工程圖學(xué)與機(jī)械制造實(shí)訓(xùn)聯(lián)合式學(xué)習(xí)課程創(chuàng)新

張旭焱

（武漢理工大學(xué) 湖北·武漢 430070）

在機(jī)械工程專業(yè)課程學(xué)習(xí)中，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重是“工程圖學(xué)”的一個(gè)本質(zhì)特征，且實(shí)踐操作環(huán)節(jié)對本課程知識點(diǎn)的全面掌握顯得更為重要。機(jī)械制造工程實(shí)訓(xùn)是在講授完“工程圖學(xué)”理論知識以后，全流程開展的以測繪設(shè)計(jì)為綜合訓(xùn)練的集中工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)，是必不可少的一門實(shí)訓(xùn)課程。將“工程圖學(xué)”和機(jī)械制造工程實(shí)訓(xùn)相結(jié)合也能充分利用理論知識進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作，加深對知識點(diǎn)的理解，從而鍛煉各方面的綜合能力，以夯實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)的前期各項(xiàng)知識儲備。

1 “工程圖學(xué)”與“機(jī)械制造實(shí)訓(xùn)”教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程實(shí)訓(xùn)目的

“工程圖學(xué)”實(shí)訓(xùn)的主要目的如下。（1）運(yùn)用已學(xué)過的理論知識，熟悉測繪的常用方法和實(shí)施步驟，培養(yǎng)學(xué)生初步的測繪素養(yǎng)和技能，并為后續(xù)理論課及實(shí)踐課打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。（2）根據(jù)各種機(jī)械零部件圖的詳細(xì)繪制和校正，讓學(xué)生學(xué)會如何提升實(shí)際動(dòng)手繪圖能力，以及各種類型零部件測繪精度。使學(xué)生能較好的選擇實(shí)施方案、合理布局、精準(zhǔn)繪圖，并根據(jù)尺寸標(biāo)注規(guī)范完成相應(yīng)技術(shù)要素注寫。（3）了解機(jī)器設(shè)備的裝配工藝要求。通過全面、系統(tǒng)的全要素零部件測繪實(shí)訓(xùn)，從各個(gè)維度全方位培養(yǎng)學(xué)生具備較強(qiáng)的工程應(yīng)用和設(shè)計(jì)能力。（4）能熟練應(yīng)用各種素材和資料，全面了解零部件構(gòu)造，以及部件的用途、性能、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括零件間的裝配關(guān)系等。

1.2 課程安排模式

制圖課程內(nèi)容體系由畫法幾何、制圖基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)常識、計(jì)算機(jī)繪圖等要素組成，重點(diǎn)培養(yǎng)的素質(zhì)體現(xiàn)在空間想象能力、形象思維能力、圖形表達(dá)能力和創(chuàng)新構(gòu)形能力幾個(gè)方面。在課時(shí)安排上，應(yīng)針對上述知識要素開展有針對性的教學(xué)安排。

以武漢理工大學(xué)機(jī)械專業(yè)為例，“工程圖學(xué)(上)”“工程圖學(xué)(下)”共2*56 個(gè)課時(shí)，5.5 個(gè)學(xué)分，均安排在第一學(xué)年，一周3-4 節(jié)課，且在時(shí)間節(jié)點(diǎn)上都是連續(xù)課程，學(xué)生難免會覺得枯燥無趣，而且一周的時(shí)間里如果沒有及時(shí)地進(jìn)行課后復(fù)習(xí)，知識點(diǎn)會很快忘記。同樣，對于實(shí)驗(yàn)課時(shí)部分，由于一周只有兩次上機(jī)時(shí)間，雖然老師會講解CAD和三維軟件的使用，但還是感到上機(jī)實(shí)踐時(shí)間非常緊張，學(xué)生要真正做到學(xué)通弄懂，難度還是很大。“機(jī)械制造工程實(shí)訓(xùn)”共4 個(gè)學(xué)分，安排在第二學(xué)年，由于課時(shí)量太少，例如數(shù)銑實(shí)訓(xùn)，只能讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)三維建模軟件的使用，再進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，難免會制約學(xué)生創(chuàng)新思維的進(jìn)一步拓展。

1.3 課程教學(xué)方式

在“工程圖學(xué)”教學(xué)中，學(xué)生利用上課時(shí)間學(xué)習(xí)理論知識，課后在習(xí)題冊上進(jìn)行手工繪圖或在電腦上進(jìn)行電腦繪圖。在“機(jī)械制造工程實(shí)訓(xùn)”中，雖然采用了分組模式，但是學(xué)生眾多，會出現(xiàn)一名老師指導(dǎo)多位學(xué)生的現(xiàn)象。由于課時(shí)量有限，知識點(diǎn)復(fù)雜，學(xué)校在有限的時(shí)間內(nèi)并不能對計(jì)算機(jī)繪圖軟件做詳細(xì)的講解。基于此，就形成了學(xué)生仍在傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式的道路上徘徊的現(xiàn)象。

