蒙建國，任學平，解文霞，王 斌*

(1.內(nèi)蒙古科技大學 機械工程學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010;2.內(nèi)蒙古科技大學 生命科學與技術(shù)學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

1 引言

隨著科技發(fā)展，企業(yè)技術(shù)的需求、制造技術(shù)的發(fā)展與機械制圖的數(shù)字化表達的不斷融合發(fā)展為高校機械制圖的教育提供新思路。從未來的科技格局角度，深刻認識到要實現(xiàn)“中國制造2025”的宏偉目標，就要堅持面向市場、服務發(fā)展、促進就業(yè)的教學方向，培養(yǎng)創(chuàng)新型技術(shù)技能人才。

2 教學改革現(xiàn)狀分析

隨著課程教學改革程度的重視，一系列相關(guān)教學資料庫等的建立，如以卓越工程師培養(yǎng)為目標的教育方式[1]，以采用慕課與實踐教學相結(jié)合的機械制圖教學方法[2]和以工程教育為導向的教學方式改革[3]，為學生提供了海量的資源，其教學優(yōu)勢顯著。不少高校已經(jīng)開始基于特征造型與參數(shù)化的三維設計繪圖教學。童秉樞等[4]將三維CAD引入工程圖學教學改革，張京英等[5]針對引入三維CAD不同的教學模式進行對比和論述。在工程制圖課程學習階段，因為三維CAD幾何造型的原理與方法同工程制圖中組合體的構(gòu)型原理是一致的，所以三維CAD的介入可以幫助學生很好地實現(xiàn)工程制圖學習中“平面-空間-平面”這一思維過程 的轉(zhuǎn)換，有效地培養(yǎng)學生的“圖學意識”[6]。由于工程制圖屬于工科類本科院校的基礎課程，不少本科院校還采用著傳統(tǒng)的教學方法和教學理念，以傳統(tǒng)的教材教學為主，缺乏充分利用現(xiàn)代數(shù)字化教學模式和教學手段改善工程圖學的教學效果；從教學內(nèi)容和教學方式角度，也沒有充分考慮企業(yè)、行業(yè)的技術(shù)需求，致使學生所學的知識和技能落后于企業(yè)不斷提高的技術(shù)需求，與目前應用型本科教育培養(yǎng)的人才培養(yǎng)目標相去甚遠[7]。

3 教學過程中存在的問題

《工程制圖與CAD基礎》學習主要是工程制圖和二維數(shù)字化構(gòu)型，主要為畫法幾何部分，第一學期學習點線面體以及截交線、相貫線的表達方法、以及軸測圖，在此基礎上學習組合體，而組合體是對前面學習的總結(jié)，對后續(xù)課程圖樣畫法的學習打基礎，圖樣畫法主要包含視圖(表達物體的外形：包括基本視圖、局部視圖、向視圖、斜視圖，主要掌握畫法和標注)、剖視圖(表達物體內(nèi)形：全剖、半剖、局部剖視圖)、斷面圖(僅表達物體斷面情況：移除斷面圖和重合斷面圖)、局部放大圖和簡化畫法，然后學習零件圖(標準件、常用件和一般零件)和裝配圖(圖樣畫法表達及零件的讀圖、畫圖和特殊表達)。第二學期學習CAD基礎，主要是掌握AutoCAD功能的使用和基本操作命令。教學不斷在改革，教學資源和學生學習資源都不斷在增加，但卻發(fā)現(xiàn)學生水平并沒有想象中的提高明顯，對不同年級以及取得各等級成績的同學進行多次了解后，主要發(fā)現(xiàn)以下幾點問題：

(1)教學過程中，學生對課程的學習興趣偏低，部分學生還存在空間想象能力弱，很難進入學習機械制圖課程的角色。

(2)學生對本門課程的學習目的不明確，在重負擔課程的情況之下學生以成績通過為主，忽略課程的后續(xù)應用和技能的培養(yǎng)，存在應付了之思想，并不具備在之后學習和工作中靈活運用的本領(lǐng)。

