基于項目式教學理念的“機械制圖”課程教學實踐＊

張秋菊 孫智甲

（河南理工大學，河南 焦作 454003）

引言

“機械制圖”是高校機械類專業必修的一門技術基礎課程。基于對學生投影理論和空間思維能力的培養，本課程重點教授學生使用圖樣交流機械產品信息。機械圖樣所承載的產品信息不僅包含形狀信息，同時也包含尺寸、工藝、裝配等專業信息。其中，圖樣的形狀信息基本不牽涉學生其他后續專業課程的知識，圖樣的專業信息則與學生后續學習專業課程存在廣泛和密切的聯系。良好的交流必定建立在理解的基礎之上，但“機械制圖”課程通常開設在大學的第一學期，學生普遍沒有機械專業的知識背景，因此，這種與后續專業課程在教學順序安排上的矛盾極易讓學生產生畏難情緒，給本課程開展教學活動、實現教學目標造成極大的困難。

幫助學生克服因“專業知識不足”所造成的學習障礙和畏難情緒是做好“機械制圖”課程教學首要解決的問題。對此，不能僅僅依靠教師單方面的知識輸出，而是要充分調動學生主動學習和自主探索的主觀能動性。“項目式”教學法貫徹“做中學”的教學思想，將教學目標融入實踐項目中實施教學活動，適合“機械制圖”這類實踐性較強的課程。“項目式”教學法最顯著的特點是“以項目為主線、教師為主導、學生為主體”，改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。開展項目式教學，關鍵在于實踐教學項目的設計與實施。實踐教學項目要能夠幫助學生克服因“專業知識不足”所造成的學習障礙，能夠循序漸進地引導學生思考“圖樣構成”與“專業信息”之間的關系，進而培養學生使用機械圖樣交流設計思想的能力和素質[1]。

本文詳細闡述了一種“機械制圖”實踐教學項目的設計與實施方法。該實踐項目充分依托線上平臺和資源，以典型裝配體的設計、表達、裝配為線索，將構型設計、裝配分析、圖樣表達等教學內容融為一體，實施“引導式”漸進教學，在實踐活動中啟蒙學生的工程意識，培養學生使用圖樣表達產品信息，解決生產問題的能力。

一、機械制圖實踐教學項目的內容設計與資源建設

“機械制圖”課程開展“項目式”的實踐教學，就是在以理論教學為主導的教學活動中，組織學生完成相應的實踐項目，讓學生在項目的具體執行過程中通過實踐自主地建立起對“專業知識”的直觀認知，實現對學生工程意識的啟蒙，進而引發學生深入思考機械圖樣與機械生產的聯系，最終達成本課程的既定教學目標。例如，在理論教學“螺紋緊固件的表達”章節中，設計對應的實踐項目：組合學生依據螺紋標記選購標準件并完成裝配。該實踐活動既能夠很好地調動學生的實踐興趣，又可以引導學生在實踐過程中直觀體會以下問題。

第一，為何使用標準件能夠提高設計的效率，降低設計的成本。

第二，為何螺紋的“規定畫法”能夠在不表達螺紋牙型的前提下準確指導生產。

第三，螺紋緊固件如何實現機械連接。

綜上，機械制圖實踐教學項目將下列內容作為主要的教學目標。

第一，啟蒙學生的工程意識。

第二，培養學生緊貼工程實際的圖樣表達能力。第三，介紹制圖相關新理念、新知識、新手段。

如圖1所示，本文所述機械制圖實踐教學項目始終以學生的主動學習為中心，圍繞上述的三個主要的教學目標進行實踐教學項目的具體設計。實踐教學項目的設計包括：內容設計、項目實施計劃和項目資源建設。實踐教學項目設計以典型的機械裝配體的分析和表達為設計線索和設計內容的載體，具體涵蓋：零件的構型分析、零件的工藝結構分析、零件的尺寸分析、標準件和常用件的選型與表達、零件和裝配體的圖樣表達等內容，并以裝配練習、資料搜集、分組討論、計算機建模、3D打印、尺規繪圖等子項目形式，結合理論教學進度分步實施，綜合評價[2]。

圖1 機械制圖實踐教學項目的設計思路

1.項目的內容設計

實踐內容的設計從根本上是為了實現對于知識、能力、素質的融合培養，進而對于學生（尤其是專業知識欠缺的大學新生）解決復雜問題的綜合能力的培養，總之，實踐內容的選擇和設計服務于實踐教學項目的教學目標，同時要兼顧大一新生的實踐能力和知識儲備情況。

實踐教學的內容設計要區別于一般的課后練習作業，后者以及時復習和鞏固課堂知識為主要目標，內容設計注重時效性，不強調系統性；前者以鍛煉能力、培養素質、開闊視野為主要目標，注重實踐內容之間的系統聯系，并且要求一定的挑戰性和前瞻性（前沿性）。為體現以上特性，實踐教學項目以一個典型裝配體的系統分析以及測繪過程為線索，圍繞鞏固知識、鍛煉能力、培養素質三個層次的教學目標，進行內容設計。項目的內容設計包括：裝配體的選擇和實踐內容的設計。

1.1 裝配體的選擇

機械裝配體是開展實踐教學項目的載體，因此，裝配體的選擇是設計實踐教學項目的前提。適用于開展機械制圖實踐教學的裝配體應該涵蓋本課程大部分的教學內容，并且考慮到本科新生的專業知識儲備，裝配體的零件組成和機械功能不宜過于復雜。如圖2所示，一級齒輪減速器，其機械功能明確，裝配關系簡單，并且組成零件的種類豐富，包括：軸類、套類、盤類、箱體類典型零件，齒輪、軸承、銷、螺釘等常用件和標準件，以及密封圈、氈圈等密封件，能夠較好滿足制圖實踐教學的需要。

