機械類專業《畫法幾何與機械制圖》課程教學改革的探索★

王顏輝， 樊彩轉， 穆麗娟

（山西能源學院機電工程系， 山西 晉中 030006）

引言

在建筑工程、航空航天工程、機械工程等領域，工程制圖都有著非常重要的地位，而工程圖樣就是工程制圖的重要技術語言，也是生產制造的重要依據。對于工科類學生來說，《畫法幾何與機械制圖》課程是他們必須要掌握的一門基礎課，但它又不同于數學、英語等基礎課，它是實踐性、專業性、邏輯思維性很強的一門專業基礎課，對學生的要求很高。該課程的講授和學習在工科類學生的本科學習階段也是相當重要，不僅僅要求學生掌握該課程的理論知識，更重要的是學會利用該課程的知識解決實際問題。

針對機械類專業本科學生開設的畫法幾何與機械制圖課程分為兩大部分，分別安排在大一年級第一學期和第二學期。第一學期主要講授畫法幾何部分，第二學期主要講授機械制圖部分。但是由于每學期總課時數的限制，畫法幾何部分的課時數往往少于機械制圖部分的課時數，而且因為學期與學期之間明顯的時間界限，導致在學生的思想里，畫法幾何和機械制圖是毫無關系的兩門課程，這其實是與本門課程設立的初衷相違背的。甚至有很多同學會疑惑畫法幾何部分的內容與工程實際有什么關聯？如何實際應用該部分的內容？該部分內容與第二學期所學的機械制圖部分有什么關系？

1 目前課程特點

《畫法幾何》與《機械制圖》是兩門側重點不同但關聯度又很高的課程，《畫法幾何》偏重于點、線、面的投影以及解決平面、空間幾何問題，《機械制圖》偏重于體，更注重培養學生的繪圖、讀圖、表達能力。兩者在本質上具有不可忽視的聯系[1-2]。本學院定位為應用型本科院校，而目前根據課時安排，我院機械類學生的《畫法幾何》課程總課時數與《機械制圖》課時數不相上下，而課內實踐課時數前者要多于后者，同時根據本院學生的學習基礎以及學習效果回饋，可以在原有制圖課思路的基礎上進行改善，找到一個更適合本院學生的教學體系。

目前制圖課授課方式大多采用傳統理論教學為主，少量課內實踐為輔的教學模式，學生學到的知識很大程度上取決于老師課堂上所講內容，阻礙了學生學習自主性，學生不能很好地接受課程知識，缺乏對課程的學習興趣，很多學生以期末考試為目標，不注重對課程的應用實踐，致使很多學生在今后畢業設計中以及工作中不能很好地學以致用，畫出的機械圖漏洞百出。即使今后走上機械相關的工作崗位仍然對制圖課知識掌握不熟練，無法滿足工作崗位需求。

另外，機械制圖課程大綱要求的課內實踐課時數有限且規定死板，教師往往只能根據大綱要求安排課內實踐課學生需要完成的繪圖任務，而大綱要求的實踐課內容主要依據是書本知識，并沒有結合實際生產崗位需求，不能以實際工作為依據進行授課[3]。因此傳統的教學模式不能很好地達到該門課程設立的初衷，預期效果也不理想。學生在課內實踐中所畫圖紙沒有放到實際生產中，不能嚴格按照技術要求，會讓學生誤以為機械制圖嚴謹性一般，能畫出來即可。但事實上機械制圖要求非常精確，不得有半點閃失，否則造成的損失不可估計。

隨著應用型本科高校課程改革的逐步推進，受到智能制造和人工智能的影響，傳統課堂教學模式的弊端漸漸凸顯出來，教學上面臨的挑戰也越來越大，為了更好地激發學生學習興趣，提高教學質量，更好地讓學生學以致用，工作后更好地實現自身價值，機械制圖的教學改革是必然的[4]。

