機械制圖MOOC課程的設計與實踐

張孟玫 趙增慧

[摘 要] 應用MOOC課程關聯主義式的教學設計原則，將實際工程中經常遇到的與制圖有關的一些問題與機械制圖課程的有關內容進行混編，制作成相應的MOOC課程。在課程設計時重新制定教學目標，將制圖理論與生產實踐結合起來，并以組合體讀圖為例，說明其設計及實踐過程。機械制圖MOOC課程借助在線課程先進的技術手段，為在校大學生以及工程技術人員進一步提高機械制圖技能提供了高效的學習平臺。

[關鍵詞] 機械制圖;MOOC課程;組合體讀圖

[課題來源] 北京石油化工學院教學與改革項目（YB20170201）

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

[中圖分類號] TH126，G642.4 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0242-03 ? ?[收稿日期] 2019-09-27

一、引言

工程技術人員需要掌握的一項重要技能，就是要能夠識讀并繪制各種工程圖。例如作為產品研發設計人員，想要表達自己的設計意圖，首先需要繪制出產品的工程圖，而從事生產加工的技術人員，也需要能夠準確識讀工程圖，才能開始進行后續的產品生產加工。在整個產品的設計、生產及加工過程中，工程圖作為工程技術人員之間交流的重要工具，被稱作是“工程師的語言”，培養訓練學生學習掌握工程圖的讀圖和畫圖等相關知識，主要由大學階段的一門重要的基礎理論課——機械制圖來完成。機械制圖主要講述投影理論以及機械制圖的相關知識，但由于這門課程在大一年級開設，其更側重于制圖的理論知識，與實際工程連接并不緊密，因此學生雖然學習了有關的基本理論，但還不能很好地將其應用于生產實踐，在后續的課程設計、畢業設計甚至參加工作后，由于會經常用到機械制圖的有關知識來解決實際的讀圖繪圖工作，因此還需要進一步提高學生應用機械制圖基本知識解決實際問題的能力。

進入21世紀，大規模開放在線課程（Massive Open Online Course），簡稱MOOC引入中國，與傳統的授課相比，MOOC課程具有資源多元化、課程易于使用、課程受眾面廣、課程參與自主性強等特征。MOOC課程在教學設計上體現的是關聯主義式的教學設計原則，學習者可以按照自己的實際需要，以信息為結點，通過路徑尋找，連接自己所需要的知識。MOOC課程所具有的這些特征非常適合解決進一步提高學習者繪圖讀圖能力的問題。因此，我們把機械制圖課程中與實際工程圖聯系緊密的主要內容重新進行混編，從實際需要出發，制作開發成相應的MOOC課程，放在我校對外開放的教學平臺上，為正在學習這門課的同學把重點和難點內容進一步融會貫通，同時也為需要應用機械制圖知識進行繪圖讀圖的技術人員提供了高效的學習平臺。

二、機械制圖MOOC課程設計

（一）機械制圖MOOC課程設計

機械制圖MOOC課程在教學設計上體現的是關聯主義式的教學設計原則。其特點主要包括以下幾方面。

1.集結：關聯主義式的MOOC讓大量的資料能在線上傳播，以方便讓參與者讀取。這和傳統授課過程不同，因為傳統課程的內容是事先準備好的，教師按照教學大綱的要求，從第一章開始，順次講授。在機械制圖MOOC課程中，學習者可以按照自己的需要輸入關鍵詞，直接進入相關的內容進行學習，而不需要像課堂學習一樣，必須按照指定的時間地點學習指定的內容。

2.混編：將實際的工程需要與教材相關內容進行聯結。機械制圖MOOC課程與傳統的機械制圖課程的最大區別在于：傳統的課程是以理論和概念為主線而展開課程，而我們設計的每節MOOC課程都是從實例出發，以解決實際問題為出發點展開課程。

3.重新制定目標：重新編排教學內容以配合不同學習者的使用。機械制圖MOOC課程面向的學習者主要是有一定機械制圖基本知識的高年級學生或是需要進一步提高機械制圖技能的技術人員，目標是進一步提高學生應用機械制圖基本知識解決實際問題的能力。MOOC課程并不是單純的機械制圖課，我們設計的MOOC課程內容全部來源于實際工程需要，主要包括以下內容：如何繪制工程圖、截交線與相貫線、尺寸標注方法、讀組合體視圖、繪制零件圖、繪制裝配圖等內容。涵蓋了機械制圖與實際需要聯系最為緊密的主要內容，每節課程15分鐘左右，包括工程實例引入，相關機械制圖知識講解，舉例分析繪圖等內容，并給出每節課內容的關鍵詞，方便學習者的查找。下面以組合體讀圖為例進行說明課程的開發設計過程。

（二）組合體讀圖

1.引入工程圖：所謂讀圖就是根據已給的視圖，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，是機械制圖課程中的重點和難點內容。圖1為課程開始時引入的工程圖，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，工作時放在軸承座上的軸承套在轉軸上，而轉軸高速旋轉，傳遞動力。根據給出的三視圖，可以分析出該軸承座分為上下兩部分，下面為長方體的底板，上面又可進一步分為左右兩部分，左低右高，左面外形是長方體，中間有圓弧狀凹槽，用來盛放軸承，右面部分從中心線以上為半圓柱形，內部有圓孔，孔的下方還有鍵槽。在課程中通過這張實際工程圖分析介紹軸承座的形狀，同時配合講解零件圖的尺寸標注，初步說明讀圖的過程。

