機(jī)械制圖MOOC課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

張孟玫 趙增慧

[摘 要] 應(yīng)用MOOC課程關(guān)聯(lián)主義式的教學(xué)設(shè)計(jì)原則，將實(shí)際工程中經(jīng)常遇到的與制圖有關(guān)的一些問(wèn)題與機(jī)械制圖課程的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行混編，制作成相應(yīng)的MOOC課程。在課程設(shè)計(jì)時(shí)重新制定教學(xué)目標(biāo)，將制圖理論與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，并以組合體讀圖為例，說(shuō)明其設(shè)計(jì)及實(shí)踐過(guò)程。機(jī)械制圖MOOC課程借助在線課程先進(jìn)的技術(shù)手段，為在校大學(xué)生以及工程技術(shù)人員進(jìn)一步提高機(jī)械制圖技能提供了高效的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

[關(guān)鍵詞] 機(jī)械制圖;MOOC課程;組合體讀圖

[課題來(lái)源] 北京石油化工學(xué)院教學(xué)與改革項(xiàng)目（YB20170201）

[作者簡(jiǎn)介] 張孟玫（1966—），女，山西大同人，博士，北京石油化工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院講師，主要從事工程圖學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] TH126，G642.4 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）29-0242-03 ? ?[收稿日期] 2019-09-27

一、引言

工程技術(shù)人員需要掌握的一項(xiàng)重要技能，就是要能夠識(shí)讀并繪制各種工程圖。例如作為產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)人員，想要表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，首先需要繪制出產(chǎn)品的工程圖，而從事生產(chǎn)加工的技術(shù)人員，也需要能夠準(zhǔn)確識(shí)讀工程圖，才能開始進(jìn)行后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)加工。在整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及加工過(guò)程中，工程圖作為工程技術(shù)人員之間交流的重要工具，被稱作是“工程師的語(yǔ)言”，培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生學(xué)習(xí)掌握工程圖的讀圖和畫圖等相關(guān)知識(shí)，主要由大學(xué)階段的一門重要的基礎(chǔ)理論課——機(jī)械制圖來(lái)完成。機(jī)械制圖主要講述投影理論以及機(jī)械制圖的相關(guān)知識(shí)，但由于這門課程在大一年級(jí)開設(shè)，其更側(cè)重于制圖的理論知識(shí)，與實(shí)際工程連接并不緊密，因此學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了有關(guān)的基本理論，但還不能很好地將其應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)甚至參加工作后，由于會(huì)經(jīng)常用到機(jī)械制圖的有關(guān)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際的讀圖繪圖工作，因此還需要進(jìn)一步提高學(xué)生應(yīng)用機(jī)械制圖基本知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

進(jìn)入21世紀(jì)，大規(guī)模開放在線課程（Massive Open Online Course），簡(jiǎn)稱MOOC引入中國(guó)，與傳統(tǒng)的授課相比，MOOC課程具有資源多元化、課程易于使用、課程受眾面廣、課程參與自主性強(qiáng)等特征。MOOC課程在教學(xué)設(shè)計(jì)上體現(xiàn)的是關(guān)聯(lián)主義式的教學(xué)設(shè)計(jì)原則，學(xué)習(xí)者可以按照自己的實(shí)際需要，以信息為結(jié)點(diǎn)，通過(guò)路徑尋找，連接自己所需要的知識(shí)。MOOC課程所具有的這些特征非常適合解決進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)者繪圖讀圖能力的問(wèn)題。因此，我們把機(jī)械制圖課程中與實(shí)際工程圖聯(lián)系緊密的主要內(nèi)容重新進(jìn)行混編，從實(shí)際需要出發(fā)，制作開發(fā)成相應(yīng)的MOOC課程，放在我校對(duì)外開放的教學(xué)平臺(tái)上，為正在學(xué)習(xí)這門課的同學(xué)把重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)一步融會(huì)貫通，同時(shí)也為需要應(yīng)用機(jī)械制圖知識(shí)進(jìn)行繪圖讀圖的技術(shù)人員提供了高效的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