1.4 教學(xué)改革新變化

目前許多高校紛紛對“工程圖學(xué)”這一課程進(jìn)行改革和實(shí)踐，例如同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院采用混合式教學(xué)模式，采用多媒體課件和計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行融合教學(xué)；北京林業(yè)大學(xué)根據(jù)實(shí)際情況改革教學(xué)模式，建立標(biāo)準(zhǔn)庫生成標(biāo)準(zhǔn)件，采用三維設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行制圖教學(xué)。同時(shí)，一些在線公共學(xué)習(xí)資源如中國大學(xué)MOOC，雨課堂，優(yōu)慕課逐漸完善并趨近成熟，向中國高校注入了“互聯(lián)網(wǎng)”新潮流的新生機(jī)，各個(gè)大學(xué)可以在這些網(wǎng)絡(luò)平臺上發(fā)布資料，資源得到了共享。在“機(jī)械制造實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)改革中，石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院利用前期理論課程自己完成圖紙，在實(shí)訓(xùn)中制作小錘等。

2 聯(lián)合式學(xué)習(xí)課程創(chuàng)新

很長一段時(shí)間以來，高校傳統(tǒng)的工程制圖類專業(yè)人才培養(yǎng)是以理論學(xué)習(xí)和技能應(yīng)用相互交叉融合為主要教學(xué)形式，純粹在理論教學(xué)模式培養(yǎng)下的機(jī)械設(shè)計(jì)類大學(xué)生，盡管有豐富的本專業(yè)理論基礎(chǔ)知識，以及具備較為全面的各學(xué)科應(yīng)用知識體系，但很難適應(yīng)行業(yè)企業(yè)對個(gè)性化人才需求的特征要求。只有貼近制造型行業(yè)企業(yè)需求，建立多知識結(jié)構(gòu)相互融通的專業(yè)人才培養(yǎng)模式，才能解決高校畢業(yè)生的人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)性矛盾；只有緊跟時(shí)代發(fā)展要求，不斷深化高校機(jī)電類專業(yè)教學(xué)模式改革，優(yōu)化課程配置體系，更新教學(xué)樣式與路徑，從而不但使培養(yǎng)的學(xué)生具有多學(xué)科交叉融合的理論知識積累與實(shí)際應(yīng)用能力的個(gè)性化訓(xùn)練，增強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力與工程應(yīng)用能力，同時(shí)也可以為其他應(yīng)用學(xué)科培養(yǎng)具有適應(yīng)社會需求的復(fù)合型人才提供借鑒。

2.1 聯(lián)合式學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新

在“互聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，計(jì)算機(jī)繪圖軟件已經(jīng)在高校普遍應(yīng)用。計(jì)算機(jī)二維繪圖軟件能夠?qū)⑹止だL圖的一些要求變繁為簡，并且在使用裁剪偏移等命令時(shí)可以了解到實(shí)物之間的相互約束關(guān)系。學(xué)習(xí)三維建模能提高學(xué)生的空間想象能力，將平面思維演變?yōu)榱Ⅲw思維。

聯(lián)合式教學(xué)將采用 “工程圖學(xué)+計(jì)算機(jī)繪圖+機(jī)械制造實(shí)訓(xùn)”的學(xué)習(xí)模式，實(shí)施“三庫三融合”的教學(xué)理念。在線上，以二維碼技術(shù)為載體，建立學(xué)習(xí)資料庫，將多種計(jì)算機(jī)繪圖軟件教學(xué)視頻導(dǎo)入學(xué)習(xí)資料庫中，將二維碼編入教科書中，讓學(xué)生在課前課后加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)繪圖軟件的學(xué)習(xí)；在線下，通過老師的課堂教學(xué)和對應(yīng)的金工實(shí)訓(xùn)相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)。該模式旨在結(jié)合理論和實(shí)踐的應(yīng)用，提高學(xué)生的自學(xué)能力，同時(shí)能夠提高這兩門課程的學(xué)習(xí)效率。

2.2 聯(lián)合式學(xué)習(xí)資料庫創(chuàng)新

根據(jù)機(jī)電類專業(yè)聯(lián)合式、個(gè)性化、差異化學(xué)習(xí)特點(diǎn)，構(gòu)建豐富的應(yīng)用案例，以夯實(shí)理論基礎(chǔ)為支撐，以強(qiáng)調(diào)測繪技巧為目標(biāo)，以社會需求為牽引，全方位開展理論與實(shí)踐相互融通的教學(xué)方法改革。具體可通過實(shí)地走訪調(diào)研機(jī)電類企業(yè)的個(gè)性化需求，將企業(yè)實(shí)際應(yīng)用案例予以收集整理，并具體應(yīng)用到日常理論實(shí)踐教學(xué)環(huán)境中。任課教師通過開設(shè)專題定向應(yīng)用、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)、理實(shí)結(jié)合等多樣化探究性教學(xué)場景，最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，以培養(yǎng)學(xué)生具備科學(xué)的研究方法和學(xué)習(xí)策略，塑造學(xué)生的創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)合作和個(gè)性發(fā)展。

