机械制图教学现状分析及教改思路探讨_教学改革

论文摘要：从学生特点、师资状况、教学手段等多角度细致分析了当前高校机械制图教学中出现的问题。基于培养学生设计制图能力的宗旨、着眼于教学效果的实用性，从课程教学体系、教学设置、助学方式、考核手段四个方面，对机械制图课程教改方案进行了探讨，为该课程的深入改革与发展提出了新的思路。
论文关键词：机械制图,教学改革,教学体系
　　1．引言
　　机械制图课程是机械类专业的重要技术基础课程，该课程重在培养学生读图和绘图能力，要求学生具备一定空间想象力和思维力、掌握机械制图的国家标准，并能熟练利用合理的表达方案进行绘制机械产品装配图和零件图，是一门理论性和实践性都很强的传统课程。随着科技的发展、产业结构的调整，社会对机械类应用型人才培养的要求不断提高，对毕业生机械制图能力的要求越来越高，传统的教学形式已很难适应科技社会的发展。如何更新教学观念，建立新的教学体系，探索新的教改模式已经逐渐成为众多大学面临的新课题。本文详细分析了当前本科院校机械制图教学中存在的问题，从教学体系、教学过程设置、助学、考核着手，探索了机械制图课程教学改革的新思路。
　　2.机械制图教学现状
　　2.1学生素质差异大，学习积极性有待提高
　　随着高校扩招规模的加大，学生入学成绩参差不齐大。就机械类大方向来说，不同的专业学生入学成绩也存在差异，冷门专业与热门专业的学生文化基础差距较大。因而，教师若按同一标准组织教学，存在一定困难。相比五年前，当前大学生学习主动性也逐步下降。很多学生学习目的性不明确，单纯地追求考试过关，而不潜心研究知识体系，学习缺乏钻研精神。总体来说，课堂学习积极性较以前毕业生明显降低，课堂上容易出现听不懂的状况，从而对课程的学习产生厌倦和畏惧心理。
　　2.2教师教学活动单一，易缺乏科研经验
　　目前，许多高校机械制图教学是由专门的制图教研室进行，任课教师长期从事单一的制图教学活动，科研活动也只是局限于制图教学研究、教材教案编写和课件试题库开发等。这样容易造成教师的知识结构单一化，缺少实际设计研究经验。此外，随着高校教师队伍整体学历的提高，大量从高校毕业的博士硕士直接参与制图教学，这些人缺乏实际专业应用经验，从事教学后也不能有很好的机会在机械学科方向上开展实际设计开发研究，知识构成会随着工作年限的增长不断退化。教师本身教学的单一性使得高校制图教学更偏重于图形投影知识，而不能有效地同机械类学科特点结合在一起。
　　2.3多媒体教学节奏快，课堂讲解难以深入
　　为适应“厚基础、宽口径、高素质”的人才培养目标和“平台化”的本科通识教研模式，许多高校对机械制图教学大纲进行了重新修订，大幅缩减了制图课程的学时。此外，由于招生数量的增多，一些高校制图课程都采用合班上课的形式，学生人数众多，很难保证所有学生都能看清板书和挂图等。为在有限的学时内，让学生快速掌握制图理论知识，各高校基本摒弃“挂图+模型+板书”的传统教学模式，采用更为现代化的多媒体教学。用幻灯片代替传统的挂图，利用丰富的动态直观图像创造形象、生动、有趣的教学环境，有效地吸引了学生的课堂注意力，有助于提高教学效果。但由于授课内容较多、每张幻灯片停留时间较短，授课时省略了边绘图边讲解的过程，学生对课件内容的理解不够深刻。往往一节课结束，学生只知道几个概念，对知识点的认识只停留在表面，根本不懂如何绘制投影图。
　　2.4教学内容与实际联系脱节，教学实效性弱化
