機(jī)械制圖課程教學(xué)改革探討與實(shí)踐——基于“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”

吳桂華

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是為貫徹落實(shí)黨的十七大提出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人力資源強(qiáng)國等戰(zhàn)略部署，貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》而實(shí)施的重大教育計(jì)劃［1］。“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”重在對(duì)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用、思維開創(chuàng)性和創(chuàng)新性的訓(xùn)練，目的在于培養(yǎng)一大批具有創(chuàng)新能力、適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

《普通高等院校工程圖學(xué)課程教學(xué)基本要求》指出，“機(jī)械制圖”是高等院校機(jī)械類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，其理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。該課程與工程實(shí)踐有密切聯(lián)系，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的空間思維、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力具有重要作用。主要培養(yǎng)學(xué)生使用投影的方法用二維平面圖形表達(dá)三維空間形狀的能力；培養(yǎng)對(duì)空間形體的形象思維能力；培養(yǎng)創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計(jì)能力；培養(yǎng)使用繪圖軟件繪制工程圖樣及進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)的能力；培養(yǎng)儀器繪制、徒手繪畫和閱讀專業(yè)圖樣的能力；培養(yǎng)工程意識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)化的意識(shí)。

因此，在“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”背景下，根據(jù)普通高等院校工程圖學(xué)課程教學(xué)的基本要求，筆者對(duì)本校機(jī)械專業(yè)制圖課程從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了改革，通過教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的成效。

一、“機(jī)械制圖”課程教學(xué)目標(biāo)規(guī)劃

“機(jī)械制圖”課程具有實(shí)踐性和理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，它強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力、圖形空間想象能力和解決工程實(shí)際問題的能力。然而，現(xiàn)行的制圖課程大多采用“填鴨式”教學(xué)模式，重理論輕實(shí)踐，以教師為主體的“說教”教學(xué)是很難培養(yǎng)出“卓越工程師”的。本文構(gòu)建了新的“機(jī)械制圖”課程教學(xué)目標(biāo)體系（如圖1），旨在保證學(xué)生在掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，重在培養(yǎng)實(shí)踐能力、認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，加強(qiáng)學(xué)生的繪圖技能——徒手繪圖、儀器繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖能力。

圖1 “機(jī)械制圖”課程教學(xué)目標(biāo)體系

二、教學(xué)內(nèi)容改革

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知能力、用人單位的需求、“機(jī)械制圖”的課程特點(diǎn)和在工程中的實(shí)際應(yīng)用來選擇“機(jī)械制圖”課程的教學(xué)內(nèi)容，也就是說對(duì)現(xiàn)有教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰟h、去粗取精，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)［2］。

（一）合理刪減教學(xué)內(nèi)容

由于“機(jī)械制圖”具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用性，因此以實(shí)際應(yīng)用為教學(xué)目的，側(cè)重于基本概念和基本原理的理解，對(duì)于畫法幾何部分的內(nèi)容可以適當(dāng)縮減，而機(jī)件的表達(dá)方法及機(jī)械圖樣的畫法與閱讀則要加強(qiáng)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的繪圖、識(shí)圖能力。在通常的工程實(shí)際中，技術(shù)人員在繪制比較復(fù)雜的截交線與相貫線時(shí)，采用一般曲線代替的近似畫法。因此，該部分的教學(xué)重點(diǎn)放在相貫線上，而對(duì)精確繪圖則沒有太高要求。

（二）增加三維建模教學(xué)內(nèi)容

學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的困難在于實(shí)物模型的二維圖形和三維圖形之間的相互轉(zhuǎn)換，即空間與平面的轉(zhuǎn)換，運(yùn)用三維實(shí)體建模動(dòng)態(tài)觀察功能全方位看清機(jī)件的立體結(jié)構(gòu)，可以加快學(xué)生二維視圖和三維實(shí)體思維轉(zhuǎn)換的速度，強(qiáng)化學(xué)生“三維一二維一三維”的思維訓(xùn)練及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，學(xué)生自己動(dòng)手制作三維模型，不但能培養(yǎng)圖形空間想象能力，而且能加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。因此，在組合體、機(jī)件的表達(dá)方法、零件圖和裝配圖各章節(jié)中增加了三維建模內(nèi)容。此外，通過課后的構(gòu)型設(shè)計(jì)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

