卓越工程師培養計劃下機械制圖課程實驗教學改革的探討

袁玉紅 鄭繼明 李波 保莉 鄧靜

摘?要：為了達到卓越工程師培養計劃的培養要求，機械制圖課程應加強學生讀圖繪圖的工程實踐能力培養。從重構實驗教學框架，整合實驗項目，設計實驗內容，創新實驗教學方法等方面對課程實驗教學改革進行了初步探討，進一步培養學生的工程實踐能力。

關鍵詞：卓越工程師計劃;機械制圖課程;工程實踐能力;實驗教學

Discussing?the?Experiment?Teaching?Reform?of?Mechanical?Drawing?under?Outstanding?Engineers?Plans

Yuhong?Yuan，?zhengjiming，?libo，?baoli，dengjing

School?of?Mechanical?and?electrical?engineering，?Guizhou?Normal?University，?Guiyang?550018

Abstract：In?order?to?meet?the?training?requirements?of?outstanding?engineers?plans，?the?teaching?of?mechanical?drawing?would?strengthen?the?reading?and?drawing?ability?of?students.?On?the?basis?of?reconstructing?the?experiment?teaching?frame，?integrating?experimental?projects，?designing?experimental?contexts，?innovating?experiment?teaching?methods，?the?paper?preliminary?discuses?the?experiment?teaching?reform?to?further?train?engineering?practice?ability?of?students.

Keywords：?Outstanding?engineers?plans;?Mechanical?drawing?aided?drawing;?Engineering?practice?ability;?Experiment?Teaching

1.前言

2013年9月，我院機械設計制造及其自動化專業獲批貴州省教育廳卓越工程師教育培養計劃項目，計劃要求該專業培養掌握扎實的機械基礎知識、基本理論知識和專業技能，具備良好的機械工程應用、生產管理與工程管理能力，良好職業道德以及創新素質的高級應用型人才。

《機械制圖》是機械類工科專業的一門重要技術基礎課，主要研究繪制和閱讀工程圖樣的基本原理和基本方法，擔負著培養學生空間思維與想象能力、構形設計能力、繪制和閱讀機械工程圖樣的能力等重要任務。隨著現代科學技術的發展及計算機科學與工程科學的結合與滲透，傳統的工程制圖、設計和制造都發生了深刻的變化，機械類《機械制圖》已經成為一門多學科交叉的應用科學技術基礎學科。《機械制圖》不但要通過教學來提高學生繪制和閱讀工程圖樣的實踐能力，還要向體現以設計制圖為培養目標的教學逐步轉換，培養學生設計創新能力以響應國家提出的“卓越工程師計劃”[1]。

在20世紀90年代，本課程總授課學時課高達150學時。教育部工程圖學教學指導委員會于2004年5月召開杭州工作會議，會議要求課程逐步形成由過去的“畫法幾何學+機械制圖”并重的傳統教學模式逐步演變為“畫法幾何學的投影法+機械制圖+CAD制圖”相輔相成的格局，制定總授課時數：72—136學時。課程增加?CAD制圖內容，課時最多減少78學時。我院近5年“畫法幾何學+機械制圖”部分實際教學占92學時，AUTOCAD計算機繪圖部分教學占20學時，總計112學時。教學內容大量增加，總教學大量減少，這給教學質量的提高增加了很多困難[2]。

總結教學的經驗，本課程理論嚴謹，實踐性強，與工程實踐有密切聯系。讓學生在實驗教學中大量接觸零件、機器、計算機繪圖軟件等，能夠增強學生感性認識，激發學生的學習興趣和創新思維，對學生掌握科學思維方法，增強工程和創新意識有重要作用。所以構建有利于培養學生工程意識和實踐能力的機械制圖及計算機繪圖課程實驗教學體系對于提高教學質量尤為重要[3]。

2.機械制圖實驗教學體系的架構框架

機械制圖課程一般理論教學的順序：機械制圖國家標準——立體的正投影法—軸測圖—

圖樣畫法—標準件和常用件—零件圖—裝配圖—計算機CAD繪圖[4]。為了提高學生繪制和閱讀工程圖樣的實踐能力，實驗教學應與理論教學有機結合，實驗教學內容圍繞著“一個標準（國家標準）、兩種技法（正投影法和軸測投影法）和三種技能（徒手繪圖、尺規繪圖和計算機繪圖）”的學習展開，它們之間關系構建整個實驗教學體系的框架[5]，如圖1所示。

根據圖1的實驗架構，重新整合的實驗

項目及內容應讓學生始終以立體正投影法和軸測投影法知識為理論基礎，始終貫徹統一的制圖國家標準規范下熟練掌握三種技能，培養工程圖學方面的繪圖和讀圖的工程實踐能力。

3.機械制圖實驗及其內容

在本課程大學一年級開設，學生對本專業幾乎不了解，很多學生缺乏空間想象力和對工程實際方面的感性認識，使課程中的許多內容，如零件表達方法、標注尺寸的合理性、零件工藝結構、裝配結構等成為難點。所以，為了加強感性認識，本課程的實驗內容配合理論教學由淺入深，讓學生有更多的時間接觸實物（各種結構的組合體，齒輪、軸等零件，虎鉗、齒輪泵、減速器等簡單機械裝備）和計算機繪圖軟件。前階段（大一上）實驗以訓練動手能力、培養空間想象能力，鞏固理論知識為主。后階段（大一下）實驗以設計制圖為主，讓學生學會用機械制圖的理論知識、計算機輔助設計知識為設計過程服務。

