《機(jī)械制圖》課程的教學(xué)改革實(shí)踐

陳應(yīng)華　趙宏　林王懿　劉書海

【摘要】針對《機(jī)械制圖》課程學(xué)時(shí)少、難度大這一特點(diǎn)，對教學(xué)方法進(jìn)行了一些改革實(shí)踐，取得了良好效果；針對CAD技術(shù)的發(fā)展、制圖理念的變化，對本課程的教學(xué)目標(biāo)定位進(jìn)行了重新審視，提出了幾點(diǎn)的見解。

【關(guān)鍵詞】《機(jī)械制圖》 三維實(shí)體 二維視圖 《機(jī)械制圖》是大多數(shù)工科學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。為了適應(yīng)當(dāng)今海量信息時(shí)代，高校的教學(xué)計(jì)劃也在改革，各門課程的學(xué)時(shí)數(shù)大大減少。而且隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展與普及，制圖理念也在發(fā)生變化。該課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，歷屆學(xué)生普遍反映較難。針對學(xué)時(shí)少，難度大這一現(xiàn)狀，以及如何融進(jìn)當(dāng)今先進(jìn)的制圖理念等問題，筆者進(jìn)行了認(rèn)真思考，并進(jìn)行了教學(xué)改革，取得了一定效果。

一、制定切實(shí)可行的教學(xué)目標(biāo)

1.機(jī)械制圖的發(fā)展。就制圖手段而言，它經(jīng)歷了由手工繪圖向計(jì)算機(jī)繪圖的發(fā)展；就制圖過程而言，設(shè)計(jì)人員由繪制二維圖向創(chuàng)建三維實(shí)體的方向發(fā)展。所有這些都得益于計(jì)算機(jī)的普及和設(shè)計(jì)方法的發(fā)展以及設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)。

三維軟件的功能越來越強(qiáng)大，如Pro-E、Solidwork，AutodeskInventor等，且它們都能產(chǎn)生二維投影圖，因此有人提出在教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)三維，淡化二維。但筆者對此有不同看法，因?yàn)椋?/p>

（1）不管三維軟件功能如何強(qiáng)大，它都不能取代二維工程視圖的“工程師語言”的地位，設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)等之間的交流仍然主要靠二維工程視圖。這就要求工程人員能識(shí)讀視圖，由二維視圖想象出三維實(shí)體。

（2）計(jì)算機(jī)軟件從三維模型生成的二維視圖，還不能完全符合國標(biāo)要求，必須進(jìn)行一定的修改。如根據(jù)國標(biāo)，肋板在剖視圖中是不畫剖面線的，而由三維模型生成二維視圖時(shí)則不會(huì)對是否是肋板加以判別；再比如，在產(chǎn)生裝配圖的剖視圖時(shí)相鄰零件的剖面線也未加以區(qū)分（只有一種剖面線），這也是不便于識(shí)讀的，等等。這就要求工程人員具有正確繪制和識(shí)讀二維工程視圖的能力。

（3）三維實(shí)體的創(chuàng)建也要依賴于對二維視圖的識(shí)讀與理解。

因此，正確繪制二維視圖，或由二維視圖想象空間三維實(shí)體仍然是機(jī)械制圖課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.機(jī)械制圖課程的特點(diǎn)。就機(jī)械制圖內(nèi)容來講，是一門標(biāo)準(zhǔn)性很強(qiáng)的學(xué)科。在制圖整個(gè)過程中處處滲透“標(biāo)準(zhǔn)”二字。因此，要求學(xué)生必須嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，樹立“有法必依”的思想。

3.本課程的教學(xué)目標(biāo)定位。筆者講授的對象是非機(jī)類專業(yè)，學(xué)時(shí)為40（不包括計(jì)算機(jī)繪圖）。根據(jù)這些前提條件及筆者對本課程的認(rèn)識(shí)，將教學(xué)目標(biāo)定為：①重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，這包括兩個(gè)方面，一是由三維模型繪制視圖——繪圖能力，二是由視圖想象實(shí)物——讀圖能力（當(dāng)然在難度上比機(jī)類有所降低）；②了解機(jī)械制圖的基本的技術(shù)要求；③了解零件圖和裝配圖的基本概念；④了解當(dāng)今先進(jìn)的三維造型軟件的基本功能。

二、課堂教學(xué)方式的改革實(shí)踐

1.精選課堂講授范例，少講多練。該課程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，這就需要給學(xué)生多練習(xí)的機(jī)會(huì)和自己想象的時(shí)間。因此筆者每次上課只用一小時(shí)講一、兩個(gè)例題，重點(diǎn)講授分析問題的方法，而不是將所有類型窮盡講解。比如，在講授立體截交線一節(jié)時(shí)，筆者重點(diǎn)講解截交條件與截交線類型之間的關(guān)系，以及截交線的投影的求解步驟，只講一個(gè)或兩個(gè)單一截面產(chǎn)生的截交線的例子，而后馬上讓學(xué)生進(jìn)行類比練習(xí)，同時(shí)加上復(fù)合截交線的練習(xí)。筆者認(rèn)為，例題應(yīng)簡單，主要反映求解方法和基本步驟，而學(xué)生練習(xí)則應(yīng)適當(dāng)難些，以求培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。余下的時(shí)間學(xué)生練習(xí)，老師則進(jìn)行個(gè)別答疑、質(zhì)疑輔導(dǎo)。

2.合理運(yùn)用多媒體。多媒體（CAI）在整個(gè)教學(xué)過程中起輔助教學(xué)作用，不能完全替代黑板教學(xué)。CAI與黑板相輔相承。在課程的前期，教學(xué)目的是幫助學(xué)生建立三維立體與二維視圖之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系的空間概念、理解投影原理、逐步掌握繪圖方法和技巧，這時(shí)應(yīng)以黑板教學(xué)為主，CAI為輔，CAI主要起到展示模型的作用（取代傳統(tǒng)的實(shí)物模型）。在課程后期，學(xué)生的空間想象能力已有一定的基礎(chǔ)，這時(shí)主要介紹基本要求和基本概念等，則以CAI為主。這時(shí)可為學(xué)生提供較多的模型，讓學(xué)生“積累素材”。實(shí)踐證明，這對實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)是非常行之有效的。

3.制作計(jì)算機(jī)三維模型，彌補(bǔ)教學(xué)資源的不足。要培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，多種實(shí)體模型的配備是必不可少的。以前老師上課要攜帶大量模型，這無疑既增加了教學(xué)成本，又給教師的工作帶來諸多不便。當(dāng)今三維軟件功能非常強(qiáng)大，因此筆者用三維造型軟件制作了大量的滿足教學(xué)要求的計(jì)算機(jī)三維模型，同時(shí)為所有的習(xí)題都制作了相應(yīng)的三維模型，這些模型可以任意剖開、旋轉(zhuǎn)，與實(shí)物模型無異。這對培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力有很大的幫助。

三、建議與思考

隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械制圖方法也在發(fā)生著巨大變化：由手工制圖向計(jì)算機(jī)制圖的轉(zhuǎn)變；由二維設(shè)計(jì)向著三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。隨著動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)等新的、先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法的發(fā)展，三維造型越來越顯示出其重要性。因此，筆者認(rèn)為將三維造型軟件引進(jìn)課堂是非常必要的，建議機(jī)械制圖類學(xué)生至少應(yīng)該掌握一種這類軟件的使用。