基于應用型人才培養的《機械制圖》教學改革探索

摘要：從《機械制圖》課程教學改革的實踐與應用的角度，對制圖教學培養目標、教學內容、教學方法、空間想象能力培養方式及實踐環節等方面的改革進行了闡述。

關鍵詞：機械制圖；教學改革

經過幾年的教育改革實踐和教學思想的不斷轉變，21世紀的高等職業教育人才培養模式已經取得專家們的共識，即以培養高等技術應用型人才為根本任務，以適應社會需求為目標，以培養技術應用能力為主線設計學生的知識、能力、素質結構和培養方案；畢業生具有基礎理論知識適度、技術應用能力強、知識面較寬、素質高等特點；以“應用”為主旨和特征構建課程和教學內容體系。我院于幾年前開始進行高職高專教育機械基礎課程教學內容體系改革、建設的研究與實踐工作，并已取得可喜的成果。其中，《機械制圖》作為機械基礎課程教學體系中的一門主要技術基礎課，其教學改革在機械類專業中占據相當重要的位置。課題組從機械制圖課程教學改革的實踐與應用的角度，更新教學內容、改革教學方法、創新空間想象能力培養方式、完善實踐環節，改變傳統課程設置模式，運用新技術手段建立了針對職業教育特點的教學體系。

《機械制圖》培養目標新的要求

隨著三維CAD/CAM技術的迅猛發展，設計與制造的理論和加工手段都發生了巨大變化。人們可以利用設計和繪圖手段，直接進行產品的三維造型設計，由三維設計圖直接轉化為二維圖形，還可以通過三維數字化信息傳遞直接輸入數控機床，實現無紙化生產。現代化設計與制造技術已經向當前的機械制圖教學提出了新的要求，本課程的培養目標應調整為培養學生的四種能力：（1）培養學生的空間思維能力；（2）培養學生把空間思維變成圖形的能力；（3）培養學生把圖形變成模型的能力；（4）培養學生繪制圖形的能力（包括計算機繪制圖形的能力）。這四種能力實際上是設計構思、表達、讀圖、建模以及制圖的能力。這種提法保留了本課程原有的精華，即表達和讀圖的能力，又能適應社會對設計人員提出的更高要求（如建模能力、設計構思能力等）。同時在教學思想上，注入新形式下的教學觀念，將機械制圖由過去的技能教學轉變為思維方式的引導和創新意識與理念的培養目標相結合的教學。

《機械制圖》教學改革研究與實踐創新

（一）調整教學內容，注重高職高專教材的建設

高等職業教育對專業基礎課的要求以必需、夠用為度，以講清概念、強化應用為教學重點。基于這種指導思想，我們的做法是：

1.制圖與設計緊密結合，引入新的設計方法、新的制造技術概念，加強繪制和閱讀三維圖能力的培養。以體為主線，遵循從三維實體到二維平面圖形的認識規律，引入拉伸、切割、并、交、差等計算機三維實體造型設計概念，加入構形設計練習，使學生具有一些形象儲備，從而方便掌握從三維實體圖到二維投影圖的轉換。

2.減少投影幾何的內容，而將點、線、面的投影和立體的投影結合起來講授，強調投影基本理論的內容，這和高等職業教育培養應用型工程技術人員的目標相吻合。

3.在對傳統教學內容進行優化的基礎上，把計算機繪圖與工程制圖課的基本教學內容有機地融合在一起，使學生在深刻理解和掌握投影制圖基本理論和方法的同時，具備熟練的計算機繪圖技能，以適應現代科學技術發展和工作模式的要求。

4.針對我國已經成功地加入世界貿易組織的情況，及時調整教學內容，如過去作為選學的第三角投影知識（歐美國家使用，我國為第一角投影）變為必講內容，并豐富該內容，以適應新形勢的要求。