　　由于学时的减少，机械制图课程中有关画法几何的内容大量减少。而画法几何是使学生的思维由表及里，从感性上升到理性，从空间到平面，再从平面到空间最后再回到屏幕的逻辑思维方法。减少对学生相关思维能力的训练，则会减弱学生对空间物体表象的感性认识，削弱学生空间构造能力的发展，最终影响学生基本制图能力。在教学内容上，机械制图教学一般包括制图的基本知识、组合体、机件表达方法、标准件和常用件、轴测图、零件图和装配图。其中，组合体和机件表达方法部分内容较多，重在培养学生画图和读图能力。零件图和装配图部分的内容没能很好地结合实际。总体来说，机械制图教学内容过于偏重机件的详细画法，即侧重培养学生“画”和“读”技能，而与机械行业具体实践关联性差，使得整个教学与培养机械人才的大方向产生了些许偏离。
　　2.5课程开设孤立化，学生缺乏相关基础
　　大多高校在大一开设机械制图课程，此时学生还未进行机械专业的入门课程学习，有些专业的学生甚至还没参加金工实习，因此学生对一些常见机械加工方法、工艺结构等实际应用知识缺乏初步认识，从而导致机械制图的整个教学过程难以同产品设计开发、实际应用环节有机整合，削弱了机械制图课程同后续专业课程、课程设计、毕业设计的关联性。等到毕业设计时，学生的绘图能力严重不足，很难选择合适的表达方案绘制正确的投影图，尺寸和技术要求的标注也十分随意。孤立地开设机械制图课程，人为切断该课程同整个机械学科的联系，使得该课程基本没有体现真正的实效性，课程的开设对学生制图能力的培养难以达到预期效果。
　　3．教学改革思路
　　3.1教学体系系统化
　　机械制图课程的实践性和基础性非常强，讲授的知识面宽并且设计后续专业课程内容，必须与相关课程形成良好的配合，形成一个全方位的整体学习系统。应当建立系统的教学体系，教学需突出实用性，并有效融合机械相关知识。

将机械制图课程定位于培养设计制图能力，而非单纯的制图技能。在机械制图课程开设之前，可进行金工实习以及机械基础知识入门学习；利用机械制图课程设计，初步将机械制图训练过程与机械设计联系到一起，体现设计制图的思想。并在后续专业课程的开设中，指定制定循序渐进的教学方案，形成以设计—工艺—绘图为主线的课程学习体系，将制图课程的学习深化到后续课程之中，使学生的制图水平在后续课程的学习中得到不断提高和升华。
　　3.2教学设置实用化
　　以遵循国标规定为前提，进行绘图表达方案讲解，加强设计制图能力的培养，并注重手工绘图能力的训练。教学开展过程中，可从如下几点进行有针对性的变革：
　　（1）改善师资结构，强化教学实用性
　　打破教研室限制，不设置专门的机械制图教研室，改由机械设计、机械制造等专业课教师直接担任机械制图课程。利用专业课教师丰富的实际课题研究经验，避免了制图教学过程的单一性。教学过程中，有针对性地将专业研究成果、经验和成功开发案例引入制图教学，从而实现制图教学同实际应用的有机联系，使得机械制图课程的教学真正脱离传统意义上的读图绘图训练，从而更适应行业发展需要。
　　（2）丰富课堂教学手段，增强教学效果
　　改善单纯的多媒体教学方式，教师适当采用绘图软件增加授课效果。对于一些难点和重点，教师必须进行实际绘图，逐步细致讲解绘图过程。由于受教室场地、光线、学生人数等客观因素的限制，黑板作图只能对教室前几排的学生有良好的教学效果；此外，黑板作图耗时费力，影响教学进程。这时，教师可利用二维绘图软件（如AUTOCAD）模拟完成黑板教学，既可保证图形的清晰性，又加快了绘图速度。通过对某些局部的放大显示，保证了图形的良好可读性。此外，可利用三维软件现场建模，及时帮助学生构造形体的空间形状，有助于学生空间思维能力的培养。
　　（3）强化课程设计环节，注重理论学习的创造性培养
