機械制圖課程的教學思考與對策

楊波　崔衛華　潘永智　宋衛衛

[摘 要]機械制圖是工程師綜合素質培養教育中的一門重要專業基礎課，在高等工程人才的培養過程中具有重要的地位與作用。機械制圖課程教學在人才培養中的課程定位、課程教學內容以及教學模式等方面存在不少問題。為了更好地發揮課程在產品形體表現中的優勢，高校要以培養學生的空間思維能力、工程設計能力、工程實踐能力和設計創新能力為基本出發點，在大工程背景下，對其課程教學進行一定的改革。

[關鍵詞]機械制圖；課程定位；教學內容；教學模式；教學思考與對策

[中圖分類號] G42.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）07-0054-03

當前我國高等教育客觀上已從精英教育轉變為大眾教育，人才培養質量呈現多樣化的需求，教育教學理念、教學方法也正經歷著由知識教育向素質教育、由以教師為中心向以學生為中心、由專業化思想向工程化意識的轉變。[1][2]在這一過程中，如何充分發揮基礎課在工程教育改革中的作用，培養具有創新精神的高素質工程技術人才，是當今工程教育理論研究與教學實踐需要解決的重要問題。

機械制圖作為一門專業基礎課，是工程師綜合素質培養中最重要的知識教育之一。[3][4]在對機械制圖教學中工程素養培養認知過程規律進行系統分析的基礎上，作者分析了機械制圖課程教學的現狀，指出其在課程定位、教學內容以及教學模式等方面存在的問題，并對課程教學的一些改革思路做了初步的探索。

一、機械制圖在人才培養中的地位和作用反思與對策

在現代高等教育體系中，每一門課程都應當有一個合理的定位，不能超越本身的界位，更不能替代其他課程。機械制圖是機械專業的一門專業性、實踐性很強的專業技術基礎課，其主要任務是培養學生的讀圖繪圖和空間想象能力，是學生進一步學習專業課程必備的基礎，同時也是學生后續課程設計和畢業設計及至參加工作必備的基本技能。[5]

但同時，從課程性質的角度，制圖更是一門工程語言，只有掌握了這門語言，學生才能游刃有余地勝任今后的工作和學習；另一方面，從課程傳授對象的角度，一年級學生只是剛剛開始學習公共基礎課，他們不可能也沒有更多的時間去學習專業知識、生產知識，學生的學習方式還是高中的被動式學習方式。

因此，制圖課程改革合理的定位，就是恢復制圖教學的本來面目：主要培養學生畫圖、看圖的基本能力和一絲不茍的素質，其目標是使學生掌握圖樣表達與閱讀的這樣一種語言能力。因此在教學的過程中，教師應理論聯系實際，在培養學生的空間概念、立體思維的前提下，重點培養學生閱讀零件圖和裝配圖的能力和徒手繪圖的技巧。

二、機械制圖課程教學內容反思與對策

目前機械制圖的教學觀點與教學內容更多的是偏向學術研究方面，過分強調學科的系統性和完善性，而忽視了培養學生的形象思維能力，忽視了課程的實踐本質，以及其在學科發展中的地位與作用。其內容的抽象性使學生在學習制圖時感到枯燥與乏味，形成歷史性的“頭痛幾何”問題。[6][7]因此，機械制圖課程教學內容在以下幾個方面亟待加以優化。

（一）只強調課程基礎性而忽視了學科發展性

發達國家以及我國大部分大中型企業已經廣泛使用數字化制造技術，從源頭的設計、分析及至最終的制造及數據管理，包括計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助工程分析、計算機輔助工藝規劃等內容。企業的設計、生產、制造模式產生了如此重大改變，制圖教學如果不了解社會需求，教學內容不具前瞻性，教學將遠遠滯后于企業先進制造技術的發展，屆時，課程將陷入非常尷尬的境地。

傳統制造模式下采用二維圖紙作為信息載體，因此，機械制圖課程教學內容一直圍繞二維圖樣的生成、畫法、技術要求的標注與表達等方面展開，在數字化制造環境下，課程教學要解決零件、產品的形體表達問題；而作為貫穿數字化制造的產品數字模型，其表現形式、包含內容、建立方法、信息含量等更為重要，如何更為有效地對產品數字模型進行表達，如何將產品幾何信息以及工程語義信息在產品的各個階段進行有效的傳遞，將機械學科的發展與課程教學有機結合，使得課程教學內容適應學科發展的需要，將是本課程教學改革首先需要解決的、具有挑戰性的課題。

（二）只強調課程獨立性而忽視了學科交叉性

隨著科技的不斷發展，各學科之間的交叉、滲透發展越來越明顯，很多工程圖樣不再是單一形體的表達，而更多地體現為各種信息的整合，是各學科知識的交叉結合。在這種大背景下，企業對學生知識結構和基本技能的需求都發生了根本變化，因此，應從學科交叉性的角度調整課程教學內容。

機類機械制圖是專業基礎課，同時又屬于設計課程，因此不應過分強調其課程的獨立性，而應在設計教育的大背景下統一考慮制圖課的課程體系，在教學過程中重視學科之間的縱向聯系以及橫向聯系。

縱向聯系：加強機械制圖教學內容與機械零件、機械原理、畢業設計等課程與環節的聯系。如從講授機械設計概念入手，以培養設計簡易機械為主線，講授投影原理、制圖基礎、計算機繪圖，然后將標準件、常用件、零件圖與裝配圖與機械零件的設計有機聯系與融合，從而培養學生的專業意識和大工程觀。

橫向聯系：將制圖課程電氣、電工電子、信息技術等知識進行交叉聯系；在制圖教學中滲透工業設計思想，在圖學知識中融入技術美學和豐富的表現內涵，從而既可以強化學生的空間思維能力、圖形表達能力和設計創造能力，又可以為后續基于專業而又不拘泥于專業的發散性思維訓練打好基礎。

