呂志鵬,賈宏禹,馮定,李美求 (長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,湖北荊州 434023)

《機(jī)械制圖》課程創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系分析

呂志鵬,賈宏禹,馮定,李美求 (長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,湖北荊州 434023)

《機(jī)械制圖》課程主要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)特的思維方式和動(dòng)手能力,對訓(xùn)練、提高學(xué)生形象思維能力和創(chuàng)新探索精神具有重要作用。通過對大學(xué)生創(chuàng)新能力的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,提出《機(jī)械制圖》課程的教師可以結(jié)合課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)、結(jié)合各項(xiàng)學(xué)科競賽、結(jié)合教師科研等途徑加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。并建立了機(jī)械制圖教學(xué)創(chuàng)新體系,形成全新的“以三維設(shè)計(jì)與表達(dá)為主線、以二維表達(dá)為重點(diǎn)”的基于三維的《機(jī)械制圖》教學(xué)模式。

機(jī)械制圖;創(chuàng)新;培養(yǎng)

高等院校作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要基地,必須把大學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為教育改革的核心?！稒C(jī)械制圖》課程主要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)特的思維方式和動(dòng)手能力。作為機(jī)械類學(xué)生第1門機(jī)械基礎(chǔ)課程對訓(xùn)練、提高學(xué)生形象思維能力、創(chuàng)新探索精神具有重要作用。如何在教學(xué)過程中訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,教師起著重要作用。筆者近年來一直從事《機(jī)械制圖》課程的教學(xué),利用多種途徑跟蹤培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,收到了較好的效果。下面,筆者對其進(jìn)行詳細(xì)的闡述?長江大學(xué)教研項(xiàng)目(JY2010031;JY2013008);長江大學(xué)第三批“重點(diǎn)專業(yè)”建設(shè)項(xiàng)目(過程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè))。。

1 大學(xué)生創(chuàng)新能力現(xiàn)狀分析

隨著高校擴(kuò)招,大學(xué)教育已經(jīng)從精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娊逃?我國的大學(xué)生特別是普通高校的大學(xué)生,創(chuàng)新能力相對較低。一是受專業(yè)限制嚴(yán)重,難以自由學(xué)習(xí)。教學(xué)計(jì)劃課時(shí)數(shù)分布失衡,外語、計(jì)算機(jī)、公共理論課等所占學(xué)時(shí)數(shù)比例較高,致使學(xué)生沒有多余的時(shí)間去修讀自己感興趣的課程。二是學(xué)生培養(yǎng)共性制約強(qiáng)。我國長期以來對教育事業(yè)的發(fā)展強(qiáng)調(diào)的是整齊劃一,對多樣化重視不夠。很少考慮各層次學(xué)校與學(xué)校之間、學(xué)生與學(xué)生之間的個(gè)性差異和多樣化發(fā)展的需要[1]。三是學(xué)生自身缺乏創(chuàng)新觀念和堅(jiān)強(qiáng)意志。有些大學(xué)生雖然胸懷創(chuàng)新大志,卻總是鄰淵慕魚,而未退而結(jié)網(wǎng)。就算付諸行動(dòng),卻往往由于缺乏克服困難的堅(jiān)強(qiáng)意志而放棄。四是缺乏創(chuàng)新性思維能力。大部分學(xué)生的邏輯思維、聯(lián)想思維、發(fā)散思維、逆向思維等方面都還比較欠缺,需要加強(qiáng)培養(yǎng)和鍛煉。