（三）機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖有機(jī)融合

在以往的教學(xué)計(jì)劃中，通常是將制圖理論和計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)踐分開授課，致使在計(jì)算機(jī)繪圖教學(xué)中容易出現(xiàn)“教師全程灌輸、學(xué)生疲于接受”的現(xiàn)象。因此，在試點(diǎn)教學(xué)中把計(jì)算機(jī)繪圖融入機(jī)械制圖的每個(gè)章節(jié)中，延長了學(xué)生接觸和熟悉CAD軟件的過程，讓學(xué)生在反復(fù)應(yīng)用中提高熟練的程度。在完成第一章制圖基本知識(shí)的理論講解后，就將計(jì)算機(jī)繪圖引入，學(xué)生通過在計(jì)算機(jī)上繪制標(biāo)準(zhǔn)圖幅和平面圖形，不僅熟悉了常用的計(jì)算機(jī)基本繪圖和編輯命令，也鞏固了相關(guān)的國標(biāo)規(guī)定和平面圖形的畫法。通過這種有機(jī)融合，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。進(jìn)入組合體學(xué)習(xí)后，學(xué)生通過上機(jī)操作，更有助于理解“圖”和“物”之間的投影關(guān)系，提高空間想象力，并在實(shí)踐中享受學(xué)習(xí)樂趣。學(xué)生通過對(duì)軟件邊學(xué)邊用和邊用邊學(xué)，從而做到了教、學(xué)、做一體化。

（四）加大實(shí)踐教學(xué)力度

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)繪圖已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中，工程技術(shù)人員早已從使用圖板尺規(guī)的手工繪圖中解脫出來，但這并是不需要手工繪圖。由于徒手繪圖能夠迅速捕捉設(shè)計(jì)思路、表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，并能方便快速地表達(dá)現(xiàn)場(chǎng)零部件，因此徒手繪圖至今仍是設(shè)計(jì)過程中相當(dāng)重要的方法。在實(shí)際教學(xué)中，弱化圖板尺規(guī)手工繪圖，更強(qiáng)調(diào)徒手繪圖能力、計(jì)算機(jī)繪圖能力和構(gòu)型設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，繪圖訓(xùn)練按徒手繪圖—計(jì)算機(jī)二維繪圖—三維建?！叭壳蹦Ｊ竭M(jìn)行，大多數(shù)訓(xùn)練主要在課后完成，因此進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生的徒手繪圖和計(jì)算機(jī)繪圖能力。

三、采用靈活多樣的教學(xué)方法

“機(jī)械制圖”課程的教學(xué)內(nèi)容比較抽象和枯燥，教師需要采取更加靈活開放的教學(xué)方式，從而創(chuàng)造出理想的卓越工程師培養(yǎng)環(huán)境。

（一）改變教學(xué)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是“教師主導(dǎo)授課、學(xué)生被動(dòng)聽課”，幾乎整堂課都是教師唱“獨(dú)角戲”，難以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。而制圖課程本身內(nèi)容抽象，難以理解，對(duì)于大一新生是一門比較難學(xué)的課程，容易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，采取以“學(xué)生為主體”的多元化教學(xué)模式，在課堂上采取引導(dǎo)式、啟發(fā)式教學(xué)，在課后分配任務(wù)，學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位進(jìn)行討論并完成任務(wù)，促使學(xué)生主動(dòng)思考、發(fā)現(xiàn)和總結(jié)問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于培養(yǎng)學(xué)生的溝通、交流能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

（二）合理運(yùn)用多媒體課件授課

目前，制圖課程大多采用多媒體教學(xué)，雖然運(yùn)用軟件或課件授課能夠?qū)⑽淖?、圖片、動(dòng)畫、錄像等集于一體，使課堂信息量豐富，形式活潑生動(dòng)，教學(xué)效率高，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但多媒體授課速度快、信息量大，學(xué)生難以較快地消化吸收，也容易產(chǎn)生視覺疲勞。在教學(xué)過程中，老師要選擇性地運(yùn)用多媒體技術(shù)授課，并注意講解速度，尤其在講解作圖過程和投影原理時(shí)可采用“粉筆+黑板+模型”的方式授課，既發(fā)揮了多媒體的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，又保留了傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)更容易理解和掌握，從而提高教學(xué)效果。

