牟小云,張東生
(陜西理工學院 機械工程學院,陜西 漢中 723003)
隨著CAD/CAM技術的發(fā)展,企業(yè)對人才不斷提出新的要求,不但要能利用CAD軟件正確、快速地畫出部件或設備的二維圖,還要能快速、正確地畫出部件或設備的三維圖,以便在虛擬環(huán)境下觀察部件運行情況,及時對不妥之處進行修改,為零件的數(shù)控加工奠定良好的基礎。
面向機械類專業(yè)的機械制圖課程內容包括工程制圖和機械制圖實踐。工程制圖課程以二維為主,包括制圖的基本知識和理論、機械圖的繪制和閱讀、徒手繪圖、二維計算機繪圖等;而機械制圖實踐著重于工程測繪、草圖繪制,測繪對象多為球閥、齒輪減速箱等,注重形體正確表達能力的培養(yǎng),要求學生繪制所有的零件草圖并拼畫出裝配圖。大部分高校[1]機械類工程制圖課程的授課內容包括:制圖的基本知識和理論、機械圖的繪制和閱讀、徒手繪圖和工程測繪等,平均為97學時。其中,85%的學校開設了計算機繪圖課程,主要講授AutoCAD,平均課時約為12學時;32%的學校開展了三維CAD教學,課程性質必修與選修各占一半,主要講授SolidWorks、Pro-E、Catia、UG等,平均為25學時左右。
我校機械類工程制圖課程總學時為94學時,其中,工程測繪僅占有8學時;計算機繪圖16學時,主要講授AutoCAD;還有些機械類專業(yè)采用CAD實訓形式,課時為一周,由專業(yè)課老師負責,不直接進行講授,基本上是學生在機房自學。實訓時把CAD二維和三維繪圖合在一起訓練,且三維CAD課程教學被列為選修課,該教學方式已實施數(shù)年。
隨著高校管理體系的改革及教師承擔一定的科研任務等,加強了對教師綜合能力的考核力度,許多學校制圖教研室分別與機械原理、機械零件、工程力學、金工、土木建筑、工業(yè)設計等課程的教師共同組成教研室。我校也一樣,把制圖教研室與機械原理、機械零件、工程力學并為一起,稱為機械設計系,制圖課教師開始涉入大四的畢業(yè)設計,但在近幾年畢業(yè)設計的實踐中發(fā)現(xiàn),我校畢業(yè)生大部分存在以下問題:
(1)學生工程表達能力較差,所繪圖樣不能完全正確的表達他們的設計思想。
(2)對圖樣的規(guī)定畫法不清楚,他們的圖樣大部分教師難以讀懂,只有在他們的講解中才能明白他們想表達什么。
(3)大部分同學三維繪圖能力較差,機械類同學中有相當部分三維繪圖基本只知道一點皮毛,或不能熟練的應用軟件。
(4)不了解工程圖樣在實際設計中的具體應用,對自己所表達的產(chǎn)品的許多細節(jié)結構弄不清楚,動手能力較差,學習主動性較低,綜合能力較低。
我校是省屬二類本科院校,結合我校辦學定位思想,針對以上問題,要想從根本上提高我校畢業(yè)生圖形正確表達能力及三維繪圖能力,適應企業(yè)對人才的需要,制圖課程應該從以下幾個方面進行改革:
(1)制圖課程體系的改革
機械類制圖課程應該引入三維繪圖,它不是選修而應是必修課。目前,隨著制造業(yè)信息化技術的加速,帶來了設計方式的巨大變革。以計算機輔助設計CAD為例,隨著三維CAD設計制造技術的出現(xiàn),不僅使直接進行三維設計成為可能,更是從真正意義上實現(xiàn)了以產(chǎn)品幾何模型為核心的CAD/CAPP/CAM一體化設計,工程圖學課程作為CA“X”課程群的最基本單元,必須順應這一潮流的變化,因此在原來制圖課程體系(工程制圖基礎、機械圖、AutoCAD繪圖)的基礎之上必須引入三維CAD教學,目前一本類院校在這方面做得較好。
(2)制圖教學內容的整合
引入三維CAD教學,原課程內容體系應如何變化,最近幾年許多高校在此做了一些嘗試[2],思路上基本采用工程圖學課程以二維為主,加入三維實體構型初步的內容,形成由二維到三維,將機械制圖綜合實踐課程內容進行改革,以三維構型為主,由三維圖生成二維工程圖,實現(xiàn)二維到三的雙向教學,在教學環(huán)節(jié)的設計上是把二維三維CAD繪圖穿插到工程制圖課程教學環(huán)節(jié)中。此種教學方法當然有它的優(yōu)點,但本人認為不太符合學習的基本規(guī)律,因為嘗試中的教改要求學生知識綜合程度高,信息量及難度較大,但工程制圖是大一學生剛接觸到的與工程有關的全新的課程,僅學會如何正確的繪制和閱讀機械圖樣,對于這部分內容大部分同學已經(jīng)覺得很困難了,如果再穿插CAD教學,更讓許多同學難以接受,效果可想而知。
我校是二類本科院校,應該立足于學生的真實情況及學習的基本規(guī)律,由易到難,循序漸進。首先學會如何用尺規(guī)正確的繪制和閱讀機械圖樣;其次學會如何利用計算機正確的繪制二維機械圖樣,進一步三維,因為計算機繪圖是交互式繪圖,人要能正確的指揮它,以上這些教學內容都可以歸屬于工程制圖基礎;然后在掌握繪圖基本知識及技術的基礎之上,再進行機械制圖實踐活動,如分組對齒輪油泵進行工程測繪,每個學生完成各自的徒手零件草圖、AutoCAD零件圖繪制,并在三維軟件中進行零部件建模,然后在小組內進行裝配、運動仿真,進一步形成工程裝配圖。通過這一過程使學生掌握由產(chǎn)品零部件模型到工程圖的轉換,及由工程圖到具體零部件的轉換,從而能夠校驗產(chǎn)品設計過程的合理性,理解設計的過程是一個不斷反復、不斷優(yōu)化的過程,完成設計的全過程。
