基于工程教育理念的高職機械制圖教學方法探索

劉鷹　孫峰　蒙雪蘭　熊慧英　謝天雄

【摘 要】針對高職機械制圖課程，積極開展教學改革，運用多種教學方法，將生產實踐與理論教學緊密聯系起來。

【關鍵詞】工程教育理念 機械制圖 教學方法

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）08C-0139-02

機械制圖是研究機械工程與產品信息表達、交流與傳遞的課程。涉及的內容較多，難度大，為后續課程和相關課程的設計、畢業設計、工程設計打下良好的基礎。傳統的機械制圖教學沿著“投影理論→點線面的投影→基本體→組合體→機件的表達方法→常用件及標準件→零件圖→裝配圖→測繪實踐”順序進行，課程教學體系相對完整，但與工程實踐脫節，與后續專業課程的關聯性也沒有體現出來。學生在學習中無法分辨本課程的特點，感覺機械制圖就是一門獨立的課程，多數學生常處于被動學習狀態，將制圖等同于畫圖，無法將學到的知識和培養的能力在后續學習中運用和提高。

基于工程教育理念的高職機械制圖課程教學改革，以生產實際為背景，以產品設計、制造過程為線索，整合教學內容，將實踐項目引入教學環節，既彌補了學生工藝知識、工程意識、實踐能力的不足，又保證制圖課程與專業課程的關聯性和針對性，實現教學目的，使學生熟練掌握繪圖、看圖的知識和技能，為學習后續課程奠定較好的繪圖和看圖的基礎。對此在教學上做了如下的改革創新。

一、項目教學法

采用項目教學法組織設計教學內容，將各種投影理論知識點的講授與學習分別融入到每一個具體的零件繪制當中，通過大量實際動手繪制零件圖逐步理解、掌握，最后實現對各類圖形表達方式的熟練應用。

項目內容的選取遵循由簡單到復雜，每一個學習情景各有不同的學習側重點，同時又是之前學習內容的重復應用，學生每完成一項任務都有對之前內容的應用與鞏固，又有新知識點的學習與探索實踐，反復練習，加強理解與記憶。

整個學習內容分為六個大的教學項目。六個項目內容完成后將形成一套完整的千斤頂零件圖、裝配圖圖形文件。每一個任務涉及到的零件都先向學生介紹其結構特點、在設備構造中的作用、加工形成的方式方法、材料的選取原則等，使得學生對這類零件有較為完整的認識，不再是強調點、線、面的投影應用，使學生真正明白其中尺寸公差、表面粗糙度、形位公差、技術要求等所表達的含義。

二、逆向思維教學法

在機械制圖中采用逆向思維教學法即“先實踐后理論”的教學方法，先給出相近形體實物與圖樣案例，然后圍繞該案例實施教學，在完成案例操作的同時，相應的理論知識也迎刃而解。這樣不但可以明顯提高學生的學習興趣，充分調動學生的學習積極性，而且增強了學生對所學知識的理解與運用能力。

案例一：第一節課不急于講解三視圖投影原理，而是帶領學生參觀工廠，了解各類機床的加工方式，再回到教室播放一段數控加工中心的工作視頻，同學們在驚嘆現代工業神奇的同時一下子就對本專業產生了濃厚的求知欲。

案例二：不是按傳統的授課順序講解理論知識，而是精心挑選了兩張工程圖樣，先是和學生一起解讀圖樣，把線型、尺寸標注等國家繪圖標準知識提出來，接著讓學生對應抄畫圖樣。這是第一次做圖訓練，教師要做好畫圖示范，巡視指導，及時對每位學生作出肯定、贊賞、指正，目的是幫助學生建立自信。筆者對不同班級的學生做過對比測試，發現讓學生們抄畫一張具體的圖樣比做相對應的線型、尺寸標注練習要認真得多，學生反映畫一張具體的圖樣能更好地認識和理解線型的使用范圍，尺寸標注的正確方式。

案例三：傳動軸的繪制，先和學生一起分析軸的作用與分類，傳動軸中鍵槽的作用，教師用引導的方式把電動機、傳動軸、齒輪之間動力傳遞的概念讓學生自己說出來，然后分析軸上退刀槽的作用，這時大部分學生能聽懂。接著播放一段關于軸的加工視頻，學生一般能較快地明白軸上各部分結構的加工方式，此時再展示一張完整軸的工程圖樣，與學生一起解讀圖形的表達方式及為什么尺寸標注要這樣做，學生明白后就自行測量實物軸或模型，并最終繪制成一張標準工程圖樣。筆者發現經過這次訓練后，大多數學生能自主學習，而且學習的興致較高，有部分學生把下次課的繪圖任務在當天課后就自行完成了。

整個教學過程的設計都是圍繞著建立工程理念、加工工藝的認識、讀圖、繪圖的順序開展，始終圍繞著如何設計每一堂課的教學內容與教學方法，讓學生易于理解與掌握，以實現學生自主學習為主要目的。