機械制圖實驗項目如

表1：

機

械

制

圖

實

驗

項

目

序號

實驗名稱

實驗課時數

實驗階段

1

基礎認知實驗

2學時

入學

2

平面圖形綜合練習

2學時

第一章機械制圖基本知識結束（大一上）

3

組合體綜合練習

2學時

第四章組合體結束（大一上）

4

組合體草圖、軸測圖綜合練習

2學時

第五章軸測圖結束（大一上）

5

零件測繪實驗

2學時

第八章零件圖結束（大一下）

6

裝配體拆裝實驗

2學時

第九章裝配體結束（大一下）

7

裝配體測繪實驗

2周

大一理論課考試結束（大一下）

8

創新性實驗

大二、大三、大四

機械制圖實驗內容：

（1）基礎認知實驗：與各專業新生入學教育結合，在開設“機械制圖”課程之前由教師帶領學生到工廠或學院實訓中心參觀，使學生對機械設備、機械加工、制造、檢測技術等有一個感性認識和初步了解。

（2）平面圖形綜合練習：抄畫習題冊A3圖紙。通過練習，學生初步掌握繪圖工具的使用方法和步驟，熟悉尺規畫法，熟悉機械制圖國家標準的基本規定。

（3）組合體綜合練習：根據兩視圖畫出第三視圖并標注尺寸，完成A3圖紙。通過練習，提高對組合體的的讀圖和畫圖能力，培養學生空間想向能力，學生能夠熟練掌握尺規畫法。

（4）組合體草圖、軸測圖綜合練習：根據提供的組合體模型，學生用目視法和測量工具測量外形尺寸，初步徒手畫出其三視圖草圖，標注尺寸，整理后畫組合體軸測圖，完成A4圖紙。通過練習，培養學生空間想象能力，鞏固軸測圖畫法理論知識，學生初步掌握草圖畫法，軸測圖畫法，深入學習尺規畫法。

（5）零件測繪實驗：在大一第二學期結合理論課上的零件圖內容開設。給學生提供多種類型的實際零件（齒輪、軸、箱體等）和測量工具，學生根據要求徒手畫出零件草圖，標注尺寸和技術要求，用尺規整理畫出零件圖。通過練習，鞏固理論知識，學生能根據零件的結構特點選擇合適的幅面、選擇合理的表達方案畫出零件圖，能完整清晰地標注尺寸及其工藝結構尺寸，較熟練掌握徒手畫法。

（6）裝配體拆裝實驗：在大一第二學期結合理論課上的標準件和常用件等內容開設。安排學生對減速器、齒輪泵等裝配體進行拆裝實驗，使學生對部件工作原理、標準件和常用件、零件間的聯接固定關系、裝配順序等有一個初步的了解。

（7）裝配體測繪實驗：在大二第一學期結合理論課上的裝配圖內容開設。安排學生對齒輪泵、虎鉗、減速器等簡單機械裝備進行測繪，畫出裝配示意圖、全部非標準件的零件草圖，最后用計算機繪制零件圖和裝配圖。在做此實驗的同時，學生應完成計算機繪圖課程（20學時）的學習。

（8）創新性實驗：大二至大四，學生通過三維繪圖軟件選修課學習或自學，老師指導部分高年級學生參加課外科技活動、全國制圖技術創新大賽、全國機械設計創新大賽和全國大學生工業設計大賽等科技活動。

4.實驗教學的方法

4.1?以學生為主體，教師指導為輔

把實驗的主動權交給學生，讓他們在實踐中去學習，去發現問題解決問題才能激發他們的學習興趣和創造力。

具體措施如下：

（1）學生預習，提出問題。學生認真閱讀實驗指導書，明確實驗目的、實驗任務，對實驗過程有一個較清晰的思路。遇到不解的問題可以查閱教材和其它資料，咨詢老師。這樣反復學習的過程就是一個思考和創新的過程。

（2）針對綜合性實驗，提出多個題目讓學生選擇。如：在零件圖測繪綜合設計性實驗中，學生選擇具體零件（軸、齒輪、箱體等），掌握測量工具的使用方法，通過認真思考、積極查閱資料、應用課堂教學所學的理論知識指導、與教師交流溝通后選擇合理表達方案繪制零件圖，合理標注尺寸，注寫技術要求。學生在實驗過程中獨立完成實驗，不斷自己發現問題，通過分析、思考、討論，最終找出解決問題的方案，從而達到鞏固理論知識，提高讀圖、繪圖的技能。

