機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)成圖技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐

康寶來(lái)

（南陽(yáng)理工學(xué)院 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院，河南 南陽(yáng)473004）

0 引言

工程圖學(xué)課程與工程實(shí)踐聯(lián)系密切，可以培養(yǎng)學(xué)生工程圖樣繪制、閱讀及形象思維能力，提高工程素質(zhì)，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，是普通高等學(xué)校本科工科專(zhuān)業(yè)的重要工程基礎(chǔ)課程。對(duì)“機(jī)制”專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，機(jī)械制圖能力（特指“機(jī)制”專(zhuān)業(yè)，下同）主要包括：徒手繪圖和尺規(guī)繪圖的能力，計(jì)算機(jī)繪圖和三維形體建模的能力，繪制和閱讀機(jī)械圖樣的基本能力，零部件測(cè)繪的基本能力。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

伴隨著科技的發(fā)展，機(jī)械制圖經(jīng)歷了手工繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖兩個(gè)階段，現(xiàn)在正全面邁進(jìn)三維設(shè)計(jì)時(shí)代。在這一進(jìn)程中，機(jī)械制圖課程的教學(xué)也做了相應(yīng)的改革，不斷地在傳統(tǒng)的以手工繪圖為主線(xiàn)的課程體系中添加相應(yīng)的模塊，較多地做法是插入專(zhuān)門(mén)的章節(jié)來(lái)講解計(jì)算機(jī)繪圖和三維形體建模，再設(shè)置制圖測(cè)繪實(shí)訓(xùn)和三維CAD軟件實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。這種基于二維圖形為主線(xiàn)的疊加式的能力培養(yǎng)模式將機(jī)械制圖能力分割為幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，造成了相關(guān)知識(shí)技能鏈接間斷，教學(xué)內(nèi)容重復(fù)與脫節(jié)并存，并且能力培養(yǎng)周期長(zhǎng)，不能很好地適應(yīng)全面進(jìn)入三維設(shè)計(jì)制造時(shí)代的發(fā)展需要。

針對(duì)上述問(wèn)題，我院近幾年來(lái)在機(jī)械制圖能力的培養(yǎng)方面進(jìn)行了較深入的教學(xué)改革，已將手工繪圖、計(jì)算機(jī)繪圖和三維形體建模等教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了有機(jī)的整合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制圖課程三維二維一體化教學(xué)。對(duì)制圖測(cè)繪實(shí)訓(xùn)和三維CAD軟件實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合已是當(dāng)務(wù)之急。

2 整體改革思路

通過(guò)大一兩個(gè)學(xué)期機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備的機(jī)械制圖能力主要包括：初步的徒手繪圖能力，一定的尺規(guī)繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖能力，初步的繪制和閱讀機(jī)械圖樣的基本能力，初步的三維形體建模能力。后續(xù)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的任務(wù)是：提升徒手繪圖和尺規(guī)繪圖能力，提升繪制和閱讀機(jī)械圖樣的基本能力，培養(yǎng)三維形體建模的能力，培養(yǎng)零部件測(cè)繪的基本能力。

為了盡快達(dá)成學(xué)生機(jī)械制圖能力的培養(yǎng)目標(biāo)，將傳統(tǒng)的圖測(cè)繪實(shí)訓(xùn)和三維CAD軟件實(shí)訓(xùn)這兩個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)整合為一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，命名為《機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)成圖技術(shù)》，作為本科“機(jī)制”專(zhuān)業(yè)核心課程在大二第一個(gè)學(xué)期集中三個(gè)星期開(kāi)設(shè)。這樣做，既可以較好地使日常教學(xué)與學(xué)科競(jìng)賽（“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）對(duì)接，又可以較好地服務(wù)后續(xù)課程教學(xué)。機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)成圖技術(shù)課程主要包括下面的四個(gè)模塊：

（1）機(jī)械測(cè)繪。對(duì)裝配體（如齒輪油泵、臺(tái)虎鉗等）進(jìn)行測(cè)繪，徒手繪圖繪制其裝配示意圖和每個(gè)零件的零件草圖，尺規(guī)繪圖繪制其裝配圖。