在高等職業教育剛剛起步的階段，教材建設遠遠不能適應高等職業教育的發展需要，真正具有高職特色的高質量的教材非常匱乏。因此，通過教學改革研究與實踐創新，我們在教材編寫方面做出了許多努力，本著實用、有效、簡捷的原則，已編寫出一批適應教學需要的教材與講義，例如《現代機械工程制圖》、《現代機械工程制圖習題集》、《部件測繪指導書》、《計算機機械制圖實驗指導書》等。這些自編教材都具有相應專業的實用性和可操作性，不僅解決了教材短缺的燃眉之急，而且也為今后編寫高職教材提供了參考。

（二）改變教學理念，探索符合學生認知規律的教學方法

傳統課堂教學是以教師講授為主的教學模式，學生的學習缺乏主動性。雖然在教學中運用了現代教育技術，但因其教學模式沒有改變，“人灌”再加“電灌”，致使學生產生“知識疲勞”，同樣不利于培養應用型人才。教學改革的關鍵是將學生置于主體地位，研究的課題、內容、方式、進度、實施及最后的成果表現形態等主要由學生個人或學生小組來決定。同時也不能忽視教師的主導作用。教師不僅要激發學生的學習興趣，幫助學生形成學習動機，而且還要通過創設符合教學內容要求的情境和提示新舊知識之間聯系的線索，引導學生發現問題，充分發揮學生的主動性和積極性。

例如，關于“用形體分析法讀圖”的學習：（1）目標。培養學生空間想像力、多元智力和自主學習能力。（2）意義。通過課件演示、學生交流、教師講解充分加強空間思維能力訓練，不僅符合現代培養目標要求，而且可激發學生的學習興趣和積極性。（3）教學結構流程如圖1所示。

（三）創新空間想象能力的培養方式

舊的培養方式把提高學生的空間想象能力和思維能力放在畫法幾何上，通過點、線、面及其相互位置關系定位、定量的投影作圖訓練培養學生的空間想象能力和邏輯思維能力。但點、線、面及其相互位置關系的定位、定位投影作圖直觀性差，難于掌握。費時多效果又不好，而且與繪圖和閱讀機械圖樣的聯系不密切。經過分析和研究，我們決定通過以下方式培養學生空間想象能力、空間邏輯思維能力。

1.借助立體表面點、線、面的相對位置及其投影培養學生的空間邏輯思維和形象思維能力。

2.利用CAD對平面圖形的拉伸、旋轉等三維實體造型，以及并集、差集、交集、切割等編輯操作，更加有效地幫助學生提高空間想象能力和思維能力。

3.利用橡皮泥進行空間思維能力訓練。具體做法是學生根據給出的軸測圖，利用橡皮泥捏出形體；然后根據捏出的形體形狀，選定一個主要觀察方向（即前方），分別從前方、左方、上方觀察，把觀察到的結果用平面圖形表達并畫到圖紙上，平面圖形的相對位置可以隨意擺放，但要標出觀察方向；最后根據給出的上述三個方向的平面圖形，再用橡皮泥捏出形體。通過這種訓練，幫助學生在大腦中初步形成空間立體與平面圖的對應關系。這種方法我們已經應用于實際的教學中，受到了學生的普遍歡迎，取得了較好的教學效果。

4.增加構形和建模方面的訓練。第一種方法是在課堂上給出一面視圖，讓學生想象它可能是什么形體，并要求徒手畫出其軸測圖。第二種方法是給出要求，讓學生自己構形并徒手畫出其視圖及軸測圖。如要求設計一個不少于5個基本形體，且至少有一處產生相貫線的形體。這樣既能培養學生的空間思維能力——構形能力，又能綜合運用各種表達手段，讓學生用二維和三維兩種表達方法，并利用建模技術達到建模目的，甚至做出模型。這樣，該實踐環節就把整個課程內容全部串聯起來了。這樣的實踐環節也就是設計思想可視化的重要組成部分，可以使設計者在生產制造以前就已知其設計質量以便進一步改進。

