機(jī)械制圖教學(xué)改革學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)

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摘要：機(jī)械制圖課程作為機(jī)械制造行業(yè)必須具備的一門基礎(chǔ)課程，涉及很多專業(yè)領(lǐng)域知識，是以空間想象能力、繪圖能力和讀圖能力為基礎(chǔ)，為培養(yǎng)機(jī)械類學(xué)生的機(jī)械零件設(shè)計(jì)、加工、裝配而開設(shè)的一門重要課程。文章針對機(jī)械制圖課程內(nèi)容缺乏、教學(xué)方式單一、學(xué)生上課枯燥乏味等問題，對機(jī)械制圖的教材內(nèi)容、教學(xué)方法，課程內(nèi)容進(jìn)行了改革研究，提出通過加強(qiáng)與企業(yè)的合作、引入AR增強(qiáng)技術(shù)、設(shè)立開放實(shí)驗(yàn)室和重視實(shí)踐操作以提升學(xué)生創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；改革；教學(xué)方法；學(xué)習(xí)興趣

一、引言

機(jī)械制圖課程是各個高校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是機(jī)械行業(yè)的專業(yè)語言和交流方式。它對高級工程師的培養(yǎng)有著重要意義，對培養(yǎng)卓越工程師起著關(guān)鍵作用。機(jī)械制圖課程掌握熟練的學(xué)生可以為機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造等后續(xù)的課程打下良好的基礎(chǔ)，同時還能夠促進(jìn)學(xué)生保持認(rèn)真專注的品質(zhì)和態(tài)度[1]。隨著國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)械制圖的課程體系也慢慢地被完善，既有理論又有實(shí)踐。但相對于理論，實(shí)踐明顯不足。授課教師過于側(cè)重“畫圖”與“讀圖”的原理和方法的學(xué)習(xí)，師生交流困難，課堂氛圍不活躍，導(dǎo)致學(xué)生的知識難以擴(kuò)充、學(xué)習(xí)興趣難以激發(fā)[2]。為了學(xué)生未來更好地適應(yīng)企業(yè)的要求，必須在機(jī)械制圖的教學(xué)中進(jìn)行相應(yīng)的改革。針對以上問題，從機(jī)械制圖課程的教學(xué)內(nèi)容和方法出發(fā)，對教材的內(nèi)容，手繪、計(jì)算機(jī)軟件課程進(jìn)行改革分析，結(jié)合企業(yè)的要求引入企業(yè)中的設(shè)備圖紙，以提升學(xué)生的空間想象能力和思維創(chuàng)新能力；再考慮到學(xué)科發(fā)展和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)，須打破學(xué)科之間的界限，將學(xué)科與學(xué)科之間進(jìn)行交叉與融合。

二、機(jī)械制圖課程教材內(nèi)容的改革

為改革機(jī)械制圖課程中存在的問題，筆者對現(xiàn)有的《機(jī)械制圖》教材進(jìn)行了系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)教材基本滿足教學(xué)大綱的要求，它的知識系統(tǒng)邏輯性強(qiáng)，內(nèi)容豐富，書本的排版也有較好的結(jié)構(gòu)框架，對培養(yǎng)學(xué)生的畫圖、讀圖能力有著很好的指導(dǎo)作用。但是其中也存在一些問題，例如，理論知識較多，缺少理論與實(shí)際相結(jié)合，缺少能鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維的內(nèi)容等[3]。教材里從制圖基本知識、機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)、點(diǎn)線面的投影到基本體、組合體、形體的表達(dá)，再到零件圖、裝配圖的繪制與閱讀，大部分的內(nèi)容都是基礎(chǔ)的、簡單的，導(dǎo)致學(xué)生對這門課程的興致不高，最終教學(xué)效果也不理想。因此，我們應(yīng)該對現(xiàn)有的機(jī)械制圖教材內(nèi)容進(jìn)行改革，減少過多的理論闡述，加強(qiáng)它與各個行業(yè)實(shí)際情況相結(jié)合，保證內(nèi)容的精簡、實(shí)用。同時，對教材理論作適當(dāng)?shù)膭h減，同時還要保證課本的精確度。此外，對于教師重點(diǎn)講授的內(nèi)容（如點(diǎn)線面投影、三視圖和裝配圖等）需要加大難度，對應(yīng)的例題、習(xí)題建議引入實(shí)際的工程案例，也適當(dāng)?shù)靥嵘y度。加大難度能夠提升學(xué)生的空間想象能力，在未來實(shí)踐中降低錯誤率。

