，從而逐步提高圖示物體的能力。

（3）為了培養學生的空間幾何問題的圖解能力，教學中強調根據已知條件，進行空間幾何分析，明確解題思路，提出解題方法和步驟，再進行作圖。有的習題有多種解法，要引導和培養學生選擇其中比較簡潔的方法進行作圖解答。

（4）繪圖和讀圖能力的培養必須通過一系列的繪圖與讀圖實踐，在實踐教學中讓學生逐步掌握繪圖與讀圖的方法，以及熟悉若干必要的國家制圖標準和相關技術標準。

（5）在培養計算機繪圖的應用能力時，要注意加強上機實踐，這樣才能逐步地掌握繪圖軟件的應用和操作技能，不斷提高應用計算機繪圖的熟練程度。

（6）教學中要培養學生的自學能力。在自學中要循序漸進和抓住重點，把基本概念、基本理論和基本知識掌握好，然后深入理解有關理論內容和擴展知識面。

（7）鑒于圖樣在工程技術中的重要作用，工程技術人員不能畫錯和看錯圖樣，否則將會造成重大損失，因此在教學中要特別強調和培養學生的耐心細致的工作作風，樹立嚴肅認真、一絲不茍的學習態度。

2 課程教學改進措施

本課程教學過程中應避免如下問題。比如，重視畫法幾何學而輕視零件圖與裝配圖的教學；重視繪圖的大量練習而輕視讀圖能力的培養鍛煉；只顧教學內容的進行，填鴨式教學讓部分同學更加感覺本課程的枯燥性，等等。作者經過若干學期的《機械制圖》教學工作，總結了一些心得體會，并做了一些教學方法上的思考，旨在能夠更好地促進課程的教學效果，現分述如下。

2.1 進行模型結合圖片教學方法

空間想象能力不足，是很多學生學不好本課程的重要原因之一。在這里援引2011級某車輛專業學生的一句話：“我實在是想不出來，想破頭也想不出來”，該生針對的是畫法幾何學中的“兩曲面立體相交”的習題。事實上，不僅是畫法幾何學，其它的還包括組合體視圖、零件圖、裝配圖等重要的教學內容中，都對空間想象能力提出了很高要求。比如，根據零件的某兩個視圖，想象零件的組成與形狀，然后畫出第三個視圖（這里還可以要求用剖視圖等其它表達方法），這是教學中一類常見的訓練習題，卻往往讓不少學生難以精準解答出來。從學生們所補畫的第三視圖來看，他們腦海里想象的零件，要么多一點要么少一點，此時如果教師完全憑借語言表達引導他們想象，效果往往并不是非常理想。有些時候，教師反復分析和描述之后，部分同學還是一臉茫然，不知該零件究竟為何物。在此，作者計劃采用模型教學，亦即對于常見的模型和習題中的重點類型，購置一部分實體模型，比如軸承座、渦輪軸、滑動軸承、擺線轉子泵、減速箱等，在教學和練習的過程中，可以展示模型，讓學生看起來更直觀。模型是可拆裝的，隨時可打開模型，讓學生認清內部結構，從而更好地理解繪圖中（特別是剖視圖和斷面圖）為何有某些想不清的線條或剖面等，從而真正做到恍然大悟，印象深刻。

2.2 進行比較性教學方法

《機械制圖》課程的習題量較大，有配套的近200頁的習題集，同時必要的練習也是真正學好和掌握該門課的必需途徑，因此，教師在每次課后都會布置一定數量的作業。通過檢查和批改學生作業，作者發現里面的錯誤五花八門，讓人眼花繚亂。因此，在最近一個學期的教學工作中，作者初步摸索了比較性教學法，亦即把若干種錯誤的作圖與正確圖形一一對比，帶動學生去發現其中的不同點，并解釋錯在何處。以“零件的連接”一章中的螺紋緊固件連接畫法為例，螺紋緊固件連接包括螺栓連接、雙頭螺柱連接及螺釘連接等，該部分一直是教學中的重點與難點，由于線條較多，再加上若干規定畫法，學生的作圖往往錯誤較多。經過思考和精心準備，作者把五六類典型的錯誤畫法總結下來，然后一一拿出來讓學生自己挑錯，再與正確畫法在同一張PPT上直接左右對比，通過討論、分析與對比，極大地加深了學生的印象，同時也增加了師生互動，活躍了課堂氣氛，提高了教學效果。該方法將在作者以后的教學工作中繼續實施貫徹和摸索總結。

2.3 嘗試動態演示解題過程教學法

如上所述，習題的練習和講解是本課程的重要內容之一，通過練習及時發現學生對基本概念及作圖技巧上存在的問題，然后予以分析講解和糾正，達到學以致用的目的。以往教學中，作者往往是通過在黑板上邊講邊畫圖的方式，使用采購的大型手工作圖工具，在黑板上講一步畫一步。這種方法，對于簡單的習題效果很不錯，學生也普遍反映很好。然而，有些題目較為復雜，需要的步驟較多，需要畫的線面也多，即便是原題目用白粉筆，解題畫圖用彩色粉筆，到最后也會覺得稍顯繁亂，有些學生思路較慢，作圖講解完成之后，會過來問教師第二步是怎么做的。這是一個困難的問題，因為想回到第二步，除非把第二步之后所作的所有線條全部去掉，這對于手工在黑板上作的圖形來說，幾何是不可能的。因此，作者在思考，同時也正在做這方面的前期工作，即每道習題都通過計算機繪制動態解題過程，每一步都可以通過鼠標或鍵盤控制前進或返回。這種方法的好處有兩點：（1）可以解決前述問題，即可以隨時返回過來看上面作過的步驟；（2）節省了現場黑板作圖的時間，把更多的時間用來引導分析和互動上；（3）若有學生課堂沒聽懂，還可以把文件拷貝回去再仔細觀摩和研究。

