《機械制圖》課程教學改革與實踐

王紅閣 周前

摘要：針對目前普通本科“機械制圖”教學環節中存在的問題進行分析，提出為培養復合型、應用型、創新型高素質人才的需求，必須對“機械制圖”教學模式和內容進行全面改革并實踐，當今隨著計算機技術的飛速發展，為機械制圖理論和實踐教學改革提供了客觀條件，因此，“機械制圖”課程教學改革與實踐勢在必行。

Abstract： This paper analyzes the problems existing in the teaching of "mechanical drawing" for ordinary undergraduates， In order to cultivate compound， application-oriented and innovative high-quality talents， It is necessary to reform and practice the teaching mode and content of "mechanical drawing"，Nowadays， with the rapid development of computer technology，It provides objective conditions for the reform of mechanical drawing theory and practice teaching， Therefore， "mechanical drawing" course teaching reform and practice is imperative.

關鍵詞：機械制圖;教學模式;教學內容;改革與實踐

Key words： mechanical drawing;teaching model;content of courses;reform and practice

中圖分類號：TH126-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0224-02

0? 引言

《機械制圖》作為工科專業必修的一門技術基礎課程，旨在培養學生繪制和閱讀工程圖樣、空間形象思維、解決工程實踐問題的能力，是其他課程不可替代的。隨著科學技術的進步，計算機圖形學和繪圖軟件技術的飛速發展，傳統的《機械制圖》課程授課模式面臨著前所未有的挑戰，所以《機械制圖》教學改革與實踐必須沖破傳統觀念的束縛，改革必須要有新思路，注重創新，在當今市場經濟需要和科技高速發展下，要充分考慮學生的思維需求和教學內容模式，基礎理論以應用為目的，以必須、夠用為度，以掌握概念、突出應用性、強調實踐性、注重針對性，為教學重點;精選教學內容、圖例和測繪方法，體現我國高等應用型本科制圖教學特色。所以，如何轉變教育觀念、改進教學內容與模式，加強實驗教學環節，更新實驗內容，提高學生創新能力和設計水平，是值得我們思考的問題，為此，圍繞應用型本科創新人才培養的主要任務，從理論教學和實驗教學兩方面進行改革與實踐。

1? 理論教學環節中存在的問題及其改革與實踐

1.1 理論教學環節中存在的問題

通過近年來的抽樣調查發現，學生的空間思維表達能力較差，主視圖或其他視圖投影關系分辨不清，導致作圖不規范，對零件圖和裝配圖所應表達的內容比較茫然，不能把零件圖所表達的內容與裝配圖聯系起來，導致零件圖的結構與裝配圖不一致，圖形表達不完整，在畢業方案設計時，有些學生無從下手，不知道怎么用草圖把方案表達出來，或者徒手繪制能力差，草圖表達不合理，導致后面的相關計算無法進行，最后設計出來的東西不切合實際，最后學生繪圖變成抄圖，還有不少學生對螺紋連接、鍵、銷、齒輪、軸承、彈簧等標準件和常用件的視圖表達沒有很好的理解練習，對一些特殊的規定畫法和簡化畫法更是沒有主動學習掌握，對零件的尺寸標注，特別是尺寸公差和形位公差的標注，存在重復、漏標、書寫不規范等，裝配圖中的配合公差與零件圖上的尺寸公差和偏差對應不起來等。

另外教學過程中大篇幅的講解圖解法求交點、交線、實長、夾角、面真形等問題，忽視學生的空間形象思維能力的培養。由于過分強調圖解法，后面的組合體體投影與形體構思、機件常用表達方法等內容講解時間短，學生不能建立較強的空間立體思維感。

另外，多媒體教學作為一種現代化的教學手段，在課堂教學中得到廣泛應用。CAI課件圖文并茂、聲像結合，增加課程教學的生動性、調動學生的學習積極性，同時減少教師的勞動強度、縮短教學輔助時間。但有了課件后，多數教師在教學中過于依賴課件，甚至有的教師變成“放映員”，學生被動聽課件。教師不能結合學生的實際思維授課，教學內容和教學模式上過于老套呆板。因此，要想在傳統教學的基礎上取得更大的進步，必須對教學內容、教學模式、教學方法加以創新與改革。

1.2 理論教學內容改革與實踐

為適應現代工程設計對制圖知識和工程實踐能力的需求。并針對本科培養應用型人才的目標，從教學內容上進行優化改革。傳統制圖課程的內容可分為四部分：①制圖基本知識和基本技能，雖然國家制圖標準規則多，但內容簡單，學生可以通過繪圖練習逐步掌握;②畫法幾何部分，一是應該降低求做相貫線的難度，只需掌握相貫線的概念、畫法、圖線大致趨勢。因為較復雜的相貫線的求解作圖，在三維CAD繪圖系統是以數字模型定義形體，只要把相貫立體的形狀、大小和相對位置輸入后，計算機就會自動生成相貫線。所以畫法幾何的圖解部分應該削減。二是換面法內容可以略講，因三維CAD設計中，常常是以線、面、體的特殊位置來操作，然后再變換到原位置即可，但旋轉法和直角三角形法求真長，實際工程中用到的比較多，可適當詳解;③標準件和常用件的表達方法，加強工程上最必需和常用的組合體投影視圖、剖視圖、斷面圖的講解，螺紋、鍵和銷、滾動軸承等標準件的內容可削減一部分，因大多CAD繪圖系統里提供標準件庫可供繪圖選用，而一些標準件的圖樣又僅僅是不表示投影關系的符號，學生們在課外加強練習就能讀圖和繪圖;④機械制圖，沒有什么新的理論內容，主要是根據前面所講理論表達方法，加強零件圖和裝配圖練習和實踐即可，所以調整內容后，教學內容就變得少而精，理論教學時間相對縮短，訓練畫圖和讀圖能力的實踐時間可以相應增多，不僅提高了學習效率，還有利于實踐應用能力和創新能力的培養。