(3)教與學環(huán)節(jié)中，實踐訓練環(huán)節(jié)較少，學生對所學知識的消化吸收效果不好, 在未來的就業(yè)、工作中錯誤百出，進入工作崗位時“亡羊補牢”，很難快速在專業(yè)領(lǐng)域中獨當一面。

4 存在問題的具體分析

從教學角度分析，主要存在以下幾個現(xiàn)實教學問題：

(1)教學與企業(yè)需求存在脫節(jié)現(xiàn)象。教學過程中教材的基礎教學內(nèi)容與目前企業(yè)的技術(shù)需求和應用存在脫離，教學內(nèi)容建立在以基礎知識的培養(yǎng)上，而學習過程中的實例內(nèi)容以及所涉及到繪制零件圖和裝配圖部分的實例也無實體或者視圖模型，主要面向二維工程圖樣的讀圖和制圖，學生對圖的識別能力減弱，繪圖能力降低。但是目前很多機械類領(lǐng)域企業(yè)逐步采用全三維無紙化生產(chǎn)[1]。因此，在本科教學階段，僅從二維工程圖樣角度培養(yǎng)學生的讀圖能力和繪圖能力，已經(jīng)無法滿足企業(yè)的技術(shù)需求。

(2)教學手段上缺乏采用形象的案例。目前教學過程中，授課教師主要是以課件中案例的圖片形式展現(xiàn)教學案例，并通過投影規(guī)則進行授課，無法實現(xiàn)空間的全面表達，學生對案例的學習一知半解，部分立體感弱的學生很難按照空間想象力完成投影三視圖的繪制，教學內(nèi)容的缺乏豐富，導致學生對該課程的學習興趣下降。

(3)教學過程缺乏實踐訓練。機械制圖課程的教學任務是通過課堂教學環(huán)節(jié)使學生在課后練習的同時鞏固所學知識，從而提高基本作圖能力、增強作圖技能。機械制圖屬于公共基礎課，課后作業(yè)量繁重，導致學生和老師的壓力增加，但是單純從期末考試來看，學習效果的體現(xiàn)并不明顯；從畢業(yè)設計角度看，繪圖能力及規(guī)范性并不理想；在就業(yè)過程中，不少企業(yè)要求專業(yè)性強，學生的綜合素質(zhì)弱的特點就凸顯出來。另外，所學《CAD基礎》課程則是以給定二維圖形照圖樣繪制為主，而由于課時原因?qū)τ趯嵨餃y繪的訓練較為缺乏，課堂教學內(nèi)容無法及時結(jié)合學生的實踐和動手能力，也體驗不到課程學習的目的性和實用性，導致學生對該課程的學習興趣降低。

(4)教學效果考核體系單一化。目前機械制圖的期末考試主要是由兩部分組成：一部分為機械制圖試卷，主要涉及到的知識點為與投影相關(guān)的平面與立體的投影等理論基礎知識，而目前多數(shù)高校依在采用這種模式考核學生對課程基礎知識的掌握程度，該傳統(tǒng)方式主要考查學生對基礎知識的掌握程度；另一部分為二維草繪圖樣，要求學生在CAD軟件里照圖樣畫出給定題目，主要考核學生對CAD軟件的基礎應用程度?？荚嚭涂己说哪Ｊ絾握{(diào)，尤其是CAD基礎課程的考核，缺乏相關(guān)應用能力的檢驗。綜合分析，機械制圖的綜合考核模式建立在傳統(tǒng)考查基礎上，并沒有充分考慮學生學到的知識在行業(yè)領(lǐng)域的應用程度，不能很好地反映學生對該領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的掌握熟練程度。

