謝元敏　寧利川　肖立　蔣國璋　周艷

[摘 要]機械制圖作為機械類學(xué)生的必修課程，其根本目的是提升學(xué)生的讀圖、繪圖能力，同時其也是承接學(xué)生后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的過渡與重要基礎(chǔ)，有著十分重要的地位。目前現(xiàn)行的教學(xué)模式還存在著課堂教學(xué)抽象、學(xué)生興趣缺乏、課堂效率較低等問題，導(dǎo)致學(xué)生無法形成良好的專業(yè)知識體系，在學(xué)習(xí)后續(xù)課程時十分吃力。結(jié)合新多媒體數(shù)字信息高速發(fā)展的背景，通過多媒體融合教學(xué)、結(jié)合VR技術(shù)輔助教學(xué)、融合AutoCAD與機械制圖課程教學(xué)的教學(xué)模式，很大程度上解決了學(xué)生想象力缺乏、動手能力差等問題，同時這種教學(xué)模式極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，提高了教師的教學(xué)效率。學(xué)生通過學(xué)習(xí)改革后的機械制圖課程在全國大學(xué)生產(chǎn)品建模與機械創(chuàng)新大賽上取得了優(yōu)異的成績。

[關(guān)鍵詞]機械制圖；多媒體融合教學(xué)；教學(xué)改革；實踐創(chuàng)新

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）12-0045-04

從事機械行業(yè)離不了圖紙，機械制圖作為機械類學(xué)生的一門專業(yè)必修課有很強的實用性。但是經(jīng)過多年的教學(xué)反饋我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的機械制圖教學(xué)模式存在諸多問題，現(xiàn)行的教學(xué)模式也已經(jīng)不適應(yīng)時代發(fā)展的需要[1]。與此同時，VR技術(shù)、計算機輔助設(shè)計等一系列新多媒體技術(shù)的快速發(fā)展為機械制圖的改革創(chuàng)造了有利條件。

在專業(yè)知識的學(xué)習(xí)中，因為機械制圖具有較強的思維發(fā)散性、知識專業(yè)性，所以要將機械制圖的知識融會貫通，需要具備一定的思維拓展能力和機械專業(yè)知識，這就需要我們嘗試用不同的教學(xué)模式，創(chuàng)造性地啟發(fā)學(xué)生的思維創(chuàng)新能力[2]。從實際的教學(xué)效果來看，要培養(yǎng)更多創(chuàng)新型制圖人才，需要我們合理地調(diào)整教學(xué)思路，改革創(chuàng)新教學(xué)模式。目前，新多媒體信息飛速發(fā)展，但許多教學(xué)模式還比較落后，存在很多弊端。對此，教育者必須結(jié)合時代發(fā)展的需求，改革創(chuàng)新教育模式。這就要求我們在機械制圖教學(xué)時注重對知識主體框架的搭建，避免填鴨式教學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)造力和學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，提高機械制圖的教學(xué)質(zhì)量，為機械類專業(yè)學(xué)生后續(xù)相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)構(gòu)建好知識體系框架[3]。

機械制圖作為機械類學(xué)生的必備科目，是承接學(xué)生后續(xù)相關(guān)專業(yè)知識學(xué)習(xí)的過渡與重要基礎(chǔ)。機械制圖課程的根本目的是提高學(xué)生的繪圖與識圖能力，為學(xué)生的后續(xù)機械原理、機械設(shè)計等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)做好鋪墊[4]。機械制圖教學(xué)是一門鍛煉空間思維能力的課程，通過學(xué)習(xí)機械制圖能夠培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維以及空間構(gòu)圖能力[5]。不管是從事機械行業(yè)還是進行機械方面的科研工作，都會通過工程圖紙對機件的一些工藝信息、公差配合進行表達，因此，機械制圖同樣具有很強的基礎(chǔ)性。機械制圖課程作為學(xué)科基礎(chǔ)課一般在大學(xué)第一個學(xué)期開設(shè)，若此階段的學(xué)習(xí)沒掌握好容易讓學(xué)生對機械這個專業(yè)產(chǎn)生畏難心理，一旦產(chǎn)生這種心理就會在很大程度上影響學(xué)生的后續(xù)機械原理、機械設(shè)計等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)[6]。

綜上所述，機械制圖對于機械類學(xué)生來說是一門十分重要的課程，它能很好地提升學(xué)生的繪圖及識圖能力。掌握好機械制圖課程的內(nèi)容能為學(xué)生后續(xù)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)以及個人將來的發(fā)展提供極大的幫助。