（四）完善機械制圖的實踐環節

機械制圖是一門理論教學與實踐教學并重的課程，且實踐環節對課程的學習掌握及運用能力的形成尤為重要，因此必須加強這方面的訓練。我們調整了實踐性內容，降低對儀器制圖的要求，加大徒手畫草圖的訓練，加強計算機二維繪圖的實訓，以適應現代工業化、數字信息化社會的發展。具體方法如下：

1.實行計算機制圖教學整合改革以后，實驗項目設置與內容相應改革如表1所示。表1中第2、5、8、9、12和15項實驗內容是改革以后新增加的內容，即純計算機上機實驗的內容。第1、6、11項實驗內容為改革以前的內容，其余各項為計算機制圖一體化的實驗內容。

2.編制計算機機械制圖實驗指導書。傳統的機械制圖的測繪，學生在整個實驗課的過程中都有習題冊和模型，教師在上實驗課時只需把要求和方法告訴學生，學生很容易領會要旨，此時的實驗指導書便顯得可有可無。而實行計算機機械制圖整合教學改革以后，一部分是純計算機繪圖的內容，另一部分是計算機機械制圖整合的內容，這些都必須編制一份操作指導性強的計算機機械制圖實驗指導書。對于剛入學的新生，預習實驗指導書可以了解實驗項目、實驗內容、實驗方法、實驗步驟等，使學生提前進入狀態，提高實驗教學的效率和質量，也可減輕教師給學生重復解說的勞動強度。對于結合模型的測繪，我們在實驗指導書中把所要測繪的模型全部進行了三維造型，使學生在課前便能看到測繪模型的模樣，提高了學生的學習興趣，減少了學生測繪時的畏難心理。

現代學科的交叉滲透突破了《機械制圖》的課程界限

教學改革是一項系統工程，涉及面廣，可變因素多。現代學科之間相互交叉、滲透的趨勢突破了機械制圖的課程界限，從培養具有職業能力和實際動手能力的應用型人才的目標出發，重新審視傳統的學科嚴密、自成格局的教學體系，既要把適合職業人才培養模式的基本思想和方法保留下來，又要結合新技術、新思想，使本課程既有嚴密的投影理論體系，又有豐富的技術技能知識。

（一）以先進的科學技術改造傳統的學科

將畫法幾何、機械制圖和計算機繪圖融合在一起并予以實現；

增強學生的軟件應用能力；

加強計算機圖形技術與學科的結合。在《工程應用軟件》中重點介紹PRO-E的使用和操作；而在選修課《圖形處理技術》中包含PhotoShop以及3DSMAX軟件。從知識面上看，包括了造型設計、三維建模、三維動畫及渲染等設計中常用的手段。

在不增加學時數的前提下構筑新的課程內容體系，如圖2所示。

（二）將工程圖學與設計課程、制造課程按照生產實現過程進行分工與定位。

在圖學課程中引進功能分析、構形技術；

在圖學課程中引入建模技術及模型制作；

三維圖形將是未來發展趨勢，但目前二維圖形尚有較大的存在空間，為此在課程中加入二維與三維圖形轉換的內容；

產品精度設計基礎安排在設計課程以后開設，制造課程同時并進，三課程將在零件的課程設計中匯合。

這樣的改革不但拓展了機械制圖課程的范圍，同時可使學生對產品的實現過程獲得完整的概念和知識。

該新模式自2004級學生開始試行。通過兩年的實踐，獲得了很好的效果。學生的設計能力、表達能力、工程應用軟件能力得到了很大的提高，并在后續課程及課程設計、畢業設計中得到充分的體現。這一模式也對教師提出了新的要求，必將使工程圖學師資隊伍的整體素質得到進一步的提高。改革是無止境的，時代的進步對改革提出更新、更高的要求，因此，我們將堅定不移地把改革繼續進行下去，努力推動圖學教學的不斷發展。

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作者簡介：

袁美榮（1970—），女，郴州職業技術學院講師，主要研究方向為工程圖形學、CAD/CAM。