“機械制圖”課程理實一體化教學改革路徑*

唐 斌，劉征宏，鄭俊強，鐘麗瓊

（貴陽學院機械工程學院，貴州 貴陽 550005）

0 引言

《中國制造2025》行動綱領以及“新工科”建設行動路線提出以來，我國制造業發展勢頭更為迅猛。不斷發展革新的高等教育，尤其是工科教育，成為推動制造業轉型升級、保障經濟建設的重要推力[1]。“機械制圖”課程作為高等教育工科大類中多數專業要求學生必須掌握的一門專業基礎課，屬于理論知識難度較大、實踐性較強的偏應用型學科[2]。對于機械類專業的學生來說，學會看圖制圖本就是將來從事機械相關工作的必備專業技能。此外，隨著社會現代化進程加快，機電一體化、機械智能化的新產品交替涌現，一些新型產業的學科交叉現象亦是屢見不鮮，這督促學校的理論教學也必須與時俱進、注重與生產實踐的接軌[3-4]。因此，“機械制圖”課程理實一體化的教學革新，是所有工科院校深化教學改革的目標之一，也是培養學生實踐素質、工程意識及創新思維的必備條件[5-6]，更是加強產學研合作、推進“強國制造”的關鍵路徑和必要前提。基于此，課題組在考查了機械相關企業對制圖人才的需求、審視回顧了“機械制圖”課程的教學內容和大綱后，通過找出“機械制圖”教學與實踐脫節的主要問題并分析原因，提出了“機械制圖”課程理實一體化教學改革的探索方向，旨在提高理論教學的前瞻性、加強理論教學與實踐教學的有機統一，培養契合行業發展需要的全面型人才。

1 課程教學存在的主要問題

1.1 教學內容體系未能與時俱進

“機械制圖”課程的教學目的是讓學生學會一門應用于產品設計及加工的“工程語言”，學會看圖制圖，掌握表達零部件的設計意圖和相關制造要求，并為后續專業課的學習鋪墊好基礎。考慮到該課程內容繁多，通常普通高等院校會安排兩個學期的課時量來授課，然而，該課程教學內容和教學大綱近十年來都較為固定，部分教學內容過于冗長守舊，未能與時俱進，難以與現代化生產實際相結合[7]。例如，多所高校使用的制圖教材都花了大量篇幅論述點、線、面的投影和基本體形投影的表達，并且機械專業的學生也被要求進行大量相關的手繪練習，包括像截交線、相貫線等手繪作圖難度較大的練習。雖然這些教學內容在一定程度上可以提高學生的空間想象能力，但是在當下的實際生產中，幾乎所有企業在設計產品時都會利用三維軟件建模后直接導出生成二維圖紙，并且生成的所有基本視圖和剖視圖完全符合國家制圖的相關標準[8]，設計人員在制圖過程中只需要重點考慮視圖表達方法的選擇，并不需要考慮零部件的投影關系，甚至有些成熟的企業使用的三維軟件在生成二維圖紙后還有配套使用的標注軟件模塊，可自動標注零部件的尺寸。因此，教學內容不應該只滿足于學生牢固掌握所有的理論知識，而更應該與工程實際關聯教學，與生產實踐接軌，與時俱進，培育社會、企業發展需要的優秀人才。

1.2 教學過程未強調機械加工工藝的重要性

機械加工工藝是指讓毛坯零部件的形狀尺寸和表面性質等達到合格的全過程，認識了解機械加工工藝和工藝流程對制圖設計人員非常必要，可以避免在設計過程中發生設計失誤。目前，“機械制圖”教學還是以傳授學生制圖理論和方法為主要教學目標，并未特別強調機械加工工藝的重要性。雖然教學過程中也會講述車、鏜、銑等機械加工方法和退刀槽、越程槽等機械工藝結構，但是多數學生并未見過實物，難以理解和記憶；多數教材上也并未對機械加工工藝進行任何注釋，導致學生在制圖時容易忘記這些工藝結構的細節部分，經常出錯。例如，在講授箱體式零件制圖方法時，多數教師在該過程中都會強調怎么標注零件尺寸、粗糙度以及幾何公差等要素，卻很少提及箱體式零件是經過多少道工序生產出來的，都使用了哪些工藝方法。實際上，像鑄造、焊接此類加工方法在機械相關行業中是極為常用的，僅是焊接標注符號在國家標準中就多達十余種。如果學生在經過兩個學期的理論學習后還是不了解上述工藝結構的作用及特點，學生的學習成果與生產實踐脫離較遠，那么以后學生在進行畢業設計或者畢業后從事機械制圖相關工作時，勢必會遇到較大困難。

1.3 考核評價體系未注重學生實踐能力

目前，“機械制圖”課程的傳統考核評價方式主要分為兩種，一種是作為考試科目，它由70%的理論考試成績和30%的平時成績組成；一種是作為考查科目，平時成績也是30%左右，剩下70%左右的分數以教學過程中布置的大作業表現情況核算得分。然而，無論是哪一種評價方式，都比較單一，未注重學生實踐能力的考核。