一、國內(nèi)現(xiàn)行機械制圖教學(xué)模式

目前國內(nèi)的機械制圖教學(xué)模式大多數(shù)為填鴨式，學(xué)生被動地接受教師所講的內(nèi)容而不加以理解消化[7]。這種教學(xué)模式使得學(xué)生自己獨立思考的機會大大減少。同時，機械制圖課程一般在大一上學(xué)期開設(shè)，這時由于大一新生剛?cè)雽W(xué)，疲于參加各類社團活動，沒有充足的時間對教師課堂講授的內(nèi)容進行消化，以及對教師課后布置的習(xí)題進行練習(xí)，這導(dǎo)致學(xué)生不懂的部分越來越多，久而久之形成惡性循環(huán)，使得學(xué)生畏難心理越來越嚴(yán)重，從而對機械專業(yè)失去信心，在大學(xué)的象牙塔里迷失自我[8-9]。具體來說，目前傳統(tǒng)機械制圖教學(xué)模式存在以下問題。

（一）課堂教學(xué)過于抽象化

目前，大多數(shù)的機械制圖課程教學(xué)都以教師講解PPT或者課本內(nèi)容為主要形式，這種課堂教學(xué)忽視了學(xué)生對抽象概念的理解。比如在機械制圖教學(xué)過程中教師提出一個過盈配合的名詞，雖然書中對此做了詳細的解釋，教師也對其做出了詳細的講解，但由于學(xué)生對機械專業(yè)剛接觸，只是強行記憶了過盈配合這個概念，而并沒有理解這個配合方式，無法判斷什么條件下該使用這種配合方式。這種教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生對教師所教內(nèi)容遺忘快、難以真正理解[10-11]，教師沒有注意對學(xué)生自主想象力的培養(yǎng)。由于現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校的機械教學(xué)模具還比較少，有的學(xué)校甚至沒有，這就無法使學(xué)生直觀地了解構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，更無法了解某種工藝流程在此構(gòu)件加工時的具體作用。

（二）忽略了對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)

興趣的培養(yǎng)對剛?cè)雽W(xué)的大學(xué)生而言十分重要，若能在學(xué)期一開始就能激發(fā)學(xué)生對機械制圖的興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生自主學(xué)習(xí)的思想，這在很大程度上能讓機械制圖的教學(xué)事半功倍。大多數(shù)高校在大一的時候就開設(shè)了機械制圖這門課程，但這一階段學(xué)生對制圖的基本操作以及常用的制圖工藝都缺乏深層次的理解，在這種模式下學(xué)生難以將機械制圖的整體知識脈絡(luò)把握清楚，更無法將其應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中去。由于機械制圖并不像機械原理那樣具有綜合性，這導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中會刻意地避免機械制圖的使用，這就使得機械制圖的教學(xué)目的無法達到[12-13]。等到四年本科學(xué)習(xí)結(jié)束，學(xué)生的對圖形的表達能力嚴(yán)重匱乏，其具體表現(xiàn)在難以選擇合理的圖形表達方式，技術(shù)要求、尺寸公差不知如何標(biāo)注，課程的教學(xué)質(zhì)量大大降低，學(xué)生制圖水平仍處于一個較低的水平。

（三）孤立AutoCAD與機械制圖教學(xué)

隨著數(shù)字化信息的發(fā)展，AutoCAD已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機械設(shè)計的各行各業(yè)中。與機械設(shè)計一樣，AutoCAD 也是機械類大學(xué)生本科階段的必學(xué)課程，這兩門課程都需要很強的動手操作能力。兩門課程在內(nèi)容上有著密切的關(guān)系，但目前大多數(shù)高校都將這兩門課程分開教授，彼此之間缺乏聯(lián)系。怎么使AutoCAD制圖與機械制圖有機融合，形成以機械制圖教學(xué)為主，計算機輔助畫圖為輔的教學(xué)模式，這是我們教育改革一直在探索的方向。將機械制圖與AutoCAD孤立教學(xué)不僅使教師的教學(xué)周期拉長，教學(xué)任務(wù)加重，而且會使兩門課程缺乏聯(lián)系，不利于學(xué)生對制圖知識的總體把握[14-15]。而在機械制圖課程中合理地穿插講解AutoCAD軟件，既有利于學(xué)生對整體知識框架的搭建，又能有效提高兩門課程的教學(xué)效率。

二、機械制圖教學(xué)新模式

（一）結(jié)合多媒體教學(xué)模式

隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，多媒體輔助教學(xué)已越來越受到廣大師生的青睞。例如教師在講解某個機構(gòu)需要用視圖來將其表達清楚時，可利用多媒體工具展示該機構(gòu)的三維圖形或者爆炸視圖，讓學(xué)生能更形象地觀察到機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形狀，不至于讓機械制圖顯得那么抽象。同時可以利用多媒體將產(chǎn)品加工的方法展示出來，例如在畫退刀槽時利用多媒體向?qū)W生展示車床加工軸的操作方法，讓學(xué)生理解畫退刀槽的實際意義，而不是單純的記憶退刀槽的概念。