三、機(jī)械制圖課程教學(xué)內(nèi)容的改革

（一）手繪課程教學(xué)的改革對于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生而言，手繪制圖是步入職場的基本要求，也是必備技能。各高校在第一學(xué)年開設(shè)機(jī)械制圖課程，但在教學(xué)過程中，部分教師僅是片面地強(qiáng)調(diào)理論，將大把的時間放在學(xué)生應(yīng)試技巧和解題能力的培養(yǎng)上，并未將理論與實(shí)踐完美地結(jié)合起來，導(dǎo)致學(xué)生最終難以達(dá)到入職要求。為了讓學(xué)生在未來進(jìn)入企業(yè)并能迅速地融入其中，教師在教學(xué)過程中應(yīng)采用企業(yè)中簡單易懂的圖紙和相應(yīng)的產(chǎn)品作為案例讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練。除此之外，課程的考核方式也應(yīng)有所改變。在期末考試前穿插兩次測驗(yàn)（基本繪圖測驗(yàn)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)測驗(yàn)）。測驗(yàn)與考試的題目不能僅是在校教師命題，應(yīng)當(dāng)與企業(yè)多進(jìn)行交流，并邀請企業(yè)專家共同參與命題。主要目的是將教師講授的重點(diǎn)理論與企業(yè)的要求緊緊地扣在一起，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系。通過校企聯(lián)合的教學(xué)方式，學(xué)生除了掌握基本的畫圖和讀圖技巧，還能了解如何去設(shè)計(jì)一個零件和一個結(jié)構(gòu)，以及熟練地掌握一些國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（二）計(jì)算機(jī)軟件課程教學(xué)的改革為了與時代接軌，各高校在第二學(xué)年或第三學(xué)年開設(shè)計(jì)算機(jī)軟件制圖課程（CAD、UG、Pro/E等），為機(jī)械制圖教學(xué)注入了新鮮的血液[5-6]。引入制圖軟件可以使學(xué)生更清晰地理解零件之間的配合以及復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成。但這種教學(xué)存在教師難以管理的弊端，針對此類問題，授課教師在第一次上課的時候就應(yīng)該制定嚴(yán)格的課堂要求。平時表現(xiàn)成績不能僅僅由考勤來決定，要充分利用平時成績來管理學(xué)生，并且對于此類課程，應(yīng)提升平時分在成績的占比。但是單方面的強(qiáng)迫學(xué)生學(xué)習(xí)并不是最好的方法，教師為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，應(yīng)當(dāng)邀請企業(yè)的技術(shù)人員通過三維軟件的旋轉(zhuǎn)操作爆炸圖等為學(xué)生講解大型設(shè)備，使學(xué)生能夠掌握設(shè)備的工作原理以及該學(xué)科的前沿技術(shù)發(fā)展方向。除此之外，還須提升課堂上與學(xué)生的互動率，每次互動都需要教師和技術(shù)人員對學(xué)生積極地引導(dǎo)，使每一位學(xué)生都能參與，從而提高學(xué)生的主動性和積極性。

四、學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)

（一）應(yīng)用“AR增強(qiáng)技術(shù)”機(jī)械制圖的教學(xué)過程，大多采用多媒體授課，雖然其中包含如視頻、圖片、動畫等可調(diào)動學(xué)生積極性的內(nèi)容，但因受人數(shù)、課時所限，常常給人“枯燥乏味”的印象[7-8]。為了提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，大部分學(xué)校將“互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)”應(yīng)用到機(jī)械制圖的教學(xué)中，學(xué)生可借助于網(wǎng)絡(luò)上的精品課程資源、微課資源、云班課和MOOC等幫助自己學(xué)習(xí)[9-10]。但是這種學(xué)習(xí)只能在二維平面內(nèi)進(jìn)行，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。所以，需要引入智能設(shè)備，并運(yùn)用AR增強(qiáng)技術(shù)，其主要作用是將虛擬的信息帶到真實(shí)世界里。虛擬信息除了包含基本的零件和零件配合外，還需引入企業(yè)先進(jìn)設(shè)備的裝配體，使學(xué)生在虛擬的機(jī)械世界里探索和創(chuàng)新。學(xué)生可發(fā)揮自己的想象對設(shè)備的重要參數(shù)進(jìn)行修改，對設(shè)備的重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新。制圖教師需要起到引導(dǎo)作用，不能讓學(xué)生盲目處于虛擬世界中，應(yīng)給其指定一個方向，學(xué)生能跟著這個方向進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究。整個過程提升了學(xué)生與教師的交流，擴(kuò)充了學(xué)生的知識，加強(qiáng)了教師對學(xué)生的了解。