圖2 裝配體對象的選擇

1.2 實踐內容的設計

實踐內容的設計與教學目標達成緊密相關。內容設計是開展實踐教學，并達成教學目標的關鍵。本項目以對裝配體的系統分析和表達為線索，針對知識目標，設計零件的構型分析（包括設計結構和工藝結構分析）、零件的尺寸分析（包括單獨零件的尺寸分析和零件間關聯尺寸的分析）、零件表達方案的制定；針對能力目標，設計零件的測繪、簡單零件的設計、標準件和常用件的手冊查詢等；針對素質目標，設計缺失標準件的購置與裝配、零件的3D打印等。

2.項目的實施計劃

項目的實施計劃是對實踐教學項目具體的開展方式、實施步驟、技術手段的具體設計，是實踐教學項目落地實施的計劃和保證。

2.1 結合本校的教學環境

實踐教學項目不該是脫離本校教學環境的“花架子”，制訂實踐教學項目的實施計劃，其首要前提就是對本校的教學環境進行全面的了解和分析。只有在充分掌握了包括：開展制圖教學的硬件條件，學生的班級規模和學期計劃安排，教師的工科背景和教學計劃等在內的具體情況的前提下，才能保證實踐教學項目的實施不會對現有的教學計劃產生負面的影響，才能鼓勵學生和教師積極參與本項目，才能確保本項目落地實施。

2.2 融入機械制圖的理論教學計劃

項目的實施要對先進、后進學生統籌監督，要與理論教學配合得當。例如，在理論教學部分的“簡單立體的投影”與“組合體”之間實施“零件的構型分析”，該實踐內容能幫助體會、理解“一般構型”與“機械構型”之間的區別，理解“零件”與“組合體”的區別和聯系，進而幫助其理解“設計”“加工”“成本”之間的聯系，啟蒙學生的機械設計思維。

2.3 采用信息化手段

實踐教學項目始終鼓勵學生主動實踐和自主創新，并且要在項目實施的過程中對學生的學習成果加以分析，對學生的學習和實踐加以引導。實踐項目的實施會產生大量的教學信息，這些信息是重要的教學資源。制定實踐教學項目的實施計劃，要引入信息化手段，如此才能及時分析和處理大量的教學信息，進而對學生進行及時和有效的教學引導。“機械制圖”課程的實踐教學項目以圖形為介質傳遞教學信息，在制定項目實施計劃時，應該充分依托現代化的信息傳遞手段，設計并實現教師和學生、學生與學生之間的圖像信息的實時交流[3]。

3.項目的資源建設

項目的資源建設首先要符合“機械制圖”的課程特點，盡可能使用圖形和形體，以取代文字來傳達教學思想。其次，要突破時間和空間的限制，方便學生隨時調取學習資料，及時獲取指導和幫助。再次，要虛實結合，既要有真實的裝配體模型，又要有對應的三維數字化模型。最后，要重視身體力行的示范效應，錄制繪圖或裝配的演示視頻，指導和規范學生的實踐活動。

基于資源建設的需求，機械制圖的實踐教學項目充分依托線上教學平臺，對應于項目的內容，建設和開發教學資源，包括線上題庫、手機云教材、裝配體的數字模型庫、裝配體拆裝演示視頻、繪圖演示視頻以及指導繪圖冊等。只有借助豐富的實踐項目資源，學生才有興趣，有能力去完成實踐項目所設計的各項內容，“機械制圖”的課程教學才有可能在壓縮理論學時的情況下，完成教學任務，達成教學目標。

二、實踐教學項目的評價方式

實踐教學項目的核心思想是踐行以“學習為主體”和“做中學”的人才培養模式。對于實踐教學項目的評價不僅是衡量學生學習效果的重要手段，同時也是創建“以學習為主體”的新型師生關系，促進項目自身發展和完善的重要手段。

由于實踐項目涵蓋了機械設計、公差與配合等對于大一新生相對超前的內容，考慮到學生的接受程度，并結合制圖課程的教學特點，采用過程評價與結果評價相結合的全過程動態評價方式，以學生為主導開展過程評價，以教師為主導開展結果評價。

1.在每個項目內容開展之前，進行認識評價

教師布置實踐任務，向學生提供相關的資源，以“項目的實施思路”為評價內容，設置評價問題，評價學生對于項目內容和項目任務的認識。此時，教師是評價主體，通過項目開展前的“實施思路評價”，一方面，掌握學生對于實踐任務的認識情況；另一方面，據此優化項目的內容和實施方法。

2.在每個項目的實施過程中，開展過程評價

學生是評價的主體。學生依據項目任務的復雜程度結合為小組，學生以匿名方式，在“項目參與程度”“模型質量”“圖紙質量”等方面對小組其他成員進行評價。以學生為主體的評價不僅能夠提高學生對于實踐項目的融入程度、提高項目完成質量，而且能夠有效地培養學生的創新意識、鍛煉學生的團隊合作精神。

3.在每個項目完成之后，開展結果評價

教師對學生的實踐作業和實踐成果進行評價，并結合“認識評價”和“過程評價”的情況，給出綜合評定成績。

結語

“機械制圖”課程面對是在機械工程領域是一張白紙的大學新生。學生缺少后續專業的知識儲備，是本課程達成高層次教學目標所面臨的主要困難。以一個典型機械裝配體的系統分析為線索，融合先進的制圖方法、手段和理念，設計、實施機械制圖實踐項目，能夠引導學生從機械專業的角度思考立體構型，幫助學生深入思考制圖國家標準、圖樣構成、圖樣表達與機械生產的系統聯系，進而達成培養學生具有濃厚專業興趣，能貫徹國家標準，能使用圖樣準確表達、交流產品信息的高層次教學目標。