基于閥芯設計《畫法幾何與機械制圖》課程教學創新

蘇曉珍 解文辰 燕浩 張晨

摘要：針對教學中課堂抬頭率低、知識工程應用不明確和課后不會學習與思考這三大“痛點”。本文進行教學改革和創新，提出了“一次課解決一個工程問題”的中心思想，通過“提出工程問題+學習解決辦法+解決工程案例的3個+”模式進行教案設計，以閥芯設計工藝流程開展課程設計。結果表明，教學改革創新效果顯著，主要體現在掛科率降低，抬頭率升高。學到的知識、能力得到綜合運用，學生多次參加比賽，并取得優異成績。

關鍵詞：閥芯設計;教學創新;畫法幾何;機械制圖

中圖分類號：TH311 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0240-02

0 ?引言

“十四五規劃”的到來，預示著中國工業的崛起更加快速，作為機械設計的教育者，以培養適應社會需要的技術應用能力為核心邁向轉型的道路，課程實踐教學改革也就成為了重點[1-2]。

《畫法幾何與機械制圖》是一門研究如何繪制與閱讀機械工程圖樣的學科。通過研究三維形狀與二維圖形之間的一一映射規律，進行工程圖樣的畫圖、看圖實踐。旨在培養空間想象能力和空間思維能力，以及分析問題及解決問題的能力[3]。培養學生的責任感和使命感，養成嚴格遵守各種標準規定。該課程是高等院校工程類專業必修的基礎課程，也對后續學習有著承上啟下的作用，大學學習過程中具有重要的地位。因此課程的教學創新有較深的實踐意義[4]。

本文內燃機用閥芯為例，對閥芯的設計、繪制圖形、加工工藝、成品展示為主要內容開展教學設計。本著理論學習為核心，工程應用為導向的目的建設課程，一次課程中及學習了理論知識，又對閥芯設計的全過程進行了掌握。

1 ?目前存在的“痛點”

本課程多于工程類專業大一第一學期開設，對于剛從高中畢業的同學而言，大學這種教學速度快，信息量大，知識點多的教學方式的適應還需要時間，具體“痛點”表現如下：①手機的吸引力大，上課時低頭一族蔓延開來。大學生手機是標配，上課過程中對手機的管控沒有明文規定，限制學生使用手機也是心有余而力不足，老師在上講課，學生在下玩手機的現象層出不窮。②未來職業還未規劃，課程的工程應用不明確。剛從高中的重壓下解放，同學們都在放松，幾乎沒人會考慮以后的生活和工作，認為還很遙遠，課堂上的理論知識覺得沒有用處。③沉浸于多媒體的新奇中，忽略了對知識的學習與思考。

2 ?以設計閥芯為目的教學創新思路

課程創新改革解決抬頭率是關鍵，學生頭抬起來，思維動活起來才能談教學效果。而解決抬頭率需要多管齊下：

①精心設計教案，提出問題、分析問題、解決問題，以問題為主線，以思維訓練為目標，通過調整師生關系，形成和諧的“互動”，產生教學共振，提高學生的參與興趣。

②設計大量動畫模型和實物模型吸引學生好奇心。

③追求“時髦”，課堂知識融入當下最新科研成果，提高教學內容的高階性，吸引學生的注意力。

創新能力培養，重組教學內容。每一次課都解決一個實際的工程問題，從研發到生產，真正達到學有所長、學有所用的教育目的。既要回歸傳統又要保留現代教學手段，根據教學內容的特點和教學的實際情況靈活選取不同的教學手段。通過使用自己編寫出版的教材和習題冊，達到教學目標和內容更精準。建立線上課程，以供學生課前課后學習。

3 ?以設計閥芯為目的教學亮點

“一次課解決一個實際的工程問題”為指導思想進行課程創新，通過“提出工程問題+學習解決辦法+解決工程案例的3個+”模式進行課程創新建設，以《畫法幾何與機械制圖》中的第四章立體投影中的第二節曲面立體為例，這一節的教學目標如下：

①掌握曲面立體三面投影的畫法及其表面上取點、畫線的方法。

②掌握曲面立體截交線的投影性質和繪制方法。

③了解并熟悉身邊生活用品、零件設備、建筑物等表面的截交線特征，提升對曲面立體截交線形狀的形象思維能力和圖形推理能力（如圖1）案例。

④熟練運用本節理論知識運用到實際工程中，抬頭率95%以上。

《畫法幾何與機械制圖》中的第四章立體投影中的第二節曲面立體具體教學創新內容如下：①通過疫情為引入激發學生的愛國情懷，激發強烈的“為振興中華而讀書”的使命感，學習熱情升高，上課的積極性提高，玩手機的愧疚感增加。②以生產口罩的機器零件（閥芯）實例生產工藝，提出工程畫圖問題（圖2），引起同學的興趣，怎么把第三視圖畫出來成為聽課動力，邊學習理論知識就位思考工程應用。③學習理論知識引導學生設計完成實際工程繪圖，課程留十分鐘讓同學利用學的理論知識完成前面留的第三視圖。④同學完成工程圖后利用軟件畫出三維圖，對后續學習軟件打下基礎，采用前沿的3D打印技術打印出學生設計的工程圖樣（圖3），由平面直接轉成立體，看著自己畫的圖通過3D打印出來（圖4），成就感滿滿，加上新穎的3D打印技術的鋪墊，本次課程的設計即飽滿又豐富。