（二）設(shè)立開放實(shí)驗(yàn)室虛擬世界的一切也是基于現(xiàn)實(shí)世界建立的，所以將實(shí)驗(yàn)室設(shè)立為開放狀態(tài)也是極其重要的。教師在課堂上會運(yùn)用很多模型來提高學(xué)生的空間立體感，但是如果模型較多則需要很大的存放空間，而且大型模型不方便攜帶，比如第三學(xué)年減速器課程設(shè)計(jì)運(yùn)用的模型。若教師只攜帶平面掛圖給學(xué)生參考，不僅缺少立體感，學(xué)生還觀察不到模型內(nèi)部細(xì)微的結(jié)構(gòu)不利于學(xué)生思考和創(chuàng)新。講課教師將實(shí)物模型展現(xiàn)給學(xué)生作為參考時，由于受上課時間的限制，學(xué)生之間相互傳遞觀察也只是簡簡單單地一掃而過，并不能觀察模型內(nèi)部的細(xì)微零件和理解其中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及工作原理。以大家熟悉的齒輪油泵模型為例，它的體型較大，質(zhì)量很重，拆卸與安裝很費(fèi)時間，不易相互傳遞觀察。在機(jī)械制圖這門課程里，學(xué)生通過實(shí)物、零件模型等直觀形象比通過掛圖、爆炸圖、PPT等客觀形象更能抓住“物”與“圖”之間相互轉(zhuǎn)化的方法及規(guī)律，更能直觀地了解自己將要去手繪的一些零件的模型和結(jié)構(gòu)，這比教師直接在課堂上講解要深刻得多。所以學(xué)校應(yīng)當(dāng)將存放模型的實(shí)驗(yàn)室設(shè)立為開放的狀態(tài)，學(xué)生能夠隨時隨地進(jìn)入，進(jìn)行近距離的觀察，并且能有更多的時間去拆卸和拼裝復(fù)雜的裝配體。只有學(xué)生自己參與拆卸和拼裝，才能認(rèn)識裝配體中的重要結(jié)構(gòu)以及它的原理，才能將實(shí)物、零件和結(jié)構(gòu)深深地印在頭腦里。學(xué)校為了防止實(shí)驗(yàn)室相應(yīng)的設(shè)備被損壞以及考慮學(xué)生的安全等問題，需要建立實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的規(guī)章制度進(jìn)行管理。

五、結(jié)語

機(jī)械制圖這門課程是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門必修課程，也是學(xué)生成為一個卓越工程師所要學(xué)習(xí)的一門基礎(chǔ)課程。目前來說，學(xué)生對于這門課程存在的問題主要有對三維立體感較差，學(xué)生與教師之間的溝通不足以及學(xué)生的興致不高。本文通過教材內(nèi)容、教學(xué)方式改革和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)三個方面解決上述問題。1.對現(xiàn)有機(jī)械制圖教材的內(nèi)容進(jìn)行修改，減少理論闡述，保證課本的精簡；增加例題、習(xí)題的難度，提升學(xué)生的空間想象能力。2.分析手繪課程與計(jì)算機(jī)軟件課程的教學(xué)方式，以校企聯(lián)合為出發(fā)點(diǎn)，通過共同命題提升理論與實(shí)踐的聯(lián)系；邀請企業(yè)的技術(shù)人員參與到課堂中，增加學(xué)生與教師之間的互動率，提升學(xué)生的主動性和積極性。3.結(jié)合AR增強(qiáng)技術(shù)以及開放實(shí)驗(yàn)室等方案，加強(qiáng)學(xué)生的觀察和創(chuàng)新能力。

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作者：寧利川 謝元敏 肖立 單位：武漢科技大學(xué)