（三）增加現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)環(huán)節(jié)

機(jī)械專業(yè)的制圖課程都是安排在大學(xué)一年級(jí)進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生還未接觸到工程實(shí)際，通常在學(xué)習(xí)零件圖和裝配圖章節(jié)時(shí)感到抽象、難理解，因此在這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，要組織學(xué)生去學(xué)校加工中心進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)真觀察零件的加工過程和加工方法，使學(xué)生對(duì)鑄造和機(jī)械加工工藝有初步的了解和認(rèn)知，也對(duì)實(shí)體機(jī)器零件有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，這有助于學(xué)生對(duì)課堂理論知識(shí)的深入理解和掌握。

（四）引入學(xué)科競(jìng)賽

為了豐富教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)造理想的“卓越工程師”培養(yǎng)環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加校內(nèi)制圖競(jìng)賽、全國CAD技能考試和全國大學(xué)生先進(jìn)制圖技術(shù)、產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽，使學(xué)生在參加學(xué)科競(jìng)賽的過程中掌握并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和圖形空間想象能力，并培養(yǎng)同學(xué)的團(tuán)隊(duì)合作精神。

四、課程考核改革

課程考核方法是否合理，不僅會(huì)直接影響考核成績的真實(shí)性和客觀性，而且也會(huì)影響教學(xué)的實(shí)施。因此，教學(xué)中要打破傳統(tǒng)的以“知識(shí)點(diǎn)”為本的考核體系，形成以能力提升為本的、適應(yīng)工程實(shí)際需求的考核體系，并貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中。將“機(jī)械制圖”課程的學(xué)習(xí)成績考核轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)成效，即以掌握理論知識(shí)為基礎(chǔ)，構(gòu)建學(xué)生理論知識(shí)考核、計(jì)算機(jī)繪圖能力、工程素養(yǎng)、實(shí)際應(yīng)用能力等指標(biāo)的綜合考核體系，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、研究和工程實(shí)踐能力［3］。

該課程第一學(xué)期的課程考核沿用傳統(tǒng)的考核模式，但加重了過程考核比例。考核包括兩部分：一是期末閉卷考試（占50%），考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度；二是平時(shí)成績（占50%），包括對(duì)繪圖質(zhì)量、課堂表現(xiàn)、計(jì)算機(jī)二維繪圖和三維建模能力的考核。第二學(xué)期改變傳統(tǒng)的考核方式，主要采用“大作業(yè)＋答辯”方式。針對(duì)每一位學(xué)生所繪制的大圖，圍繞表達(dá)方案、技術(shù)標(biāo)注、工藝結(jié)構(gòu)等提問答辯，這樣更真實(shí)地反映出學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。

五、結(jié)語

在“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”背景下，根據(jù)普通高校工程圖學(xué)課程教學(xué)的基本要求，確定適合“卓越工程師”培養(yǎng)的“機(jī)械制圖”培養(yǎng)目標(biāo)，將靈活多樣的教學(xué)方法付諸于教學(xué)實(shí)踐，切實(shí)提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，培養(yǎng)了較強(qiáng)的創(chuàng)新思維和空間想象能力。

此外，在課時(shí)縮減的情況下，為了保證課程教學(xué)改革的順利進(jìn)行，課外上機(jī)輔導(dǎo)訓(xùn)練需要對(duì)學(xué)生、教師和CAD實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)籌。這給教師增加了額外的工作量，也給相關(guān)部門增加了一定的工作壓力。因此，該課程改革需要得到所在院系及學(xué)校的大力支持。

[1]教育部關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見.[EB/OL].（2011-01-08）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201101/t20110108_115066.html.

[2]史復(fù)來.如何提高高職院校機(jī)械制圖課程的教學(xué)質(zhì)量[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（5）.

[3]李斌，徐蔚.面向卓越工程師培養(yǎng)的機(jī)械制圖課程教學(xué)改革探討[J].大學(xué)教育，2013（7）.