教學(xué)內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的主要承載體。將教學(xué)內(nèi)容劃分為理論知識、拓展實(shí)踐、應(yīng)用提升3 個(gè)層次，使學(xué)生通過循序漸進(jìn)的方式，奠定扎實(shí)的機(jī)械制圖理論基礎(chǔ)和知識應(yīng)用能力體系。并在此框架之上，加強(qiáng)針對專業(yè)應(yīng)用的特色課件資源庫建設(shè)，強(qiáng)化制圖理論與工程應(yīng)用的深度融合，加強(qiáng)繪圖理論和繪圖方法的交替應(yīng)用。同時(shí)，搭建多層次開放性機(jī)械制圖實(shí)踐創(chuàng)新軟硬件平臺，為開展實(shí)踐教學(xué)提供優(yōu)良的軟硬件條件。

機(jī)械制圖可供選擇的三維建模軟件種類比較多，常用的是Solidworks、Inventor、Catia，它們的功能不同，Solidworks、Inventor 多用于設(shè)計(jì)固件，Catia 多用于外觀設(shè)計(jì)。一般機(jī)械專業(yè)可以采用Solidworks 和Inventor，主要用來做機(jī)械設(shè)計(jì)和曲面產(chǎn)品設(shè)計(jì)；船舶汽車專業(yè)可以使用Catia，用來做汽車飛機(jī)等大型設(shè)計(jì)。

影音視頻教學(xué)資源。錄制相應(yīng)軟件的學(xué)習(xí)視頻，發(fā)布于一個(gè)視頻播放器中，利用二維碼生成器將它的鏈接生成二維碼，那么學(xué)生既可以在視頻播放器中播放，也可以掃描二維碼得到相應(yīng)視頻，預(yù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容，自行建立模型。通過三維建模想象三維空間模型，對空間形態(tài)進(jìn)行初步認(rèn)知，再將它由三維過渡到二維模型。

經(jīng)過工程圖學(xué)與機(jī)械制造實(shí)訓(xùn)聯(lián)合式課程創(chuàng)新學(xué)習(xí)，效果非常明顯。利用已有資源庫開展聯(lián)合式學(xué)習(xí)得到的二維碼，可以附于書本和視頻講解的PPT 中，通過掃描對應(yīng)的二維碼進(jìn)入視頻講解頁面進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3 結(jié)束語

“聯(lián)合式學(xué)習(xí)課程創(chuàng)新”以其教學(xué)組織的靈活性、管理的開放性、資源整合的廣泛性、資源配置的多樣性等方面凸顯它的優(yōu)勢，是“綜合型”人才培養(yǎng)的有效途徑和載體。“聯(lián)合式學(xué)習(xí)課程創(chuàng)新”的教學(xué)過程提倡各知識點(diǎn)相互融通，理論和實(shí)踐滲透互補(bǔ)，具有綜合性。一是開展“聯(lián)合式學(xué)習(xí)”活動(dòng)以激發(fā)“教” 和“學(xué)”良性互動(dòng)。二是為塑造學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲望。計(jì)算機(jī)繪圖是從事機(jī)械制造行業(yè)必不可少的一門技能，在學(xué)習(xí)工程制圖的過程中也是一個(gè)得力助手。通過支撐資料庫與跨界融合的有機(jī)統(tǒng)一，強(qiáng)化了學(xué)生理論創(chuàng)新與實(shí)踐創(chuàng)新思維與應(yīng)用能力的培養(yǎng)。高校開展“工程圖學(xué)”“機(jī)械制圖”和“機(jī)械制造工程實(shí)訓(xùn)”相結(jié)合教學(xué)改革的探索研究，不僅可以對機(jī)電專業(yè)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行大膽實(shí)踐，同時(shí)對于其他專業(yè)在構(gòu)建和優(yōu)化人才培養(yǎng)方案時(shí)，也具有一定的理論借鑒和實(shí)際參考意義。

總之，本文依托教育理念的深度創(chuàng)新，實(shí)施教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)技術(shù)以及教學(xué)方式的全方位創(chuàng)新。教學(xué)方式提倡從傳統(tǒng)的以教師為中心的知識傳授型向知識傳授與創(chuàng)新、與實(shí)踐相結(jié)合，師生互動(dòng)、教學(xué)相長，并以調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性和求知欲為主要目標(biāo)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。通過強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的超前性和新穎性、強(qiáng)調(diào)學(xué)生問題意識和思維能力的訓(xùn)練、強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的聯(lián)系等方面創(chuàng)新教學(xué)方法。