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位置及組合方式，分別畫出各部分的投影。對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“視圖上的一個封閉線框一般情況下代表一個面的投影”的投影特性，對體的主要表面的投影進行分析、檢查，可以快速、正確地畫出圖形。在讀圖的過程中，始終要把空間想象和投影分析相結合。圖2（a）為根據讀圖理論總結的讀圖過程，圖2（b）為按照讀圖方法想象圖2的立體模型。

3.讀圖實例：要想真正學會讀圖，還需要通過大量的典型實例進行練習，在實踐中提高讀圖的能力。在MOOC課程中，我們以動畫形式逐步分析講解典型實例，分析給出的視圖，并根據已給的視圖補畫第三視圖，最終給出立體模型，一步步提高學習者的讀圖能力。

在圖3中首先出現的是主視圖與俯視圖，要求補畫出左視圖。這是一個典型的讀圖問題，也就是要根據已給的視圖，想象出其立體形狀，才能畫出左視圖。首先進行形體分析，想象物體的主要形狀：通過分析主視圖并對照俯視圖，可以看出該物體可分解為三部分：上面是半圓和長方形組成的帶孔的立板，中間是一個半圓柱筒，左右是2塊與圓柱筒相交的長方體耳板。在確定出物體主要形狀的基礎上，進一步應用面形分析，分析各個基本體之間的交線。對于這個物體，面形分析的難點有2處：（1）要弄清線Ⅰ的形狀，由于主視圖中線Ⅰ是可見的實線，所以它只能與水平投影中前面的矩形線框對應，這說明它是在半圓柱筒頂面切出的一個水平面。（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，該孔與半圓柱筒內部相通。

三、效果分析

MOOC作為一種新的教學方法，其借助在線課程先進的技術手段，使學習者在課堂之外可以搜索學習自己所需要的知識，在短時間內有針對性地提高某一種技能。基于這一理念，我們將實際使用工程圖時遇到的難點問題與機械制圖課程的相關內容進行混編，制作成每節15分鐘左右，共8節機械制圖MOOC課程，放在我校對外開放的校園網上，作為機械制圖課程課堂教學的有益補充。通過近一年的使用及信息反饋，這項教學改革在以下幾方面取得了初步成效。

1.面向實際問題。機械制圖MOOC課程面向已經系統學習了機械制圖課程的大學生和社會上需要進一步提高機械制圖技能的工程技術人員，主要解決課程設計、畢業設計和實際生產中遇到的制圖方面的技術問題，解決問題的途徑包括課程講解和解答問題兩種方式。由于這項教學改革針對性強，填補了這方面的教學空白，所以使用以來深受學生的歡迎，同時也有大量社會人員來學習并留言，收到了良好的社會效果。

2.學習時間靈活，教與學之間的互動靈活。由于MOOC課程是網上課程，學生可隨時學習，教師也可在方便的時間上網解答問題。學生提出的問題教師一般會在1～2天做出回答，同時方便了教師和學生，成為課堂教學的有意補充。

3.通過機械制圖MOOC課程的使用，大量的制圖實際問題反饋到教師中來，倒逼教師進行反思和不斷學習，使工程制圖教師不但具有理論知識，而是進一步和生產實際聯系起來，最終提高培養人才的質量。

機械制圖MOOC課程在取得一定成效的基礎上，我們也感到其目前還存在一些問題，今后需要進一步完善。例如：繪圖環節有待加強，機械制圖具有很強的實踐性，教師應該繪圖實際操作向學生展示正確的繪圖過程，同時學生也需要將繪圖過程演示給教師。所以今后互動環節不僅應該有文字答疑，還應該增加視頻答疑。另外，MOOC課程今后還需要不斷擴大信息量，增加課程的內容，例如增加AutoCAD繪圖，增加三維繪圖等與工程制圖密切相關的內容，這樣才能進一步增加使用者，擴大影響。

四、結語

在互聯網時代，知識量變得極大豐富，信息資源匱乏成為歷史，知識更新速度不斷加快，知識和學習越來越多地呈現出復雜、混沌、非線性等特征。關聯主義學習理論已被應用于網絡學習環境設計、個人學習網絡管理系統、個人知識管理等多個方面，成為網絡課程設計的理論指導。在此背景下，我們應用關聯主義教學設計原則，設計開發了機械制圖MOOC課程，以實際遇到的工程制圖問題作為信息“節點”，連接相應的工程制圖“知識”，學習者通過“路徑尋找”和“意義建構”對知識領域進行探索和學習。機械制圖MOOC課程在設計和實踐過程中抓住實際應用中的重點問題，分析講解透徹，力求進一步提高學習者的制圖能力，作為課堂教學的有益補充，為在校大學生以及需要進一步提高機械制圖技能的學習者提供了一個高效的學習平臺。

參考文獻

[1]樊文強.基于關聯主義的大規模網絡開放課程（MOOC）及其學習支持[J].遠程教育雜志，2012（3）：31-36.

[2]張孟玫，常冬梅，王雙勝.利用三維造型技術進行復雜形體的讀圖[J].機械設計與制造，2006（11）：65-66.

[3]楊惠英，王玉坤.機械制圖[M].北京：清華大學出版社，2008：118-125.

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

[5]王洪英.運用多媒體技術與網絡資源指導學生學好機械制圖[J].中國電化教育，2006（12）：62-64.