（3）在裝配體測繪實驗中加強三大技能的訓練，培養學生創新意識，激發學生學習興趣。裝配體拆裝實驗是完成本課程后最重要的一個實踐教學環節。通過實驗來鍛煉學生的裝配能力、測繪能力、手工繪圖能力、計算機輔助設計能力、查閱資料能力和協作創新的能力。學生在兩周的時間里要自己動手拆、裝減速器、齒輪泵或虎鉗（任選一），用測量工具測繪零件，手工完成一整套零件草圖，用AutoCAD繪制非標零件圖及其裝配圖，鼓勵學生建立裝配體三維模型。每個小組的學生必須通力合作，學習測量工具的使用、大量查閱資料、熟悉各種典型結構零件的草圖繪制、在眾多表達方案中選用合理的表達方法繪制零件圖圖和裝配圖、比較分析后正確標注尺寸和各種技術要求、熟練運用計算機軟件繪制圖紙。通過發現問題、解決問題，分析思考、同學間相互交流討論和老師指導，勤于動手動腦才能完成實驗任務。

4.2?獨立操作實驗與分組實驗相結合

本課程前階段第1-第3項實驗，一人一組，主要是鍛煉學生尺規畫圖和手工繪制草圖的能力，加強對機械制圖國家標準的認識，同時培養學生的空間想象力。學生在獨立完成這些實驗中反復運用和思考課堂講授的理論知識，逐步適應本課程學習。

后階段第4-第8項實驗，實驗內容越來越多、任務越繁重，需要學生分工合作才能完成。在第8項裝配體測繪實驗中，?5人為一組，分別負責拆裝、測量、現場繪制草圖。工作計劃，工作進程由小組討論決定。最后小組整理資料、查閱資料，討論零件圖、裝配圖的表達方案、尺寸的標注方法、技術要求等。每個組員用計算機繪制完成相應的圖紙，小組完成一套圖紙，小組集體答辯。小組成員全方位的參與實驗，互相學習，充分發揮各自的特長，不但激發他們對專業知識的學習興趣而且還能培養他們團隊合作的精神。

5.實驗考核

一般性實驗考核成績由：圖紙綜合評定成績（60%）+過程任務考核成績（40%）兩部分組成;綜合性實驗考核成績由：圖紙綜合評定（60%）+任務考核（30%）+答辯成績（10%）三部分組成：

（1）圖紙綜合評定以學生上交圖紙的數量和完成質量考核。從以下幾方面考查圖紙質量：①表達方案是否正確合理;②尺寸標注是否完整及正確合理;③圖幅布置合理整潔、圖線清晰。

（2）過程任務考核主要包括小組考核和個人表現考核，教師則根據小組或個人在實驗任務中的知識獲取情況（查閱資料的能力、分析問題和解決問題的能力、應用知識的能力）、工作表現（工作態度、團隊分工合作、工具量具的正確使用等）及工作結果進行綜合評定。

（3）綜合性分組實驗進行分組答辯。由于實驗采用小組進行，組員的分工略有不同，如果不進行小組討論確定方案并進行答辯，勢必能者多勞或個別學生只完成自己的任務，對其他任務完全依賴組員，并沒有真正地深入了解該部件的結構、功能和整體表達方案。采用分組答辯的方式可以督促小組成員全方位的參與，同時讓其他組成員也參與到討論中，互相學習，充分發揮該實踐環節的教學效果。同時在答辯中鍛煉學生的綜合表達能力。

6.結束語

隨著社會對人才培養的需求不斷提高，機械制圖課程實驗教學改革會不斷深入。先進合理的實踐教學不僅使學生的學習目的明確，自覺地把理論知識融入到工程實際中，提高學生的徒手繪圖能力、尺規作圖能力、計算機繪圖能力，而且能夠激發學生創新能力并讓學生的設計意識得到加強，為他們今后各專業課程的學習、課程設計、畢業設計、各種機械設計大賽和今后的工作打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]徐?健，張承譜等.高等工程教育體系中工程圖學課程的改革謅議[J].工程圖學報，2011（3）：86-90

[2]黃利平，孟明辰.工程制圖課程內容和課程體系改革[J].工程圖學學報，?2005，26（6）：156—159

[3]王建華，郝育新等.工程制圖實驗教學研究與建設[J].工程圖學報，2010（5）：138-141

[4]王建華，畢萬全.機械制圖與計算機繪圖[M].北京：國防工業出版社，2012.1-2

[5]張淑敏，陳樹彬，陳罡.工程制圖技能訓練方案探索與實施?[J].工程圖學報，2011（1）：129-133

[6]舒?宏，高菲等.多學時制圖課程融入三維CAD?的教學探討[J].工程圖學報，2012（3）：103-106

作者簡介：袁玉紅（1971—），女，貴州貴陽人，副教授，碩士，主要研究方向為工程圖學，精密塑性成形。

貴州師范大學課程團隊立項建設項目：KT2014008H??基金項目：黔教高發〔2013〕446?號