因此,機械制圖課程內容可以這樣進行整合,把課程體系分為三部分:工程制圖、制圖技術CAD(二維三維)、機械制圖實踐。工程制圖課程以二維手工繪圖為主,要求學會如何繪制和閱讀工程圖樣,大約86學時;CAD技術要求學會如何運用計算機繪制二維三維圖樣,大約40學時;機械制圖實踐重在于前面所學知識應用能力的培養(yǎng),大約一周時間,如果能切實完成該過程,就為學生以后的工程設計打下良好的基礎。
(3)應提高教師的自身素質
教師隊伍自身素質的高低也是影響制圖教學效果的重要因素。隨著知識更新的加快,原本是研究生課程的CA“X”課程群正逐步向本科生課程轉移,并融入到機械系列課程的各環(huán)節(jié)。作為工程圖學教師必須順應這一潮流的變化,思考在圖學課程中如何貫徹新的教學基本要求,如何貫徹最新制圖國家標準,如何優(yōu)化使用教學方法和教學手段,從而取得良好的教學效果等這些也都是制圖課師乃至所有教師研究的對象。近年雖然圖學師資隊伍的職稱與學歷層次不斷在提高,但我們應該不應該只滿足于教制教學,在必須搞好教學的同時也從事科學研究,以提高自身的教學水平,俗話說“打鐵先要自身硬”。同時教師應以身作則,對學生負責,對社會負責。
(4)對后續(xù)專業(yè)課教學環(huán)節(jié)應給與及時正確地指導
由于近幾年高校擴招,制圖教師的教學工作量較大,一定程度上影響了教學效果,但制圖教學不應該只是圖學教師的教學任務,后續(xù)專業(yè)課教師也應該以身作責,及時掌握制圖畫法新國標的有關規(guī)定,在后續(xù)的課程設計過程中及時指正圖樣表達中的錯誤,灌輸給他們正確的畫法,使圖樣畫法符合國標的規(guī)定,養(yǎng)成良好的繪圖習慣及嚴肅認真的工作作風。
(5)改革制圖教學的考試方法
機械制圖課程是一門工科類學生的主要專業(yè)基礎課,它對于后繼相關設計類課程的學習至關重要,其主要任務是培養(yǎng)學生具有一定的空間想象和邏輯思維能力、繪制和閱讀工程圖樣的能力,其實踐性和操作性較強,作為檢驗教學效果的重要方法,考試是普遍采用的有效手段,但考試的方式直接影響學生的學習和教師的教學。傳統(tǒng)的兩小時閉卷考試不能夠真實、全面地考核[3~4]學生的綜合能力,缺陷主要表現(xiàn)在:由于考試時間和試卷幅面的限制,考核結果往往帶有片面性,容易造成學生為得高分只注重對書本理論知識的學習而忽略動手能力、用知識解決問題的能力及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。因此,必須對傳統(tǒng)期末閉卷考試方式進行改革。
前面把工程制圖課程體系劃分為三部分,工程制圖、制圖技術CAD、機械制圖實踐,為了克服傳統(tǒng)考試的弊端,更準確地評價學生的工程圖學能力,工程制圖部分的考核在加大平時學習考查力度的基礎之上,采用兩小時的閉卷考試,因為它主要培養(yǎng)學生繪制和閱讀機械圖樣的能力,主要靠空間想象和邏輯思維能力;制圖技術CAD則采用上機考核的辦法,主要考核學生的動手能力;機械制圖實踐主要采用平時考察及答辯的方式,主要考核學生的知識應用能力??紝W結合,較多的考核頻度可以有效激發(fā)學生的認真學習態(tài)度,強化了學習效果,有效地提高學生的學習能力、綜合應用知識的能力和創(chuàng)新能力。
社會需求是引導高校教學的指揮棒,在制圖教學中引入現(xiàn)代設計方法與理念,從設計對象的整體出發(fā),將傳統(tǒng)的零件—部件的教學順序,改為零件—部件—零件,將傳統(tǒng)獨立的機件表達方法融入零部件圖樣表達之中,實現(xiàn)從二維到三維,再從三維到二維的雙向教學方法,突破傳統(tǒng)教學模式與體系,加強課程的綜合性、實踐性,實現(xiàn)工程圖學與機械工程訓練基礎等相關課程的銜接是制圖課程改革的方向,提高教師自身素質,改革工程制圖考試方法,且教師能以身作則,使制圖各教學環(huán)節(jié)落到實處,那么我們才能在大學里培養(yǎng)出適應社會需求的人才。
[1]焦永和,張 彤,等.第7次普通高等學校圖學教育現(xiàn)狀的調查與研究[J].工程圖學學報.2009,(3):168-172.
[2]楊放瓊,云 忠.工程圖學系列課程二維——三維雙向式創(chuàng)新教學新體系改革研究[J].長沙鐵道學院學報.2011,12(3):57-58.
[3]戴恒震,李 震,王丹虹.修改后近機類機械制圖課程考試改革實踐,教育教學論壇,2011,(35):126-127.
[4]唐曉初,李 靜,趙恒華.機械制圖考試模式的改革探索與實踐,工程圖學學報.2009,(1):130-135.