2 利用課內(nèi)外教學(xué)實(shí)踐加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

根據(jù)《機(jī)械制圖》課程的特點(diǎn),運(yùn)用三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行輔助教學(xué),將三維模型與二維圖形有機(jī)地結(jié)合起來,使感性認(rèn)識(shí)通過學(xué)習(xí)上升到理性認(rèn)識(shí),培養(yǎng)空間構(gòu)思能力和空間思維能力。制作立體感強(qiáng)的動(dòng)態(tài)虛擬模型庫和CAI課件,可以動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、剖切演示。根據(jù)教學(xué)需要和后續(xù)課程的要求,通過三維軟件建立了大量的基本幾何體、組合體、截切體、相貫體、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、減速器、柱塞泵、齒輪泵、三元子泵、安全閥、截止閥、管鉗、球閥、旋塞閥、溢流閥、油缸、真空閥、千斤頂、銑刀頭等將近5000套動(dòng)態(tài)三維模型庫。包含機(jī)構(gòu)和部件的工作原理、工作過程及各零件的裝配關(guān)系及拆裝過程的顯示。在課堂教學(xué)中,教師可以針對不同的教學(xué)對象、大綱要求調(diào)整現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容中模型的復(fù)雜程度,按需要重新制作模型或按需求修改模型。實(shí)現(xiàn)個(gè)人學(xué)習(xí)與小組協(xié)作相結(jié)合,課堂講授與繪圖實(shí)踐、討論相結(jié)合,從而培養(yǎng)學(xué)生對圖形的理解、認(rèn)識(shí)和表達(dá)的工程素質(zhì)。

利用課內(nèi)與課外的三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行三維虛擬設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過實(shí)踐,使學(xué)生增強(qiáng)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)的理念,掌握了在計(jì)算機(jī)上繪制三維實(shí)體模型和生成二維投影圖的方法和技能,學(xué)生自主探究能力得到增強(qiáng),創(chuàng)新能力大大提高。如學(xué)生在筆者的指導(dǎo)下進(jìn)行創(chuàng)新,設(shè)計(jì)完成了熱采井口雙閥桿閘閥和可移動(dòng)升降A(chǔ)形梯(見圖1),均獲得了國家實(shí)用新型專利。

3 利用各項(xiàng)學(xué)科競賽提升學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力

圖1 學(xué)生完成的創(chuàng)新實(shí)踐作品

隨著高校的招生規(guī)模的擴(kuò)大,學(xué)生的教育基礎(chǔ)差別很大,因此因材施教就顯得更為重要。通過建立優(yōu)選機(jī)制,培養(yǎng)一部分學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。這少部分學(xué)生又可以起到帶動(dòng)其他群體的作用,從而更好的提升全體學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍?？梢赃\(yùn)用各項(xiàng)學(xué)科競賽作為平臺(tái),在大學(xué)生中舉辦機(jī)械基本功大賽,為挑選優(yōu)秀人才做準(zhǔn)備。平時(shí)在教學(xué)中也要注意觀察和引導(dǎo)學(xué)生,建立課外科技小組,鍛煉其應(yīng)用所學(xué)知識(shí),充分發(fā)揮其創(chuàng)新能力,培養(yǎng)合作意識(shí),讓學(xué)生們感受到學(xué)以致用的成功喜悅。

與機(jī)械制圖教學(xué)緊密相連的學(xué)科競賽包括:全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生三維數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯大賽等?！稒C(jī)械制圖》課程教師要積極參與這些學(xué)科競賽的指導(dǎo)工作,對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)和指導(dǎo),從而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

經(jīng)過培訓(xùn)的學(xué)生無論是看圖能力、畫圖能力、三維設(shè)計(jì)能力都得到了大幅度的提高。經(jīng)過初期培訓(xùn)的學(xué)生已能利用培訓(xùn)的知識(shí)自學(xué),成功掌握《機(jī)械制圖》內(nèi)容。通過后期的《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械制造》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新思維能力普遍加強(qiáng)。這時(shí)正好迎來全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯大賽等。這部分熟練掌握了三維設(shè)計(jì)技術(shù)的學(xué)生參與競賽的熱情很高,而且競爭優(yōu)勢明顯,經(jīng)過輔導(dǎo)基本都能做出實(shí)際的創(chuàng)新型產(chǎn)品,從而在這些競賽中獲獎(jiǎng)。