1.3 理論教學模式改革與實踐

教學模式上我們嘗試把教學內容重新優化組合。一是將正投影與軸測投影相結合、立體投影與體與體的截交線和相貫線相結合、手工繪圖與計算機圖形學相結合、典型零件圖測繪和裝配圖測繪相結合，這樣對他們之間的相同點和差異點對比，更容易牢固掌握他們各自作圖理論的方式方法，優化后的教學模式，使理論知識和動手能力形成交叉式的網絡，從而使學生的思路更加有序開闊，并能更好地掌握繪圖和讀圖能力。二是把三維CAD技術融入機械制圖教學，把實體造型和特征造型引入傳統教學內容當中，加強對三維形體構形的想象、分析和表達能力，同時也是對二維繪圖的一個鞏固透徹理解的過程，這樣更是對三維形體和二維圖形相互轉化能力的培養。從而加強工程意識的培養，以適應高水平應用型本科創新人才培養的需求。

2? 實驗環節存在的問題及其改革與實踐

2.1 實驗環節存在的問題

實驗是《機械制圖》教學中的一個重要實踐環節，學生通過實驗教學，不僅加深對課程基礎理論的理解和強化，也進一步培養學生的動手能力、思維能力、創新能力。但由于《機械制圖》課程通常是對大一年級的新生開設，他們對大學的學習方式方法有待適應，另外有的學生來自農村或偏遠地區，可能就沒有見過計算機，所以學生們的計算機基礎差異較大。此外，由于AutoCAD課內容多、涉及面廣，要使學生在有限的時間內掌握CAD繪圖能力，并不那么容易。在現實中，三維CAD實體造型軟件已在很多大中型企業和設計院廣泛應用，而在制圖教學中，一般大學僅僅還在使用二維繪圖軟件，實體造型、特征造型軟件使用得較少，而教學實驗的選題內容還要以培養應用型、實踐工程能力為目標。所以總體看來，制圖教育與現實需求差距還是很大。所以如何加強實驗教學環節，不斷更新實驗內容，提高學生創新意識、創新能力和設計水平，是實驗教學改革的主要內容。

2.2 實驗設備和實驗內容優化

在學校的大力支持下，我們一方面建立計算機繪圖實驗室，可以同時保證一個專業的130位學生上機。另一方面增加計算機繪圖實驗學時，從最初的6學時增加到20學時，占本課程總學時的20%，內容上，保留個別驗證性實驗，增加設計性和綜合性實驗。比如驗證性實驗每人只給出“設計知識點”的題目，這樣學生在進行實驗準備時，就會獨立思考充分發揮主觀能動性，同時實行手工繪圖和計算機繪圖相結合，上機前每位學生先手工繪制出草圖，再上機繪制出正規圖樣，如果每位同學選題內容及難度得當，將有利于調動學生的學習興趣，培養學生的創新能力。

在測繪實驗中，教師可以分給每組不同的裝置或部件，或者有條件的學生自行準備實物部件，學生首先根據實物或模型，分組討論其作用、工作原理、零部件的裝配關系以及拆裝順序等，然后對部件或裝置進行拆分，根據零件結構、用途，確定恰當的視圖表達方案，并徒手繪制出零件草圖、裝配示意圖等，上機操作時再利用Inventor軟件進行三維建模，最后測繪出完整的零件圖樣。通過實驗，使學生認識到零件的工藝結構與裝配之間的密切關系，培養學生的工程實踐能力。

2.3 實驗教學模式優化

在教學過程中，一方面采用啟發式教學與多媒體教學的有機結合模式。教師首先提出問題，學生分組及時展開討論，我們鼓勵學生大膽地多方位分析問題，并提出自己的意見和建議，教師再根據學生的建議，提出問題的懸念，激發學生對問題的研究興趣。在產品設計時，可先讓學生進行大致的構思，徒手測繪出軸測圖，再用計算機進行建模、屏顯和交互修改。教師引導學生運用三維實體軟件，將零部件以實體形式展現出來，使原本抽象、枯燥的制圖變得生動、有趣;另一方面采用項目教學法，教師先以完成某一具體項目為目標，構建項目教學內容體系，學生以小組為單位按要求完成項目任務。比如在裝配體項目中，各組學生首先根據給定的裝配圖拆畫出零件圖，每個學生負責2-4個零件圖測繪和三維實體造型，然后再將所有零件模型組合在一起，進行裝配，生成完整的裝配圖。在具體繪制零件圖和標注尺寸時，小組各成員要注意互相交流及時溝通，以避免由于零件尺寸標注錯誤而造成后續裝配圖環節出現問題。顯然，項目化教學不僅增強學生的學習主動性，而且培養學生團隊合作能力。

3? 結語

在《機械制圖》課程教學中，我們及時轉變教育觀念，充分發揮課堂教學優勢，改進教學內容與教學模式，加強實驗教學環節優化改革與實踐，能夠有效提高學生的主觀學習能動性、團隊合作能力、工程實踐能力和創新能力，為后續課程的學習打下了良好的基礎。經過三年多的教學實踐，師生普遍反應教學效果良好。

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