多媒體教學(xué)可以深化學(xué)生對機械制圖教學(xué)內(nèi)容的理解，可以通過多媒體形象地將機械構(gòu)件的形狀結(jié)構(gòu)、加工流程展現(xiàn)給學(xué)生。特別是對于大型的教學(xué)模具而言，在無法全面地展示給學(xué)生觀看設(shè)計時，通過多媒體教學(xué)模式，可以對模型進行有效的拆分展示，清晰地展示構(gòu)件的三維立體圖，增強學(xué)生的記憶效果和對該課程內(nèi)容的理解?？梢?，利用多媒體教學(xué)的方式，展現(xiàn)機構(gòu)的三維立體圖，以更加真實的空間立體學(xué)習(xí)方式增強教學(xué)真實感，能夠讓學(xué)生構(gòu)建更加合理的機械模型映像。

（二）結(jié)合VR技術(shù)的教學(xué)模式

VR技術(shù)是 Virtual Reality的簡稱，其通過細微的傳感器與計算機技術(shù)的融合創(chuàng)作出一種讓人們沉浸在感官世界的新型人機交互方法。其可以通過計算機仿真成像技術(shù)，讓人們更立體地觀察到事物的整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以此激發(fā)人們的創(chuàng)造力。此技術(shù)設(shè)計主要從三個因素著手：可用性、敘述因素以及信息呈現(xiàn)。目前在VR技術(shù)的應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機圖像、分布計算技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。VR技術(shù)成本低、體驗效果好、傳輸速度極快，這一系列優(yōu)點決定了VR技術(shù)有很大的發(fā)展前景，將會被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。

在VR技術(shù)發(fā)展如此迅速的今天，我們可以通過 VR技術(shù)虛擬呈現(xiàn)機械制圖的整個過程，并通過傳感器裝置讓學(xué)生感受機械工藝的整個流程，讓學(xué)生更加直觀立體的觀察到整個構(gòu)件的工藝加工流程，從而使其更加深刻的理解機械制圖各種畫法的實際意義。借助VR技術(shù)輔助機械制圖教學(xué)可以讓每一個學(xué)生能親身感受機械構(gòu)件加工成形的每一個過程，這能有效激發(fā)學(xué)生的想象力，增強學(xué)生機械制圖的能力。借助三維立體空間虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行機械制圖的教學(xué)，能讓每一個學(xué)生都感知到機械制圖的要領(lǐng)，這能增強學(xué)生真實制圖的體驗，不斷完善機械制圖的教學(xué)模式。另外，應(yīng)用VR技術(shù)虛擬制圖過程，能明確教師對機械制圖教學(xué)改革方向的把握。因此將VR技術(shù)融入機械制圖的教學(xué)過程，不僅有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)以及學(xué)習(xí)興趣的提升，還能為機械制圖教學(xué)模式的改革提供切實可行的方案和寶貴的經(jīng)驗。VR技術(shù)作為最近興起的一項熱門技術(shù)，有巨大的應(yīng)用潛力，我們要抓住這個大好機遇，合理地將其融入機械制圖的教學(xué)課程中去，讓VR技術(shù)惠及更多的學(xué)生和教師。

（三）融合AutoCAD軟件與機械制圖的教學(xué)模式

AutoCAD軟件隨著計算機技術(shù)的普及已經(jīng)成為機械類學(xué)生的必備技能，AutoCAD軟件教學(xué)也成為了機械類學(xué)生的入門必學(xué)軟件。機械制圖教學(xué)和 AutoCAD制圖軟件教學(xué)在內(nèi)容上有很大的相關(guān)性，但在以前的教學(xué)模式中二者是彼此孤立的，這使得教學(xué)內(nèi)容無法有機融合，教師的教學(xué)效率和學(xué)生理解程度都大打折扣。因此，如何將這兩門課程有機融合是個值得思考的問題。在此筆者提出一個融合方案：建議以機械制圖基礎(chǔ)知識講授為主，AutoCAD軟件教學(xué)為輔貫穿整個課程講授的主線，課時按照1∶3的比例來分配。機械制圖作為主體內(nèi)容講解，AutoCAD上機教程作為穿插及課后作業(yè)，在AutoCAD的授課中時復(fù)習(xí)機械制圖的各種畫法、公差基準(zhǔn)等，做到AutoCAD與機械制圖教學(xué)的有機融合。