（2）零件三維形體建模。主要包括：①學(xué)習(xí)使用三維CAD軟件創(chuàng)建二維草圖；②學(xué)習(xí)軸套類(lèi)、盤(pán)蓋類(lèi)、叉架類(lèi)和箱體類(lèi)四類(lèi)典型零件的三維形體建模；③完成裝配體所有零件的三維形體建模。

（3）部件裝配設(shè)計(jì)。完成裝配體的裝配建模，并創(chuàng)建裝配體的爆炸視圖。

（4）零件工程圖設(shè)計(jì)。使用三維CAD軟件由裝配體零件（由老師指定）的三維模型創(chuàng)建二維工程圖。

3 教學(xué)改革案例

由于機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)成圖技術(shù)這門(mén)課程既包括手工繪圖又包括計(jì)算機(jī)繪圖，既包括三維形體建模又包括二維工程圖，這就要求我們把握好各環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系和邏輯關(guān)系，處理好局部與整體的關(guān)系，注重學(xué)生實(shí)際制圖能力的培養(yǎng)，把教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革與過(guò)程考核結(jié)合起來(lái)，用生動(dòng)的課堂教學(xué)來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。零件三維形體建模是三維CAD軟件部分的核心內(nèi)容，在這一部分的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，主要采取了下面的措施：

（1）案例教學(xué)與作業(yè)相結(jié)合。在創(chuàng)建二維草圖和典型零件三維形體建模的教學(xué)過(guò)程中，不是像傳統(tǒng)教學(xué)一樣逐個(gè)地講解每個(gè)命令的操作方法，而是每一部分均只通過(guò)講解2～3個(gè)典型案例來(lái)介紹常用命令的操作方法，再通過(guò)完成一定量的作業(yè)，讓學(xué)生較全面的掌握軟件的使用方法。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是：

①使學(xué)生獨(dú)立思考。傳統(tǒng)的教學(xué)方法貌似全面，但其內(nèi)容在實(shí)踐中不實(shí)用，且非常乏味無(wú)趣，在一定程度上損害了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)效果。案例講解沒(méi)有告訴學(xué)生作業(yè)該怎么做，需要學(xué)生自己去思考、去學(xué)習(xí)，使得枯燥乏味變得生動(dòng)活潑。

②使學(xué)生注重實(shí)際工程能力。案例教學(xué)貌似不全面，但能引導(dǎo)學(xué)生從研究每個(gè)命令的操作方法中跳出來(lái)，轉(zhuǎn)到學(xué)習(xí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

③使學(xué)生和老師的雙向交流更加流暢。學(xué)生做作業(yè)之前，要先消化老師所講解的案例，還要經(jīng)過(guò)縝密的思考來(lái)找到完成作業(yè)的方案，這也需要老師給予引導(dǎo)，也促使老師加深思考，根據(jù)不同學(xué)生的不同理解補(bǔ)充新的教學(xué)內(nèi)容。

典型二維草圖案例如圖1所示，典型零件案例如圖2所示。

圖1 典型二維草圖

圖2 典型零件

（2）作業(yè)與工程項(xiàng)目相結(jié)合。創(chuàng)建二維草圖是零件三維形體建模的基礎(chǔ)，典型零件三維形體建模又是完成實(shí)際工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)，學(xué)生必須要完成足夠量的作業(yè)才能達(dá)到對(duì)軟件的全面掌握。在此基礎(chǔ)上，再布置學(xué)生對(duì)已進(jìn)行測(cè)繪的裝配體的所有零件進(jìn)行三維形體建模這一工程項(xiàng)目。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是：

①基本技能與實(shí)踐相結(jié)合。學(xué)生要完成工程項(xiàng)目，就要從掌握三維CAD軟件的基本操作技能入手，分析工程項(xiàng)目的實(shí)踐情況、制定方案。在完成每個(gè)任務(wù)的過(guò)程中，都可能遇到在前面的學(xué)習(xí)中沒(méi)有掌握的問(wèn)題，學(xué)生都會(huì)自覺(jué)地查漏補(bǔ)缺、解決問(wèn)題，這樣學(xué)生就有了自覺(jué)、主動(dòng)的第二輪學(xué)習(xí)，從而完成對(duì)知識(shí)的掌握和能力的培養(yǎng)。

②可控制性強(qiáng)。老師全程指導(dǎo)學(xué)生完成工程項(xiàng)目，有利于學(xué)生集中精力學(xué)習(xí)技能。

③改進(jìn)了教學(xué)模式。圍繞工程項(xiàng)目這一主線(xiàn)，老師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體，形成了學(xué)生主動(dòng)參與、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。

4 考核方式改革

（1）注重過(guò)程考核。教學(xué)過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)都有具體的目標(biāo)任務(wù)，將課程考核落實(shí)到每一個(gè)具體的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生每完成一項(xiàng)就及時(shí)進(jìn)行評(píng)定，督促學(xué)生高質(zhì)量地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。課程考核體系見(jiàn)表1.