5 實施方案

以“三創(chuàng)”(即創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)造)型培養(yǎng)方式為目標[8]，進一步展開對應用型本科院校學生的培養(yǎng)。創(chuàng)新就是利用現(xiàn)有的教材和教具，在完成基礎教學環(huán)節(jié)后，本著對教材知識的鞏固與應用，為滿足企業(yè)設計需求，而改進或創(chuàng)造新的學習和教學方法，使學生具有強的制圖功底和良好的創(chuàng)新和服務意識；創(chuàng)業(yè)是針對目前企業(yè)及社會需求，致力于培養(yǎng)以創(chuàng)業(yè)形式為過程的教學改革，運用知識的融合學習方法，解決實際企業(yè)相關(guān)需求問題，增強學生創(chuàng)業(yè)意識、就業(yè)意識；創(chuàng)造指的是學生要將所學的知識與技能，結(jié)合日常實踐案例訓練，產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)問題、解決工程實際問題的能力。通過學習和閱讀工程圖樣，讀圖和畫圖，將空間三維用二維工程圖樣表達清楚，將二維工程圖樣正確讀懂；二維與三維不斷轉(zhuǎn)換，鞏固繪制工程圖樣的學習，培養(yǎng)學生空間思維能力，使得學生懂得如何用圖樣確切地表達結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工作原理和技術(shù)要求，培養(yǎng)學生繪制和閱讀工程圖樣的能力，以及用計算機二維及三維繪圖軟件完成機械結(jié)構(gòu)構(gòu)型和表達的能力，學會讀圖和畫圖，學習過程可以建立工程概念、培養(yǎng)工程意識和工程素質(zhì)，同時提高學生學習制圖課程的興趣和愛好，更加有信心探索工程領(lǐng)域里奇妙的世界。

“三創(chuàng)”型教學過程是由教學實踐內(nèi)容與實施、教學效果評價、教學實踐體會等多個環(huán)節(jié)組成。

5.1 教學實踐內(nèi)容選擇與實施

“三創(chuàng)”型教學法實施過程前，選擇以體現(xiàn)學生綜合素質(zhì)案例來確定教學內(nèi)容，然后就要具體地實施和完成。結(jié)合企業(yè)調(diào)研和實際案例，將課程內(nèi)容里面涉及到的實際工程圖識讀和繪制等知識點內(nèi)容進行整合。本文將以“機用虎鉗”為例(簡圖如圖1所示)，對教學任務的實施過程進行分析。

圖1 機用虎鉗裝配示意圖

(1)零部件的工程圖樣繪制:根據(jù)測繪要求和制圖規(guī)則，測量繪制各零部件(標準件除外，標準件采用查表、手冊)，使學生明確零件圖中所包含的基本內(nèi)容、技術(shù)要求、圖樣的基本表示法、并進一步理解如何識讀零件圖，了解零件的名稱、材料，對零件的形狀、尺寸和在機器中的作用有一定的初步認識，根據(jù)各零部件投影規(guī)律，選擇合理視圖及表達方式，繪制零件圖，并標注零件的尺寸，注寫技術(shù)要求等信息，完成各零部件的測量和繪圖任務，得到各零部件二維圖樣如圖2所示。

圖2 機用虎鉗零部件二維工程圖

圖樣繪制完畢后，進行圖樣的檢查評價，從機械制圖角度的規(guī)范性、尺寸標注的正確性和過程中的態(tài)度等方面進行前期過程評價，評價制圖是否合理、準確，并進行比較，總結(jié)知識點的應用。

(2)零部件三維建模數(shù)字化表達:①本教學任務根據(jù)掌握三維建模的基本方法、基本命令(包括：基本特征的定義和繪制、拉伸、旋轉(zhuǎn)、切除、陣列、掃描、放樣等操作；添加各種輔助平面和軸線，對特征進行再編輯)，繪制機用虎鉗各零部件三維模型，如圖3所示。