4 結(jié)合教師科研促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

從教師的課題研究中衍生出具有科研背景的各種題目,要求學(xué)生利用所學(xué)的圖形學(xué)知識(shí)來完成。一方面讓學(xué)生接觸到科研前沿,從而為今后從事科研工作打下基礎(chǔ);一方面又鍛煉了學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。教師注意將科研內(nèi)容有機(jī)地滲透到教學(xué)中,起到了引導(dǎo)學(xué)生和拓寬學(xué)生眼界的作用,而教師在科研活動(dòng)所表現(xiàn)出的品質(zhì),對學(xué)生的創(chuàng)造能力、精神、態(tài)度還可起到潛移默化的熏陶作用[2]。

針對更具體的實(shí)際課題,學(xué)生需要用各種三維繪圖工具和二維圖形來進(jìn)行設(shè)計(jì)表達(dá)和設(shè)計(jì)交流,其實(shí)際應(yīng)用能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)。在設(shè)計(jì)中要求學(xué)生貫徹執(zhí)行各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范。通過逐級強(qiáng)化和面向應(yīng)用的教育,學(xué)生能很快適應(yīng)生產(chǎn)和科研實(shí)際。

5 機(jī)械制圖教學(xué)創(chuàng)新體系的建立

通過以上分析,《機(jī)械制圖》的授課教師完全具備培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用,其途徑可以簡單的總結(jié)如下:

1)通過引入計(jì)算機(jī)三維造型的概念和方法,促進(jìn)《畫法幾何》、《工程制圖》、《機(jī)械制圖實(shí)習(xí)》等內(nèi)容的改革,通過課內(nèi)增設(shè)綜合性、趣味性的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),注重加強(qiáng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性,有效地保證了學(xué)生自主探究活動(dòng)的順利開展,使學(xué)生的創(chuàng)新能力大大提高。

2)結(jié)合校內(nèi)基本功大賽、全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生三維數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和挑戰(zhàn)杯大賽等賽事,建立優(yōu)選機(jī)制,因材施教,培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

3)針對教師具體的實(shí)際科研課題,學(xué)生需要用各種三維繪圖工具和二維圖形來進(jìn)行設(shè)計(jì)表達(dá)和設(shè)計(jì)交流,其實(shí)際應(yīng)用能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

通過以上3個(gè)階段,最終形成基于三維機(jī)械制圖教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系(見圖2)。

圖2 基于三維機(jī)械制圖教學(xué)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

6 結(jié)語

作為機(jī)械基礎(chǔ)課程,《機(jī)械制圖》對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力具有重要作用。因此對《機(jī)械制圖》課程加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)具有重要意義。課內(nèi)啟發(fā)式教學(xué)和課外的發(fā)散思維訓(xùn)練相結(jié)合,組合體與零件的構(gòu)型設(shè)計(jì)及模型制作相結(jié)合,鼓勵(lì)和培訓(xùn)學(xué)生參加各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和創(chuàng)造活動(dòng),廣泛參與教師科研實(shí)踐,全力打造素質(zhì)教育的課程平臺(tái),著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神,培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和高技能素養(yǎng)。形成全新的“以三維設(shè)計(jì)與表達(dá)為主線、以二維表達(dá)為重點(diǎn)”的基于三維的《機(jī)械制圖》教學(xué)模式。

[1]李佳國.大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路與途徑[J].四川文理學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2008,18(1):93-95.

[2]屈文濤,鮑澤富,孫艷萍.應(yīng)用三維建模技術(shù)提高學(xué)生制圖應(yīng)用能力[J].唐山學(xué)院學(xué)報(bào),2010,23(6):94-96.

[編輯]辛長靜

N4

A

1673-1409(2014)19-0119-03

2013-11-23

呂志鵬(1981-),男,講師,博士生,現(xiàn)主要從事石油機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制圖等方面的教學(xué)與研究工作。