《機械制圖》課程創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系分析

呂志鵬,賈宏禹,馮定,李美求 (長江大學(xué)機械工程學(xué)院,湖北荊州 434023)

《機械制圖》課程創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系分析

呂志鵬,賈宏禹,馮定,李美求 (長江大學(xué)機械工程學(xué)院,湖北荊州 434023)

《機械制圖》課程主要培養(yǎng)學(xué)生獨特的思維方式和動手能力,對訓(xùn)練、提高學(xué)生形象思維能力和創(chuàng)新探索精神具有重要作用。通過對大學(xué)生創(chuàng)新能力的現(xiàn)狀進行了分析,提出《機械制圖》課程的教師可以結(jié)合課內(nèi)外實踐教學(xué)、結(jié)合各項學(xué)科競賽、結(jié)合教師科研等途徑加強學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。并建立了機械制圖教學(xué)創(chuàng)新體系,形成全新的“以三維設(shè)計與表達為主線、以二維表達為重點”的基于三維的《機械制圖》教學(xué)模式。

機械制圖;創(chuàng)新;培養(yǎng)

高等院校作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要基地,必須把大學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為教育改革的核心。《機械制圖》課程主要培養(yǎng)學(xué)生獨特的思維方式和動手能力。作為機械類學(xué)生第1門機械基礎(chǔ)課程對訓(xùn)練、提高學(xué)生形象思維能力、創(chuàng)新探索精神具有重要作用。如何在教學(xué)過程中訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,教師起著重要作用。筆者近年來一直從事《機械制圖》課程的教學(xué),利用多種途徑跟蹤培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,收到了較好的效果。下面,筆者對其進行詳細的闡述?長江大學(xué)教研項目(JY2010031;JY2013008);長江大學(xué)第三批“重點專業(yè)”建設(shè)項目(過程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè))。。

1 大學(xué)生創(chuàng)新能力現(xiàn)狀分析

隨著高校擴招,大學(xué)教育已經(jīng)從精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娊逃?我國的大學(xué)生特別是普通高校的大學(xué)生,創(chuàng)新能力相對較低。一是受專業(yè)限制嚴重,難以自由學(xué)習(xí)。教學(xué)計劃課時數(shù)分布失衡,外語、計算機、公共理論課等所占學(xué)時數(shù)比例較高,致使學(xué)生沒有多余的時間去修讀自己感興趣的課程。二是學(xué)生培養(yǎng)共性制約強。我國長期以來對教育事業(yè)的發(fā)展強調(diào)的是整齊劃一,對多樣化重視不夠。很少考慮各層次學(xué)校與學(xué)校之間、學(xué)生與學(xué)生之間的個性差異和多樣化發(fā)展的需要[1]。三是學(xué)生自身缺乏創(chuàng)新觀念和堅強意志。有些大學(xué)生雖然胸懷創(chuàng)新大志,卻總是鄰淵慕魚,而未退而結(jié)網(wǎng)。就算付諸行動,卻往往由于缺乏克服困難的堅強意志而放棄。四是缺乏創(chuàng)新性思維能力。大部分學(xué)生的邏輯思維、聯(lián)想思維、發(fā)散思維、逆向思維等方面都還比較欠缺,需要加強培養(yǎng)和鍛煉。

2 利用課內(nèi)外教學(xué)實踐加強學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

根據(jù)《機械制圖》課程的特點,運用三維機械設(shè)計軟件進行輔助教學(xué),將三維模型與二維圖形有機地結(jié)合起來,使感性認識通過學(xué)習(xí)上升到理性認識,培養(yǎng)空間構(gòu)思能力和空間思維能力。制作立體感強的動態(tài)虛擬模型庫和CAI課件,可以動態(tài)旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、剖切演示。根據(jù)教學(xué)需要和后續(xù)課程的要求,通過三維軟件建立了大量的基本幾何體、組合體、截切體、相貫體、標準件和常用件、減速器、柱塞泵、齒輪泵、三元子泵、安全閥、截止閥、管鉗、球閥、旋塞閥、溢流閥、油缸、真空閥、千斤頂、銑刀頭等將近5000套動態(tài)三維模型庫。包含機構(gòu)和部件的工作原理、工作過程及各零件的裝配關(guān)系及拆裝過程的顯示。在課堂教學(xué)中,教師可以針對不同的教學(xué)對象、大綱要求調(diào)整現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容中模型的復(fù)雜程度,按需要重新制作模型或按需求修改模型。實現(xiàn)個人學(xué)習(xí)與小組協(xié)作相結(jié)合,課堂講授與繪圖實踐、討論相結(jié)合,從而培養(yǎng)學(xué)生對圖形的理解、認識和表達的工程素質(zhì)。

利用課內(nèi)與課外的三維創(chuàng)新設(shè)計實踐進行三維虛擬設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計。通過實踐,使學(xué)生增強了現(xiàn)代設(shè)計的理念,掌握了在計算機上繪制三維實體模型和生成二維投影圖的方法和技能,學(xué)生自主探究能力得到增強,創(chuàng)新能力大大提高。如學(xué)生在筆者的指導(dǎo)下進行創(chuàng)新,設(shè)計完成了熱采井口雙閥桿閘閥和可移動升降A(chǔ)形梯(見圖1),均獲得了國家實用新型專利。