表1 課程考核體系

（2）作業(yè)與限時(shí)上機(jī)完成指定作業(yè)相結(jié)合。由于電子文檔的復(fù)制拷貝極其方便，容易發(fā)生學(xué)生在三維形體建模環(huán)節(jié)復(fù)制拷貝他人作業(yè)的現(xiàn)象，在創(chuàng)建二維草圖和典型零件三維形體建模這兩個(gè)環(huán)節(jié)均安排了限時(shí)上機(jī)完成指定作業(yè)的考核方式，起到了引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的作用，極大地減少了學(xué)生作業(yè)的抄襲拷貝現(xiàn)象。

5 課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)

課程目標(biāo)1：掌握機(jī)械測(cè)繪的方法，具備徒手繪制裝配示意圖和零件草圖的能力，提升手工繪制裝配圖的能力。

課程目標(biāo)2：掌握零件三維建模的方法，具備創(chuàng)建二維草圖的能力，具備軸套類(lèi)、盤(pán)蓋類(lèi)、叉架類(lèi)和箱體類(lèi)四類(lèi)典型零件的三維實(shí)體建模能力；掌握裝配體裝配設(shè)計(jì)的方法，具備裝配體裝配建模能力，具備創(chuàng)建裝配體爆炸視圖能力；掌握零件工程圖設(shè)計(jì)方法，具備由零件三維實(shí)體模型創(chuàng)建工程圖的能力。

課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系見(jiàn)表2.

表2 課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

我院2016級(jí)“機(jī)制”專(zhuān)業(yè)共6個(gè)班級(jí)進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，裝配體主要選用了齒輪油泵和機(jī)用臺(tái)虎鉗，結(jié)課后進(jìn)行了課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)，達(dá)成度均大于0.65，評(píng)價(jià)結(jié)果均為“達(dá)成”。機(jī)制1班38位學(xué)生的有關(guān)數(shù)據(jù)是：

機(jī)械測(cè)繪平均得分為C=84.0（裝配示意圖平均得分為85.0，零件草圖平均得分為85.0，裝配圖平均得分為75.0），零件三維形體建模平均得分為L(zhǎng)=83.1（二維草圖平均得分為75.0，典型零件建模平均得分為90.0，裝配體零件平均得分為85.0），裝配設(shè)計(jì)平均得分為Z=85.6（裝配建模平均得分為85.0，爆炸視圖平均得分為75.0），零件工程圖平均得分為G=75.9（圖形平均得分為80.0，標(biāo)注平均得分為65.0），班級(jí)總平均成績(jī)?yōu)閆CJ=82.9.

課程目標(biāo)1達(dá)成度：D1=C/100=84.0/100=0.84

課程目標(biāo)2達(dá)成度：D2=（0.45L+0.10Z+0.10G）/100（0.45+0.10+0.10）=53.55/65=0.82

課程總目標(biāo)達(dá)成度：D=ZCJ/100=82.9/100=0.83

6 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械測(cè)繪與先進(jìn)成圖技術(shù)課程成功地將制圖測(cè)繪實(shí)訓(xùn)與三維CAD軟件實(shí)訓(xùn)這兩個(gè)原本相互獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)整合為了一個(gè)有機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程能力和創(chuàng)新能力，教學(xué)模式和考核方式的改革，提高了課堂教學(xué)效率，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，符合應(yīng)用型高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)，達(dá)到了教學(xué)改革的目的。由于課程只經(jīng)歷了一個(gè)輪次的教學(xué)實(shí)踐，肯定還存在很多不足之處，還需要做堅(jiān)持不懈的能力，使課程更加完善、成熟。