2 改革措施

2.1 增加實踐教學課時數

適當減少機械制圖部分的理論課時數，增加實踐課時數，每一章內容講完以后都應該增加2 課時的課內實踐課，鍛煉學生的讀圖、繪圖能力，使學生能更加深刻地理解理論課所講內容，能更好地將制圖知識應用到實踐中。除此以外還應該在大一第二學期末增加一周時間的集中實訓，這對學生將來做專業課課程設計、畢業設計以及畢業后解決工作中遇到的問題都有很重要的意義[5-6]。另外，目前《機械制圖》課程中的實踐課更注重手工繪圖，而將計算機輔助設計的課時量安排的很少甚至沒有，即使重新再開一門AutoCAD 課程也會將課程安排至大二或大三來上，這樣會造成兩門課程的脫節，學生能夠掌握CAD 的使用卻不能很好地掌握CAD 在機械圖紙中的應用，即僅僅會使用該軟件而已而沒有“輔助設計”這樣的能力。所以很有必要增加課程實踐課時數，這里的實踐課時數包括手工繪圖和計算機繪圖兩部分，且建議在學期末有一到兩周的集中實訓時間。期末成績不能僅僅取決于期末考試的書面成績，而應該將平時成績的比重適當增加。平時成績除包含平時上課表現、作業完成情況、平時出勤情況外，更應該加入實踐教學環節所得成績，實踐教學中提交的作業成績按比例換算成平時成績加入到總成績中，而且應該逐步提高實踐教學成績所占的比例，讓學生意識到繪圖實踐的重要性。建議實踐課成績占平時成績的比例不低于70%，每次提交的作業根據學生的繪圖質量進行單獨打分，每次的分值按比例換算成百分制算入到平時成績中。

2.2 鼓勵學生參加制圖相關比賽

將大學生競賽與機械制圖課程直接相聯系，可以激發學生學習熱情的同時提高學生的競爭能力，將三維建模和3D 打印技術融入教學中，為大學生實踐創新比賽搭建平臺。除了課上教師的講授與指導外，課下學生可自主進行創新性設計，能有效影響該課程現有的教學模式，有力地推動該課程的教學改革。目前相關比賽中學生參與范圍較廣的為全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽，參賽的高校涉及二百多個高校，以機械類、建筑類、水利類、道橋類專業為主，涉及的項目有尺規繪圖、三維建模、3D 打印等，與學生課上所學知識息息相關。通過參加此類大賽，學生可以找到自己的不足之處進行彌補。例如參加制圖類大賽，就需要組成小團隊，長期進行專項訓練，這樣會形成一種長期學習制圖的氛圍，也能達到部分帶動整體的目的。另外通過參加各種比賽，教師還可以和其他院校的相關教師交流，對比各種教學方法對學生學習的幫助作用，找到適用于本校學生的教學方法和教學大綱。

2.3 將三維建模引入到理論課程中

學習《機械制圖》課程初期，很多學生空間想象力不夠，尤其是在學習截交線、相貫線，根據已知視圖補畫其他視圖時，單憑口頭描述或者死板的解題并不能使同學們對題目有直觀的了解，即使單個題目弄明白了也不能保證遇到其他題目時能獨立解答[7]。由于目前企業需要的不僅僅是只具有繪圖、讀圖能力的畢業生，同時還需要能夠進行自主創新設計、數據計算、結構分析的人才，綜合這些方面考慮，三維繪圖軟件的使用顯得尤為重要。這就對機械類本科畢業生提出了更高的要求，要求他們不僅具有熟練繪制二維圖的能力，還應該具有建立三維模型并基于三維模型進行計算、分析、仿真等的能力。另外三維模型對學生培養空間想象力幫助非常大，在講授理論課時，邊進行三維建模邊進行講授，學生紛紛表示能更好地接受所學知識，空間想象力也有了很大的提升，同時還能學會三維建模的方法。可以嘗試在《機械制圖》課程中適當增加計算機造型部分的內容，并著重講三維建模的原理，講授一種三維軟件的使用方法入門，建議將該部分的內容安排在講組合體之前。在后續章節的講授過程中，可以體會三維建模在課程學習方面對學生的幫助效果，同時可以邊講授邊進行課程總結，以便對接下來的課程改革進行調整改進。

目前常用的計算機輔助設計、分析制造三維建模軟件有UG、CREO、Solidworks 等，在講授組合體內容前，引導學生學習一種三維建模軟件。在接下來幾個章節的學習中，例如，組合體、軸測圖、機件的圖樣畫法、裝配圖等，三維模型對課程的學習都將起到非常大的幫助作用。組合體學習過程中涉及到的形體分析法，單純靠理論講解以及學生的空間想象力去理解該部分內容確有些困難，但如果在教學中引入三維建模軟件，將各基本體分別建立模型，并通過基本體與基本體之間“相加”或“相減”的運算，就可以構造出不同的組合體，然后轉換成工程圖即為課上所講的投影視圖。在這個過程中，很直觀地展現了三維實體模型和工程圖之間的轉換，將實體和視圖之間的關系連接起來，學生可以更好地掌握視圖中各部分的真實含義。機件的表達方法中涉及到的剖視圖、斷面圖都是假想的用一剖切面剖切機件，剖切后根據規定再進行投影，這種假想的剖切就增大了同學們的學習復雜程度，同時對剖切具體位置難以準確選擇。將三維實體模型引入進來可以讓學生直觀地看到機件的具體結構，尤其是復雜的內部結構，從而決定剖切的具體位置，對剖切后的機件進行投影。這樣大大降低了該部分的復雜程度，激發學生的學習興趣，取得更好的學習效果。