3 利用各項學(xué)科競賽提升學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力

圖1 學(xué)生完成的創(chuàng)新實踐作品

隨著高校的招生規(guī)模的擴大,學(xué)生的教育基礎(chǔ)差別很大,因此因材施教就顯得更為重要。通過建立優(yōu)選機制,培養(yǎng)一部分學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。這少部分學(xué)生又可以起到帶動其他群體的作用,從而更好的提升全體學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍。可以運用各項學(xué)科競賽作為平臺,在大學(xué)生中舉辦機械基本功大賽,為挑選優(yōu)秀人才做準備。平時在教學(xué)中也要注意觀察和引導(dǎo)學(xué)生,建立課外科技小組,鍛煉其應(yīng)用所學(xué)知識,充分發(fā)揮其創(chuàng)新能力,培養(yǎng)合作意識,讓學(xué)生們感受到學(xué)以致用的成功喜悅。

與機械制圖教學(xué)緊密相連的學(xué)科競賽包括:全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生三維數(shù)字化設(shè)計大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯大賽等。《機械制圖》課程教師要積極參與這些學(xué)科競賽的指導(dǎo)工作,對學(xué)生進行培訓(xùn)和指導(dǎo),從而促進學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

經(jīng)過培訓(xùn)的學(xué)生無論是看圖能力、畫圖能力、三維設(shè)計能力都得到了大幅度的提高。經(jīng)過初期培訓(xùn)的學(xué)生已能利用培訓(xùn)的知識自學(xué),成功掌握《機械制圖》內(nèi)容。通過后期的《機械原理》、《機械設(shè)計》、《機械制造》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生的獨立思考能力、創(chuàng)新思維能力普遍加強。這時正好迎來全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯大賽等。這部分熟練掌握了三維設(shè)計技術(shù)的學(xué)生參與競賽的熱情很高,而且競爭優(yōu)勢明顯,經(jīng)過輔導(dǎo)基本都能做出實際的創(chuàng)新型產(chǎn)品,從而在這些競賽中獲獎。

4 結(jié)合教師科研促進學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

從教師的課題研究中衍生出具有科研背景的各種題目,要求學(xué)生利用所學(xué)的圖形學(xué)知識來完成。一方面讓學(xué)生接觸到科研前沿,從而為今后從事科研工作打下基礎(chǔ);一方面又鍛煉了學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。教師注意將科研內(nèi)容有機地滲透到教學(xué)中,起到了引導(dǎo)學(xué)生和拓寬學(xué)生眼界的作用,而教師在科研活動所表現(xiàn)出的品質(zhì),對學(xué)生的創(chuàng)造能力、精神、態(tài)度還可起到潛移默化的熏陶作用[2]。

針對更具體的實際課題,學(xué)生需要用各種三維繪圖工具和二維圖形來進行設(shè)計表達和設(shè)計交流,其實際應(yīng)用能力得到進一步加強。在設(shè)計中要求學(xué)生貫徹執(zhí)行各種行業(yè)標準和國家標準以及規(guī)范。通過逐級強化和面向應(yīng)用的教育,學(xué)生能很快適應(yīng)生產(chǎn)和科研實際。

5 機械制圖教學(xué)創(chuàng)新體系的建立

通過以上分析,《機械制圖》的授課教師完全具備培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用,其途徑可以簡單的總結(jié)如下:

1)通過引入計算機三維造型的概念和方法,促進《畫法幾何》、《工程制圖》、《機械制圖實習(xí)》等內(nèi)容的改革,通過課內(nèi)增設(shè)綜合性、趣味性的設(shè)計環(huán)節(jié),注重加強學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性,有效地保證了學(xué)生自主探究活動的順利開展,使學(xué)生的創(chuàng)新能力大大提高。

2)結(jié)合校內(nèi)基本功大賽、全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生三維數(shù)字化設(shè)計大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽和挑戰(zhàn)杯大賽等賽事,建立優(yōu)選機制,因材施教,培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

3)針對教師具體的實際科研課題,學(xué)生需要用各種三維繪圖工具和二維圖形來進行設(shè)計表達和設(shè)計交流,其實際應(yīng)用能力得到進一步加強。

通過以上3個階段,最終形成基于三維機械制圖教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系(見圖2)。

圖2 基于三維機械制圖教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

6 結(jié)語

作為機械基礎(chǔ)課程,《機械制圖》對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力具有重要作用。因此對《機械制圖》課程加強學(xué)生創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)具有重要意義。課內(nèi)啟發(fā)式教學(xué)和課外的發(fā)散思維訓(xùn)練相結(jié)合,組合體與零件的構(gòu)型設(shè)計及模型制作相結(jié)合,鼓勵和培訓(xùn)學(xué)生參加各種創(chuàng)新設(shè)計大賽和創(chuàng)造活動,廣泛參與教師科研實踐,全力打造素質(zhì)教育的課程平臺,著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神,培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和高技能素養(yǎng)。形成全新的“以三維設(shè)計與表達為主線、以二維表達為重點”的基于三維的《機械制圖》教學(xué)模式。

[1]李佳國.大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路與途徑[J].四川文理學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2008,18(1):93-95.

[2]屈文濤,鮑澤富,孫艷萍.應(yīng)用三維建模技術(shù)提高學(xué)生制圖應(yīng)用能力[J].唐山學(xué)院學(xué)報,2010,23(6):94-96.

[編輯]辛長靜

N4

A

1673-1409(2014)19-0119-03

2013-11-23

呂志鵬(1981-),男,講師,博士生,現(xiàn)主要從事石油機械設(shè)計與機械制圖等方面的教學(xué)與研究工作。