2.4 進行附注解題步驟的教學方法

根據本課程的特點，不僅要求學生有一定的空間想象和空間分析能力，還需要較好的邏輯思維能力。將教學內容中的重點方法和技巧貫徹應用到解題中，需要做到思路清晰，第一步要畫什么，第二步要做什么，第三步第四步等等要畫出哪些部分，必須有條有理。如果這個過程中的任意兩個步驟顛倒，整個問題可能是無法正確解答，此時學生在畫圖中自己也會覺得思路完全混亂，只能憑感覺隨便畫幾個線面。在講解例題和習題的過程中，作者每次都要強調每個步驟的具體明確的目的，并把關鍵步驟寫在圖形旁邊。然而，一些學生只注意當時聽的認真，把圖形也跟著完全正確畫好了，卻不注意把關鍵的解題步驟給也一起附注在題目旁邊。由此造成的一個后果是，過了一段時間，等到學生拿過來復習的時候，都忘記了有些題目是如何畫出來的。作者下一步需要跟學生強調，解題步驟就是整個思路和方法的直接體現，要求除了畫出正確圖形之外，必須另外附注畫圖步驟。這樣一來，可以盡可能讓學生做到知其然，也知其所以然，在這個過程中鍛煉而來的細致條理的習慣，未來也許能在工程應用中起到一定的作用。

2.5 讀圖與繪圖同等重要式教學方法

現階段教學中，不管是教材編寫，還是網上流傳的知名課件，都有一個共同特點，那就是繪圖方面占的比例遠大于讀圖方面，這一點無論從教材篇幅還是習題集類型都能略見一斑。事實上，作者認為，繪圖固然重要，讀圖同樣關鍵。我們培養的是未來的工程技術界的專業人才，未來畫圖機會可能確實不少，但讀圖機會應該更多。無論是機械制圖，還是車輛圖樣，面對一副完整的零件圖或裝配圖，學生應該具備基本的讀圖能力，并進一步發揮想象，明白該圖形的形狀結構、技術要求及基本參數等。圖樣與語言、文字一樣，是工程技術人員表達和交流思想的主要途徑，因此，作者認為應該格外重視培養學生的看圖讀圖的能力。在教學過程中，作者未來要更加重視看三視圖、看零件圖、看裝配圖、由裝配圖畫零件圖等方面的方法和能力培養，力爭讓學生在《機械制圖》課程上全面發展。

2.6 結合計算機繪圖輔助分析和教學

堅持把計算機繪圖與手工制圖相結合，強調計算機繪圖在工作中的重要性，淡化畫法幾何學中過偏過難的思路方法和習題，把有限的教學課時更多地用于零件圖與裝配圖的畫圖和看圖訓練中來，特別是結合AutoCAD進行繪圖讀圖的分析和教學。當然，對于畫法幾何學的基本內容，必須確保教學課時和教學效果，因為畫法幾何是后續制圖的基礎，只是在畫法幾何的教學過程中，不必拘泥于個別難題，事實證明，這類題目即使花了相當大的精力去講解，收效也不佳。不能為了做題而做題，畫法幾何學的核心思想，是一整套清晰的分析思路及空間想象能力訓練，一切都要圍繞該目標展開。通過強化基本概念和常用技巧，引入適當的常規難度題目進行訓練，鞏固所學知識。教學過程中重點強調工程的概念，在零件圖和裝配圖中所畫的一切圖形，都有其工程原型。同時培養學生耐心細致的態度，強調這是本課程必須具備的學習態度，讓學生感覺這門略顯枯燥的課程不那么乏味，只有通過流利準確的語言表達及課堂的師生互動氛圍，逐步培養學生的學習興趣，所謂的樂趣，都蘊藏在思考和作圖中，以及經過鍛煉空間思考和分析能力而解決問題的快樂成就感。

3 結語

本文分析了《機械制圖》的課程特點，強調了其在相關專業中的重要性，并初步探討了課程教學思想及方法改進，以促進教學效果的提高。在上述方案計劃中，落實起來既需要一定的經費支持，比如購置組合體或零件的模型等，也需要相當的時間和精力，比如制備比較性教學、動態演示解題過程等課件材料。此外，還需要較多的耐心，通過反復引導，鼓勵學生排除畏難情緒，爭取把課堂教學做到互動性、實踐性、趣味性相結合，為學生將來從事工程類工作打好基礎。總之，通過任課教師的努力，這門看似困難和枯燥的課程必將會在教學效果上更上一層樓。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部高等教育司. 普通高等學校本科專業目錄和專業介紹[M].北京：高等教育出版社，1998.

[2] 大連理工大學工程畫教研室.畫法幾何學[M].7版.北京：高等教育出版社，2011.

[3] 大連理工大學工程畫教研室.機械制圖[M].6版.北京：高等教育出版社，2007.

[4] 朱輝，單鴻波，曹桄，等.畫法幾何及工程制圖[M].7版.上海：上海科學技術出版社，2013.