例如學(xué)生在AutoCAD課堂教學(xué)中使用“圓弧連接”命令時，教師必須讓學(xué)生理解，無論是直接用“圓角”命令，還是做圓再去“修剪”，其理論基礎(chǔ)還是來源于機械制圖，只不過用計算機來做簡單快捷罷了。同時學(xué)生需要分清哪種情況是“內(nèi)接”、哪種情況是“外接”，什么時候是（r1+ r2），什么時候又是（r1- r2）。理論基礎(chǔ)對于機械專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)是十分重要的，將AutoCAD與機械制圖課程融合教學(xué)，需要保證兩門課程在教授內(nèi)容上的同步性，使兩門課程的知識相互貫通，進而讓學(xué)生通過AutoCAD軟件將機械制圖的知識有效表達。

在將AutoCAD軟件教學(xué)融入機械制圖課程時我們要合理安排教學(xué)任務(wù)，合理布置課后練習(xí)。根據(jù)多年的課堂教學(xué)經(jīng)驗和學(xué)生實際反饋，分開講授這兩門課程時，在課堂上大多數(shù)學(xué)生都能理解教師所講的內(nèi)容，但在期末測試和課程設(shè)計時學(xué)生的圖紙卻表達得很糟糕，這樣將二者結(jié)合起來教學(xué)就具有挑戰(zhàn)性了。分析其原因，還是學(xué)生沒有學(xué)會獨立思考，沒有在課后勤加練習(xí)。制圖課程是一門注重動手操作的課程，需要我們通過自己動手繪制才能有效理解機械制圖當(dāng)中基本概念的具體含義。因此，融合AutoCAD制圖與機械制圖的教學(xué)模式，需要我們加大對學(xué)生作業(yè)輔導(dǎo)的課時比例，通過大量的練習(xí)讓學(xué)生掌握制圖的基本概念。我們應(yīng)該充分認識到 “教有法，教無定法”，隨著新多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，機械制圖教學(xué)模式也需要不斷改革創(chuàng)新。與時俱進，這才是亙古不變的真理。

三、新多媒體融合教學(xué)模式下的教學(xué)效果

在實際中運用這幾種機械制圖教學(xué)模式后筆者發(fā)現(xiàn)，其對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂效率提升效果十分顯著，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。1.課堂多媒體播放讓學(xué)生深入了解機械工藝的各項流程，讓學(xué)生更直觀地了解到各項機構(gòu)的形狀結(jié)構(gòu)，同時大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)生的想象力。2.學(xué)生的積極性得到提高，通過VR教學(xué)模式不僅很好地激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，而且很大程度上啟發(fā)了學(xué)生的思維發(fā)散能力。新的機械制圖教學(xué)模式被應(yīng)用于本學(xué)校機械類專業(yè)40余個班級的教學(xué)實踐中，已使近千名學(xué)生直接受益，研究成果被周邊高校借鑒并且反映良好。3.通過融合AutoCAD與機械制圖的教學(xué)模式，讓學(xué)生更好地接受這兩門課程，大大提高了課堂效率。兩門課程互補互足，在減輕教師教學(xué)負擔(dān)的同時，也讓學(xué)生更好地理解所學(xué)的兩門課程知識。通過融合兩門課程的教學(xué)模式使得學(xué)生的專業(yè)技能得到很好的提升，畢業(yè)生一次就業(yè)率得到較明顯的提升。4.通過融合新多媒體教學(xué)培養(yǎng)模式使得學(xué)生的制圖能力得到很大提升，學(xué)生在全國大學(xué)生產(chǎn)品建模與機械創(chuàng)新大賽上取得了比較優(yōu)異的成績，本科生獲得省級以上專業(yè)競賽獎勵80余項，發(fā)表科研論文20余篇，申請專利40余項。這種多媒體融合的教學(xué)模式的優(yōu)點得到了廣大學(xué)生和教師的認可。

四、結(jié)語

隨著當(dāng)今數(shù)字化多媒體信息的飛速發(fā)展，越來越多的多媒體技術(shù)被應(yīng)用到我們的日常生活中，多媒體技術(shù)也在很大程度上提高了我們的生活質(zhì)量。將多媒體技術(shù)、VR技術(shù)以及AutoCAD與機械制圖的教學(xué)相融合的教學(xué)模式，能在很大程度上解決學(xué)生想象力缺乏、動手能力差的問題，同時還能極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂學(xué)習(xí)和教學(xué)的效率。

在信息技術(shù)快速發(fā)展的時代背景下，如何將多媒體技術(shù)、VR技術(shù)以及多媒體軟件教學(xué)和機械制圖這門課程有機的融合是我們需要仔細思考的問題。筆者以新多媒體技術(shù)飛速發(fā)展為背景，提出基于多媒體、VR技術(shù)、以及AutoCAD融合機械制圖的教學(xué)模式。實踐證明，這種機械制圖教學(xué)模式效果顯著，得到了廣大學(xué)生和教師的認可。通過推廣這種教學(xué)模式，能在促進新多媒體技術(shù)發(fā)展的同時提高機械制圖的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出更多高質(zhì)量的機械人才。

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[責(zé)任編輯：陳 明]