通過上述的4個步驟為主線，添加提問，設計講課錯誤讓同學發現，課堂小測等教學活動，及時了解學生課堂吸收能力和狀態調整講課速度。

4 ?以設計閥芯為目的教學方法

挖掘開發了“七竅”中的“五竅”用于日常線上教學中：

4.1 “五竅”—眼的使用

研究表明，人們從語言形式獲得的知識大約能夠記憶15%，而同時運用視覺、聽覺則可接受知識的65%左右，因此眼的利用率對于知識的吸收至關重要。

①改進教學課件適應線上教學：在線教學要明確形象的表達出幾何形象，筆者著手改進PPT，綜合應用文字、圖片、動畫和視頻等資料，圖文并茂、聲像結合、數形結合，使得內容更加直觀、形象、生動。在教學過程中引入適當的軟件，培養學生動手能力。復習課上，加入一些知識系統圖示，帶領學生更加系統全面地回顧，省去了不少板書的時間。通過營造這種教學環境，增強學生的直觀感，進一步加深學生對內容的理解，有效擴展課時容量，提高了學習效率，激發他們的學習興趣。

②加入模型動畫促進線上觀摩：線上課堂展示模型動畫，學生通過看得見、感受得到的現象，使學生在良好地情緒狀態中學習，很容易調動學生的積極性，在學習過程中，學生學習氣氛熱烈，全身心積極投入到模型動畫的觀察、思考中去，充分調動了學生學習的積極性，真正地由要我學轉變成我要學的積極學習狀態中去。

4.2 “五竅”—（嘴）手的使用

線上課堂互動真正成為師生對話、交流和了解的平臺，學生主動參與到課堂有助于提高課堂效率。愛因斯坦說過：提出一個問題往往比解決一個問題更重要。而課堂提問互動是課堂教學的重要手段之一，是教師開啟學生心智、促進學生思維、增強學生的主動參與意識的重要手段。線上授課中，利用超星學習通上的討論應用一層一層的設計提問，讓同學邊思考便回答，動嘴轉化成線上動手過程就是大腦加速思考的過程，原來看似神秘難懂的知識，在同學們的互動中逐漸解開知識的面紗。課堂氣氛也隨之活躍起來，本來不太理解的知識，在這種氣氛中教學難點逐漸被突破。

4.3 “五竅”—耳的使用

線上教學中語言作為授課的主要工具，怎么才能讓學生愿意聽，喜歡聽，聽過能記住是教學的重點研究內容。首先講課精神飽滿，有熱情，聲音要根據知識的難點和重點要有起伏。其次設計好教授情節，靠知識的新穎性吸引學生，靠深入淺出的講解吸引學生，能將抽象復雜的知識用學生容易理解的語言簡明扼要地進行講授，還不失知識的科學性。最后講課過程中要“大道至簡”，用最簡單的詞語讓學生理解復雜的內容，防止左耳進右耳出。提高學生耳朵法人使用效率。遵循以上原則筆者把課件錄成10分鐘左右的小視頻上傳到超星學習通中，還可以實時把控學生的學習進度，提醒沒有及時學習的同學。

5 ?結語

本文以設計內燃機閥芯工藝流程為核心的，結合《中國教育現代化2035》八大基本理念在課堂的運用進行教學設計，充分體現了教育為人民服務，為中國共產黨治國理政服務，為鞏固和發展中國特色社會主義制度服務，為改革開放和社會主義現代化建設服務的思想。利用“一次課解決一個實際的工程問題”創新課程建設效果顯著，近幾年的掛科率由最初的15%降低到3%，多次參加大規模機械模型比賽，并取得優異成績。

參考文獻：

[1]張正彬，何平，汪日光，等.地方應用型高校工程制圖課程的教學改革探索——以安徽建筑大學為例 [J].合肥工業大學學報：社會科學版，2019，33（4）：129-133.

[2]鄭東海 .“畫法幾何與機械制圖”課程教學改革實踐 [J].新課程研究，2016（8）：27-29.

[3]孔憲庶，謝軍，宋景凱，等.機械類工程圖教學改革的研究與實踐[J].工程圖學學報，2000，21（4）：37-42.

[4]李聰，杜春平，徐成福，等 .基于微課模式高校機械類專業《工程制圖》教學改革研究 [J].科技資訊，2017（2）：127.

基金項目：省級線下課程——畫法幾何與機械制圖（2020kfkc173）。橫向課題——水泵水力設計和性能預測軟件技術成果轉化。

作者簡介：蘇曉珍（1987-），女，安徽合肥人，碩士，系支部書記，講師，從事流體機械及工程研究工作。