三、引用AUTOCAD制圖軟件輔助教學

學生們由最初的興致勃勃到項目三結束時開始熟悉整個教學模式，有部分學生開始出現懈怠的現象，筆者一改以往的教學模式，把計算機輔助繪圖的概念展示給學生，有的學生開始打聽這個軟件好不好學，以后會不會開課學習等。因此，當教學進入到項目四測繪液壓缸蓋時，教師不再手工繪制圖樣，而采用AUTOCAD制圖軟件一步一步繪制給學生看，學生的學習興趣再次出現一個新的高點。筆者還在此時大力鼓勵學生現在就可以自學繪圖軟件，為他們提供教學軟件的安裝和簡單入門的講解，甚至鼓勵學生把部分作業用繪圖軟件完成，學生的學習熱情空前高漲。

在首次講解三視圖的投影原理時，以往的教學模式都需要教師反復舉例說明、演示，學生動手做若干練習后才能真正理解，讓學生感到學起來特別困難，甚至從此失去興趣，放棄以后的學習。筆者是先當著學生的面用AUTOCAD制圖軟件繪制一個模型的三視圖，然后講解三個視圖之間的對應關系。當講解俯視圖與左視圖的對應關系時，把俯視圖復制一份放在右邊并旋轉90°，與左視圖形成上下對應的關系，再重復講解一次左、俯視圖的對應關系。接著讓同學們自己根據一個模型來繪制其三視圖，結果能正確表達的學生占20%。再重復演示、講解一次，95%的學生能正確理解掌握。較教師手工繪圖演示來說，提高繪圖速度能更好地滿足學生迫切的求知心理需求以及提高學生的專注度，而且與多媒體演示相比較，更機動靈活，給學生留下的印象更為深刻。

四、引用CAXA實體設計制圖軟件輔助教學

有的人認為要求學生繪制軸測圖不實用，筆者的觀點恰恰相反。筆者在十幾年的工作當中發現很多的外商并非工程技術人員，他們在講述自己的產品設計理念時很容易就可以把心中所想繪制出來，讓別人通過立體圖樣更準確地理解。而我國非工業設計人員在這方面的表達能力相對就弱很多。實際上，機電工程類的學生在學完軸測圖的繪制后，產品的空間想象能力應該有一個很大的提升，完全有能力徒手畫出一個產品大致的立體圖樣，所以筆者非常重視對學生這一能力的培養。為了能更好地引導學生建立起空間想象力，筆者在教學過程中引入CAXA實體設計制圖軟件輔助教學。很多的教師是利用多媒體或三維動畫播放模型的各方向視圖來幫助學生建立空間想象，筆者則是從基礎建模開始一步一步繪制出一個完整的實物模型給學生看，每做一步都加以講解，學生很容易理解。當筆者現場繪制第三件模型時，學生開始熱烈討論建模的步驟。這個時候順利地引出正等軸測圖的概念，用簡潔的語言講解正等軸測圖的作圖步驟和方法，學生的理解程度高，學習熱情高漲，學習效果非常的好。在這之后的教學設計中，把讀懂圖樣并正確表達出來作為一個重點。展示一張工程圖樣讓學生讀圖后表達出自己的認識，一開始大多采用語言加手勢的方式表達，學完正等軸測圖后就實時地鼓勵他們手繪出自己所理解的圖形的正等軸測圖樣，發現這一學習方式非常實用。第一，極大地提高學生的語言表達能力；第二，提高學生手繪立體圖的能力；第三，更快地幫助學生建立空間想象，讀圖能力更強。

在講解相貫線時，大多數教師也是利用多媒體或實物模型來幫助學生認識理解，筆者采用CAXA實體設計制圖軟件在學生面前先繪制出兩個直徑相等的圓柱體，然后運用“裝配”命令把兩者平行放置并相交，這個時候讓學生仔細觀察屏幕上的線條，然后逐步旋轉其中一個圓柱體，當轉過90°時停下來，讓學生再次仔細觀察屏幕上的線條并把前后結果進行對比總結。接著，再做一剖切處理，讓學生看看圓柱體內部的線條情況，告訴他們相貫線只在物體的表面存在，最后再把其中一個圓柱體的直徑做改變，形成兩圓柱體直徑不相等的垂直相交狀態，整個過程讓學生把相貫線的形狀手繪出來，由學生自己總結相貫線的形狀變化過程及規律。整個教學過程設計得流暢順利，學生一邊觀看一邊記錄，最后總結，學習效果顯著。

總之，不論是對教學內容進行改革還是對教學手段的改革，教學都要符合學生的實際情況，教師要努力探索適合學生特點同時又能達到本學科教學目的、要求的教學改革方案，使機械制圖課程的教學扎實有效。

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【作者簡介】劉鷹（1972- ），女，廣西農業職業技術學院教師，工程師，研究方向：機械類學科的高等職業教育及遠紅外發熱器的創新性應用研究。（責編 丁 夢）