二、機(jī)械制圖MOOC課程設(shè)計(jì)

（一）機(jī)械制圖MOOC課程設(shè)計(jì)

機(jī)械制圖MOOC課程在教學(xué)設(shè)計(jì)上體現(xiàn)的是關(guān)聯(lián)主義式的教學(xué)設(shè)計(jì)原則。其特點(diǎn)主要包括以下幾方面。

1.集結(jié)：關(guān)聯(lián)主義式的MOOC讓大量的資料能在線上傳播，以方便讓參與者讀取。這和傳統(tǒng)授課過(guò)程不同，因?yàn)閭鹘y(tǒng)課程的內(nèi)容是事先準(zhǔn)備好的，教師按照教學(xué)大綱的要求，從第一章開始，順次講授。在機(jī)械制圖MOOC課程中，學(xué)習(xí)者可以按照自己的需要輸入關(guān)鍵詞，直接進(jìn)入相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，而不需要像課堂學(xué)習(xí)一樣，必須按照指定的時(shí)間地點(diǎn)學(xué)習(xí)指定的內(nèi)容。

2.混編：將實(shí)際的工程需要與教材相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)結(jié)。機(jī)械制圖MOOC課程與傳統(tǒng)的機(jī)械制圖課程的最大區(qū)別在于：傳統(tǒng)的課程是以理論和概念為主線而展開課程，而我們?cè)O(shè)計(jì)的每節(jié)MOOC課程都是從實(shí)例出發(fā)，以解決實(shí)際問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)展開課程。

3.重新制定目標(biāo)：重新編排教學(xué)內(nèi)容以配合不同學(xué)習(xí)者的使用。機(jī)械制圖MOOC課程面向的學(xué)習(xí)者主要是有一定機(jī)械制圖基本知識(shí)的高年級(jí)學(xué)生或是需要進(jìn)一步提高機(jī)械制圖技能的技術(shù)人員，目標(biāo)是進(jìn)一步提高學(xué)生應(yīng)用機(jī)械制圖基本知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。MOOC課程并不是單純的機(jī)械制圖課，我們?cè)O(shè)計(jì)的MOOC課程內(nèi)容全部來(lái)源于實(shí)際工程需要，主要包括以下內(nèi)容：如何繪制工程圖、截交線與相貫線、尺寸標(biāo)注方法、讀組合體視圖、繪制零件圖、繪制裝配圖等內(nèi)容。涵蓋了機(jī)械制圖與實(shí)際需要聯(lián)系最為緊密的主要內(nèi)容，每節(jié)課程15分鐘左右，包括工程實(shí)例引入，相關(guān)機(jī)械制圖知識(shí)講解，舉例分析繪圖等內(nèi)容，并給出每節(jié)課內(nèi)容的關(guān)鍵詞，方便學(xué)習(xí)者的查找。下面以組合體讀圖為例進(jìn)行說(shuō)明課程的開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程。

（二）組合體讀圖

1.引入工程圖：所謂讀圖就是根據(jù)已給的視圖，想象出物體的空間形狀。一般的零件，都可看成是組合體，而組合體的讀圖，是機(jī)械制圖課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。圖1為課程開始時(shí)引入的工程圖，為軸承座三視圖，軸承座是主要起到支撐或依托作用的零件，工作時(shí)放在軸承座上的軸承套在轉(zhuǎn)軸上，而轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，傳遞動(dòng)力。根據(jù)給出的三視圖，可以分析出該軸承座分為上下兩部分，下面為長(zhǎng)方體的底板，上面又可進(jìn)一步分為左右兩部分，左低右高，左面外形是長(zhǎng)方體，中間有圓弧狀凹槽，用來(lái)盛放軸承，右面部分從中心線以上為半圓柱形，內(nèi)部有圓孔，孔的下方還有鍵槽。在課程中通過(guò)這張實(shí)際工程圖分析介紹軸承座的形狀，同時(shí)配合講解零件圖的尺寸標(biāo)注，初步說(shuō)明讀圖的過(guò)程。