（三）只強調課程理論性而忽視了課程實踐性

工程是一種特定的社會實踐活動，工程師是從事這種造福人類的實踐活動的主體，因此以培養這種工程人才為目的的工程教育在本質上也必須具有實踐性。制圖的教學內容應尊重工程教育的特定屬性——實踐性；工程圖學教育的目標是工程師，而不是圖學理論專家，因此，課程教學內容應擺脫追求全面的、系統的、面面俱到的舊教育觀念，刪減理論性內容、加強工程實用性內容，例如截交、相貫僅要求了解其近似畫法，而不再講解具體的取點連線作圖方法；加強徒手繪圖的方法和展開圖的實踐環節畫法，進一步強化軸測圖和三維實體造型等內容，在零件和裝配體測繪的環節中，要求學生以工程師的角色去完成任務，包括對產品進行論證、徒手圖繪制、CAD三維建模、CAD平面圖繪制等綜合設計。從而通過課程實踐環節幫助學生建立工程思維，體現工程教育理念。另一方面，應該通過一定的制度建設，促使機械制圖教師與企業形成良好的互動，了解企業對學生掌握機械制圖的需求，并且通過教師在企業的工程實踐，改善自身的知識結構，使教師在新的三維技術知識體系下能夠勝任機械制圖的教學工作。

三、機械制圖課程教學模式反思與對策

（一）建立一種基于工程理念的課程訓練模式

在設計、制造、檢驗等生命周期過程中，產品是作為一個整體存在的，其各組成部分既存在著功能上的關聯，也存在著幾何形狀以及尺寸上的關聯；對產品的表達包括總裝圖、部件裝配圖和非標準件的零件圖，這種表達應該是一種基于全局觀念的表達，反映的是設計思路和制造要求，因此，其所繪的一套圖紙體現的是一個產品，是系統的、彼此密切相關的。

在制圖教學過程中，往往通過繪制圖紙的方式完成各個教學片段的實訓，在這一過程中學生繪制的大多數是不存在關聯、相互孤立的圖紙，因而所繪圖樣反映的僅僅是學生的制圖水平。這樣一種訓練方式，往往會使得學生在學習過程中無法形成對課程的全局與整體認識，達不到學以致用的目的。因此，在今后的制圖教學中，教師不僅要教學生怎樣繪制一張圖紙，而且可以引入一些小型設備，教會學生怎樣繪制一套圖。可壓縮畫法幾何內容，把更多的時間分配給機械制圖，在教學中注重結構設計的合理化、圖紙表達的標準化、尺寸及技術要求標注可測性及可加工性。引導學生盡量從身邊看得見、摸得著的實物出發，從概念設計、改進設計、發明創造的角度發掘設計表達靈感，形成工程意識。

（二）改變單一考試模式，建立一種過程考核模式

傳統課程的考核模式基本上還是沿用“一卷定終身”方式，雖然近幾年增大了平時作業的比重，但還遠遠達不到過程考核的效果，這就使得學生不能及時了解自己的學習狀態，也無法形成教學過程的動態反饋，從而達不到反饋指導后續教學計劃的目的。

因此，我們有必要采用一種模塊化、開卷與閉卷相結合的過程考核模式，將課程內容分解為制圖理論基礎、畫法幾何基本知識、機件的表達方法、標準件與常用件、零件圖與裝配圖等多個模塊，采用閉卷方式從機械裝置的表達、尺寸標注、技術要求等多個知識點進行考查；采用期中考試（開卷）的方式，對螺紋規定畫法及標注方法，常用螺紋緊固件連接的規定畫法，鍵、銷及其連接的規定畫法及尺寸標注方法，以及齒輪嚙合為題目進行開卷考試，促使學生養成自主學習習慣，培養分析解決圖樣表達問題的能力，同時培養工程意識和標準化意識；此外增加綜合考試，給出一個簡單機械產品，要求完成內容涵蓋零件圖、裝配圖、標準件和常用件的裝配圖設計，從而形成對學生綜合能力的考核。

四、結論

圖學教育需要在新的數字技術支撐下進行適應性改革，在這一過程中，應將其置于現代產品設計與表達的大背景下，結合學生的實際情況以及課程的教學特點和要求，從教學定位、教學內容與教學模式等方面積極探索，不斷創新教學方法，豐富教學手段。在具體改革的實施過程中，應將機械制圖課程與機械工程專業的其他課程教學內容進行整合，多聯系工程實際，擴展學生的視野，同時合理使用多媒體技術、實體造型軟件等現代化教學工具，引導學生思考，培養學生的工程素養。只有這樣才能更好地發揮其產品形體表現的優勢，最終實現機械制圖課程的教學目標，為學生學好后繼專業課程奠定基礎。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 竺志超，楊文珍.高校非工程類學生工程素質教育思考[J].中國大學教學，2013（5）：26-28.

[2] 曹新亮，楊紅霞，李建新. MOOCs環境下工科大學生工程素質培養方式的反思[J].現代教育科學，2014（4）：167-170.

[3] 孫穎，陳士俊，楊藝. 推進卓越工程師孵化的現實阻力及對策性思考[J].高等工程教育，2011（5）：40-45.

[4] 楊波，趙勤，劉魯寧.和合模式下工程圖學實驗教學改革探討[J].理工高教研究，2007（6）：107-108.

[5] 顧秉林.大力培育工程性創新性人才[J].清華大學教育研究，2014（4）：1-6.

[6] 張俊平，禹奇才，童華煒，焦楚杰.創建基于大工程觀的土木工程專業人才培養模式[J].中國高等教育，2012（6）：27-29.

[責任編輯：劉鳳華]