圖3 機用虎鉗零部件建模圖

②根據(jù)建立的零件三維模型并按要求依據(jù)裝配關(guān)系完成各零部件的裝配工作，查找裝配過程中存在的干涉等問題，完成機用虎鉗的裝配，如圖4所示。做好信息收集記錄，并將所涉及到的知識點和技能點進行信息匯總，更明確地了解所掌握理論知識和操作技能的程度。

③裝配體模型的二維裝配關(guān)系數(shù)字化表達:根據(jù)機用虎鉗的裝配體模型，將組裝的機用虎鉗繪制成二維裝配圖，并采用合理的表達方法進行表達，得到如圖5所示工程圖。從裝配圖中了解部件中各零部件的裝配關(guān)系，分析部件的工作原理以及各部件的結(jié)構(gòu)形狀等信息。

圖4 機用虎鉗裝配體圖

圖5 機用虎鉗二維裝配圖

在實施本項目過程中，教師指導學生明確零件圖的基本內(nèi)容、技術(shù)要求、識讀方法、繪制方法，指導學生如何操作進行圖案填充和圖塊使用，如何利用倒斜角、倒圓角等CAD的二維編輯功能編輯對象，指導學生正確標注粗糙度、尺寸公差、形位公差等技能。

(3)在教學任務實施過程中，組內(nèi)成員相互交流合作，教師進行一定的指導，進行教學咨詢，保證項目質(zhì)量。

(4)教學實施環(huán)節(jié)的計劃與決策階段，創(chuàng)設課題討論情景，進行小組長負責制的全組成員共同交流，探討教學任務進行過程中的實施計劃、制圖步驟方法及過程中的相關(guān)決策。組織進行自我評價和組內(nèi)綜合評價，從中選出最佳的教學成果進行展示和組間評價，首先找出問題所在，給出評價結(jié)果；然后查找造成評價結(jié)果差異的原因，并提出解決問題的方法。在此過程中，教師起到指導作用，對項目進行拓展和延伸，使學生能舉一反三，掌握更多的實際操作技能。

5.2 教學效果分析

考核是對學生對知識技能掌握情況的最直觀有效的檢驗方式。為全面考察學生的制圖基礎以及對先進制圖技術(shù)的掌握程度，將機械制圖的考核方式由傳統(tǒng)的試卷考試改為模塊化、過程考核方式的考試?？己藰藴剩浩綍r表現(xiàn)：重點考察學生學習態(tài)度、學習動機、學習目的，學習過程、自學能力、團隊合作能力等，嚴格制定考核標準，每個模塊教學結(jié)束后及時公布。項目實施教學過程的考核方式改革主要體現(xiàn)在靈活性和實效性，能綜合反映學生的綜合學習能力，進一步挖掘和提升學生創(chuàng)新工作能力。

機械制圖教學的改革，使學生全面掌握課堂所學的基礎理論知識，并且得到很好地應用，能夠?qū)C械制圖所涉及的知識點融會貫通，從基礎理論學習到二維實踐練習過渡到三維模型建立，最后反饋相關(guān)問題到二維工程，并進行理論知識點的回顧，圍繞整個學習過程，組織學生開展討論，從學習目的以及實施過程中遇到的問題、采取的解決方案等角度進行總結(jié)，在全面增強學生繪圖技能同時，注重學生能力培養(yǎng)，凸顯學生工程創(chuàng)新能力和實踐能力等綜合素質(zhì)。

6 結(jié)論

基于“三創(chuàng)”型的機械制圖教學模式的改革，是建立在傳統(tǒng)理論教學基礎上，將制圖內(nèi)容全面融合，實現(xiàn)理論、實踐相融合的教學方式，做到學生參與項目、體驗項目全過程的一種教學模式，讓學生在學習過程中能夠?qū)⑺鶎W知識融會貫通，學會對每一個知識點的靈活應用，進一步帶動學生積極性，以創(chuàng)新思維提升學生創(chuàng)新學習意識，從而增強學生的職業(yè)素質(zhì)與職業(yè)技能、提高學生創(chuàng)造能力和綜合職業(yè)素質(zhì)。