2.4 鼓勵學生動手制作模型

在學習機械制圖課程的過程中，對學生的空間想象力要求很高。但是學生在學習和實踐的過程中，由于個體差異，會有部分內容單憑空間想象力無法理解。在本次教學改革中，我們建議鼓勵學生通過3D 打印的形式，自己制作部分模型。學生自己制作模型可以使學生人人都主動參與到課程的學習中去，在學習中逐漸探索新知識，變抽象的想象力為空間實物，可以激發學生學習積極性的同時加深學習印象。模型的制作不僅僅可以應用到機械制圖課程中，還可以在畫法幾何課程中體現出來。可以通過實體模型與二維圖的對比清楚地體會到投影規律、點與點之間的相對位置關系、線的投影、線與線的相對位置關系、面的投影、面與面的相對位置關系等。為節約課堂時間，提高學習效率，動手制作模型的任務按小組進行分配，任務需要在課上指出并進行適當引導，但任務需要在課下時間完成，課上可以以制作的模型為例進行實際講解。這種教學模式不僅有助于學生學習機械制圖課程，對學生的專業課程學習也會有很大的影響，對學生綜合能力的提高有很大的幫助。今后在其他專業課程的學習中，該種教學模式也可以作為參考。

2.5 調整教學大綱

現有教學大綱著重強調理論教學部分，課內實踐教學部分安排課時較少且實踐課內容多與理論課內容一致，能夠達到鞏固課上所學知識的目的，但是對于學生將來做畢業設計、走向工作崗位等來說，還是有一定的欠缺。為了讓學生更好地學以致用，將來更好地服務于本專業，可以適當進行教學大綱的調整。畫法幾何部分內容多且集中，考試中所占比重大，但是在今后工作中多為間接使用，直接涉及到的不多，我們可將畫法幾何部分內容進行集中講解，對于那些中學時期已經學習到的知識點盡量壓縮課時，可以給出學生一些自主學習的建議和學習資料，不僅提高了課上學習效率還鍛煉了學生的自主學習能力。畫法幾何部分的課內實踐課時可設置為2 課時，或者全部為理論課程。為了將機械制圖中的零件圖、標準件、表達方法、裝配圖重點講解，并多加實踐，可以將機械制圖課程（大一第二學期開設課程）中的組合體、軸測圖內容提前到畫法幾何課程中講解。機械制圖課程的課內實踐課時可設置為12～14課時。另外，對于原教學大綱中各個章節的重點內容進行適當調整，應以今后學生學以致用為主要目的設定，而不能完全以考試為主要目標。

2.6 教學內容與生產實際接軌

作為工科類專業的學生，所學的知識一定要能應用到實踐中去，不能只講究理論知識，最后只能紙上談兵而不能解決實際問題。學生選擇了該專業，就應該自始至終明白自己將來要從事的工作崗位對自己所學知識的要求，尤其是對專業課的要求。在機械制圖課程的講授過程中，教師應該在原有教學模式的基礎上引進目前相關企業的一些實例和要求，保證學生在課堂上所學知識與生產實際能接軌，學生所學知識對以后的工作具有一定的實用價值。講到零件圖、標準件、裝配圖時，應以企業真實案例進行講解，并嚴格要求學生按生產實際做課內實踐。如有條件在講該部分內容時，應讓學生去相關企業認識學習，將所學理論知識真正的掌握熟練。

3 結語

對于機械類學生來說《畫法幾何與機械制圖》課程是一門實踐性要求很強的專業基礎課，但根據目前的培養方案要求，該課程的課時量較之前有所減少，實踐教學環節也相應被縮減。根據目前的教學大綱，各個章節重點難點內容是與期末考試內容相一致的，上課內容多以期末考試為主，不能很好地將理論課內容與生產實踐相結合。教師只有在該課程上進行合理的課程改革，提出有效的改革措施，才能提升學生的動手實踐能力，加深對理論課知識的理解，從而更好地利用所學知識解決實際問題，增強學習的積極性，為后續專業課奠定堅實基礎。