2.讀圖的方法：讀圖的方法為形體分析法+面形分析法。所謂形體分析法，即根據(jù)給出的視圖，首先將其分解成若干基本部分，弄清各部分的形狀和它們的相對(duì)位置及組合方式，分別畫出各部分的投影。對(duì)于用切割方式形成的組合體，常常需要用到面形分析法，即利用“視圖上的一個(gè)封閉線框一般情況下代表一個(gè)面的投影”的投影特性，對(duì)體的主要表面的投影進(jìn)行分析、檢查，可以快速、正確地畫出圖形。在讀圖的過(guò)程中，始終要把空間想象和投影分析相結(jié)合。圖2（a）為根據(jù)讀圖理論總結(jié)的讀圖過(guò)程，圖2（b）為按照讀圖方法想象圖2的立體模型。

3.讀圖實(shí)例：要想真正學(xué)會(huì)讀圖，還需要通過(guò)大量的典型實(shí)例進(jìn)行練習(xí)，在實(shí)踐中提高讀圖的能力。在MOOC課程中，我們以動(dòng)畫形式逐步分析講解典型實(shí)例，分析給出的視圖，并根據(jù)已給的視圖補(bǔ)畫第三視圖，最終給出立體模型，一步步提高學(xué)習(xí)者的讀圖能力。

在圖3中首先出現(xiàn)的是主視圖與俯視圖，要求補(bǔ)畫出左視圖。這是一個(gè)典型的讀圖問(wèn)題，也就是要根據(jù)已給的視圖，想象出其立體形狀，才能畫出左視圖。首先進(jìn)行形體分析，想象物體的主要形狀：通過(guò)分析主視圖并對(duì)照俯視圖，可以看出該物體可分解為三部分：上面是半圓和長(zhǎng)方形組成的帶孔的立板，中間是一個(gè)半圓柱筒，左右是2塊與圓柱筒相交的長(zhǎng)方體耳板。在確定出物體主要形狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步應(yīng)用面形分析，分析各個(gè)基本體之間的交線。對(duì)于這個(gè)物體，面形分析的難點(diǎn)有2處：（1）要弄清線Ⅰ的形狀，由于主視圖中線Ⅰ是可見的實(shí)線，所以它只能與水平投影中前面的矩形線框?qū)?yīng)，這說(shuō)明它是在半圓柱筒頂面切出的一個(gè)水平面。（2）水平投影中的圓Ⅱ是從平面Ⅰ上往下打孔的投影。從主視圖可看出，該孔與半圓柱筒內(nèi)部相通。

三、效果分析

MOOC作為一種新的教學(xué)方法，其借助在線課程先進(jìn)的技術(shù)手段，使學(xué)習(xí)者在課堂之外可以搜索學(xué)習(xí)自己所需要的知識(shí)，在短時(shí)間內(nèi)有針對(duì)性地提高某一種技能?；谶@一理念，我們將實(shí)際使用工程圖時(shí)遇到的難點(diǎn)問(wèn)題與機(jī)械制圖課程的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行混編，制作成每節(jié)15分鐘左右，共8節(jié)機(jī)械制圖MOOC課程，放在我校對(duì)外開放的校園網(wǎng)上，作為機(jī)械制圖課程課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。通過(guò)近一年的使用及信息反饋，這項(xiàng)教學(xué)改革在以下幾方面取得了初步成效。

1.面向?qū)嶋H問(wèn)題。機(jī)械制圖MOOC課程面向已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖課程的大學(xué)生和社會(huì)上需要進(jìn)一步提高機(jī)械制圖技能的工程技術(shù)人員，主要解決課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)中遇到的制圖方面的技術(shù)問(wèn)題，解決問(wèn)題的途徑包括課程講解和解答問(wèn)題兩種方式。由于這項(xiàng)教學(xué)改革針對(duì)性強(qiáng)，填補(bǔ)了這方面的教學(xué)空白，所以使用以來(lái)深受學(xué)生的歡迎，同時(shí)也有大量社會(huì)人員來(lái)學(xué)習(xí)并留言，收到了良好的社會(huì)效果。