　　延长机械制图课程设计时间，将单纯的零件测绘实践改为“测绘+设计”的模式。首先，给出某种产品的部分零件实物，让学生完成零件的测绘；然后，根据测绘数据、依据具体设计装配要求，自主设计个别主要零件；最后，绘制完成整个产品图纸。这种课程设计模式，既训练了学生对卡钳、游标卡尺、量角规等常见测量工具的使用技能，又培养了学生创新设计简单零件的能力。以培养学生设计制图能力为目标，要求学生在课程设计完成后，交出成套手绘草图、AUTOCAD电子图稿和全套打印图纸。经过课程设计，学生通过零件的测绘、设计，可熟悉产品出图的全过程，并加强了自身徒手绘图、计算绘图能力。
　　3.3助学形式网络化
　　开发网上助学系统，开展网上学习、测试和答疑。校园网络的普及使学生能够更为方便地接受远程教学，更好的吸收知识。可利用校园网络优势，研制开发网上助学系统，系统设置学习模块、测试模块、答疑模块。学习模块主要提供教师上课所用的课件和教案，对课程的重点难点进行分析，并配备了相应的例题解析；此外，该模块还链接其他高校制图精品课程网页，为学生提供更为丰富的学习资源。针对机械类不同专业教学需要，在训练测试模块设置了不同难度的测试习题。系统开辟教师在线答疑专栏，学生通过网上留言或发邮件方式向老师提出问题，同时师生间也可通过BBS论坛交流学习信息。学生可利用该系统，结合自身的专业特点和学习情况，选定相应难度的试题，利用系统的二维绘图功能完成解题过程。系统自动对学生输入的答案做出判断，给出学生成绩，并提供正确答案以供参考。
　　助学系统充分利用网络生动、直观、形象、和交互的特点，既能帮助学生更好的掌握课堂知识，又能帮助教师及时了解学生对知识点的掌握程度，并能根据情况调整课堂教学模式，形成教师学生互动学习、人机交互的良好教学机制。助学系统的主体框架如下：
　　
　　图1助学系统框架
　　3.4测试方法的人性化
　　制图考试形式不能仅局限于简单的书面测试，而要根据该课程的特点分段考试，机械制图成绩构成如下：
　　制图基础考试（40%）+课程设计（30%）+软件知识考试（15%）+平时成绩（15%）=机械制图总成绩（100%）
　　（1）对于制图基础部分的内容涉及得都是基础知识，重点在于让学生掌握基础理论，及读图和画图的基本方法，是可采用闭卷的形式考评学生的掌握程度。当然，可采用标准化考试模式，即采用考试选题系统，直接让学生上机考试。该部分考试成绩占学生总成绩的40%。
　　（2）设计制图部分，重点要求学生掌握设计绘制机械零件图纸及装配图纸的能力。由于该部分内容跟专业结合较紧密，应作为考核的重点。该部分可通过“测绘+设计”课程设计的形式，让学生参与整个机械零件图纸绘制过程，既考核了学生对零件图、装配图部分知识的掌握程度，又培养了学生设计创新能力，并考核了学生手工制图和计算机绘图能力。该部分以图纸形式提交给教师，考核成绩占总成绩的30%。
　　（3）AUTOCAD软件的考核部分可借鉴AUTODESK公司工程师培训要求，采用试题库的形式进行。

考试直接在电脑上进行，每个学生的试题均从试题库随机抽取，题型各不相同。考试主要考核学生对AUTOCAD软件的基础知识的掌握程度，考试成绩占总成绩的15%。AUTOCAD软件的实际应用操作能力考评则在课程设计中进行。
　　（4）此外，根据学生平时课堂出勤率、课堂表现、作业情况等多个因素，给出学生的平时成绩，该部分占学生总成绩比重的15%。
　　4．结束语
　　本文针对当前机械制图教学中出现的问题，提出相应的改革措施，并在试点班级进行了改革尝试。结果表明，该班级的学生机械制图素质较其他班级有很大的提高。从后续相关专业课程的课程设计反馈信息来看，试点班级的学生设计图纸的可读性高，错误率低。机械制图教学改革是一个长期渐进发展的过程，需在实践中反复摸索，不断积累经验，总结成效，文章提出的相关教学改革措施对其他高校的改革具有一定的参考价值。
参考文献
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