盡管作為考查科目時，多數教師會布置幾次手繪實踐的大作業，但由于制圖方法和標準是固定的，學生提交的作業可以完全一致，一些動手能力差的學生可以直接用其他同學的作業“依葫蘆畫瓢”，在制圖過程中不去思考，沒有任何實踐意義，這就導致對學生的考核評價有失公平。此外，手繪大作業對學生的要求也僅僅局限于視圖清晰、布局合理以及尺寸公差標注正確等，這在理實一體化教學改革的過程中，學生的實踐能力包括計算機繪圖和工藝流程的選擇等也并未得到真正的檢驗。

2 課程教學改革路徑

2.1 完善理實一體化教學內容體系

“機械制圖”課程幾乎在所有高校被安排的教學課時量都相對較多，應該充分利用起來，并合理規劃教學內容。考慮到該課程是一門實踐性較強的偏應用型學科，因此在拓展理論教學的同時，應該結合行業需求和生產實際，制定有利于接軌工程實踐的教學大綱，并完善理實一體化教學內容體系和相應的教學進度表。一是重新調整規劃教學內容。對于幾何元素（點、線、面）和基本體的投影及其相互之間的位置關系等內容，應該剔除與生產實際關聯性不強的冗長部分，避免通過大量習題重復講授基本體的形體表達方法，否則，學生會覺得枯燥，不能完全理解零部件的用途及其應用場合。相反，對于零件圖和裝配圖的教學內容，除了精簡提煉教材上傳統機械的典型案例外，還應該大量結合當代機電一體化、智能化產品的特點，豐富教學內容，開拓學生的視野。二是結合現代設計加工實際。考慮讓學生更早接觸三維建模的知識，充分了解實際生產中制圖的相關流程及作用。以現在的多媒體教學方式在課堂上演示三維制圖的過程并不難，因此，在進行典型零部件制圖教學時，可以使用如SolidWorks 、ProE、UG 等企業常用的三維建模軟件進行現場演示，調動學生興趣的同時，可以讓學生對所學知識點有更深的印象。此外，也可以選擇三維建模與機械制圖相結合的教材供教師和學生使用，以期達到想要的教學效果。

2.2 引入工藝實踐認識的教學環節

高等教育中“機械制圖”課程教學主要目的是讓學生學會看圖制圖，具備看圖制圖這種專業技能，將來在工作生產實踐中發揮作用，將設計的圖紙遞交工藝師傅，由工藝師傅編排工藝流程，指導加工制造。也就是說，機械加工工藝是指導生產實踐中不可或缺的組成部分，它影響著生產的全過程以及機械產品的質量。

雖然在“機械制圖”的課堂上談工藝實踐不現實，但是利用現在的多媒體教學，在制圖理論教學過程中涉及機械加工工藝的講解時，有必要插播相應工藝方法的實物圖片、視頻等，營造結合工藝實踐認識的教學環境，拓寬學生的思維和知識面，讓學生能了解常用的機械加工工藝技術、認識相應的加工制造設備、更深入地理解機械加工工藝在制圖過程中的表現及其在實際生產中的作用[9]。為此，課題組經過討論，擬定在“機械制圖”課程的零件圖理論教學中引入工藝實踐認識環節，目前已梳理出適合學生預先了解學習的機械加工工藝，如圖1 所示。由于幾乎所有零件圖都有粗糙度、公差等級等技術要求，而技術要求需要對應的加工技術和加工精度來保證，因此，通過各類零件圖技術要求的理論教學延伸至工藝實踐的認識較為科學合理。

圖1 結合工藝實踐認識的教學環境

2.3 優化理實一體化教學考核評價體系

傳統的考核評價方式未注重學生實踐能力的考查，評價指標單一，很難對當下相關行業對人才的培養需求作出及時反饋。一個完善的考核評價體系不僅可以檢驗學生的學習情況，還可以衡量教師在整個教學過程中的教學效果。因此，為了支持理實一體化的教學改革，優化相應的考核評價體系勢在必行[10]。

科學合理的考核評價，首先要改變單一的考核評價方式，尤其是要改變以考試為主的考核方式，發掘并豐富新的考核評價方法。可將教學內容和教學過程的改革結合起來，建立新的理實一體化教學考核評價方法。以培養學生專業能力為初衷，由對理論知識的考查轉變為評價學生“理實一體化”的能力，綜合考查學生在制圖過程中對生產實踐的思考和對理論知識的靈活運用。圖2 是優化后的考核評價體系，與傳統評價體系的區別主要是增加了對學生實踐能力考核的重視程度，并且，實踐能力考核的內容與理論知識布置的考核作業完全掛鉤，如此既可以加深學生對理論知識的理解和記憶，又能通過理論知識拓展實踐能力，真正實現理實一體化的考核評價體系。

圖2 優化后的考核評價體系

3 結語

隨著企業革新、產業升級的速度加快，高等院校應緊跟社會發展步伐，與時俱進。課程教學改革是培養人才的起點，對于工科專業中的“機械制圖”課程，更要注重實踐，實現理實一體化教學改革。教師和學生都需改變傳統思維，配合課堂教學，以社會需求為導向，以產業實踐為目標，逐步提升教學效果和學生的實踐能力，為新時代相關行業的發展輸送“理實一體化”的全面人才。