2.學(xué)習(xí)時(shí)間靈活，教與學(xué)之間的互動(dòng)靈活。由于MOOC課程是網(wǎng)上課程，學(xué)生可隨時(shí)學(xué)習(xí)，教師也可在方便的時(shí)間上網(wǎng)解答問(wèn)題。學(xué)生提出的問(wèn)題教師一般會(huì)在1～2天做出回答，同時(shí)方便了教師和學(xué)生，成為課堂教學(xué)的有意補(bǔ)充。

3.通過(guò)機(jī)械制圖MOOC課程的使用，大量的制圖實(shí)際問(wèn)題反饋到教師中來(lái)，倒逼教師進(jìn)行反思和不斷學(xué)習(xí)，使工程制圖教師不但具有理論知識(shí)，而是進(jìn)一步和生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，最終提高培養(yǎng)人才的質(zhì)量。

機(jī)械制圖MOOC課程在取得一定成效的基礎(chǔ)上，我們也感到其目前還存在一些問(wèn)題，今后需要進(jìn)一步完善。例如：繪圖環(huán)節(jié)有待加強(qiáng)，機(jī)械制圖具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，教師應(yīng)該繪圖實(shí)際操作向?qū)W生展示正確的繪圖過(guò)程，同時(shí)學(xué)生也需要將繪圖過(guò)程演示給教師。所以今后互動(dòng)環(huán)節(jié)不僅應(yīng)該有文字答疑，還應(yīng)該增加視頻答疑。另外，MOOC課程今后還需要不斷擴(kuò)大信息量，增加課程的內(nèi)容，例如增加AutoCAD繪圖，增加三維繪圖等與工程制圖密切相關(guān)的內(nèi)容，這樣才能進(jìn)一步增加使用者，擴(kuò)大影響。

四、結(jié)語(yǔ)

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，知識(shí)量變得極大豐富，信息資源匱乏成為歷史，知識(shí)更新速度不斷加快，知識(shí)和學(xué)習(xí)越來(lái)越多地呈現(xiàn)出復(fù)雜、混沌、非線性等特征。關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論已被應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)、個(gè)人學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、個(gè)人知識(shí)管理等多個(gè)方面，成為網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)。在此背景下，我們應(yīng)用關(guān)聯(lián)主義教學(xué)設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)開發(fā)了機(jī)械制圖MOOC課程，以實(shí)際遇到的工程制圖問(wèn)題作為信息“節(jié)點(diǎn)”，連接相應(yīng)的工程制圖“知識(shí)”，學(xué)習(xí)者通過(guò)“路徑尋找”和“意義建構(gòu)”對(duì)知識(shí)領(lǐng)域進(jìn)行探索和學(xué)習(xí)。機(jī)械制圖MOOC課程在設(shè)計(jì)和實(shí)踐過(guò)程中抓住實(shí)際應(yīng)用中的重點(diǎn)問(wèn)題，分析講解透徹，力求進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)者的制圖能力，作為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充，為在校大學(xué)生以及需要進(jìn)一步提高機(jī)械制圖技能的學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)高效的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1]樊文強(qiáng).基于關(guān)聯(lián)主義的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程（MOOC）及其學(xué)習(xí)支持[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2012（3）：31-36.

[2]張孟玫，常冬梅，王雙勝.利用三維造型技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜形體的讀圖[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2006（11）：65-66.

[3]楊惠英，王玉坤.機(jī)械制圖[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008：118-125.

[4]王志忠，王幼荃，吳占文.機(jī)械制圖教學(xué)新體系初探[J].高等工程教育研究，2003（5）：69-71.

[5]王洪英.運(yùn)用多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)資源指導(dǎo)學(xué)生學(xué)好機(jī)械制圖[J].中國(guó)電化教育，2006（12）：62-64.