[摘要]教材是學生進行學習、教師進行教學的主要依據(jù).現(xiàn)行的機械制圖教材內(nèi)容存在章節(jié)順序編排不合理、知識歸屬章節(jié)不合理、內(nèi)容重復、知識陳舊等問題。可以遵照邏輯順序和心理順序，對現(xiàn)有機械制圖教材內(nèi)容進行重構(gòu)，使知識由淺入深、承前啟后地有序展開。同時，刪除相對陳舊的知識內(nèi)容，增加引入新的知識內(nèi)容，對教材內(nèi)容進行優(yōu)化并實施動態(tài)管理。重構(gòu)與優(yōu)化后的教材內(nèi)容更具科學性、嚴謹性及時代性。

[關(guān)鍵詞]機械制圖教材;內(nèi)容;重構(gòu);優(yōu)化

[中圖分類號]G642[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（2020）02-0101-04

一、現(xiàn)行機械制圖教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)及主要知識點

1957年-1958年，教育部邀請?zhí)K聯(lián)專家在清華大學舉辦了畫法幾何及機械制圖教學研究進修班，在總結(jié)交流的基礎(chǔ)上，初步形成了工程制圖的教學體系和框架。相應地，在翻譯蘇聯(lián)教材的基礎(chǔ)上，我們開始了白編制圖教材的出版[1]。歷過60年的發(fā)展，目前市場上的機械制圖教材版本繁多，許多院校編輯出版了校本教材?？傮w來說，現(xiàn)行機械制圖教材基本上沿襲了20世紀50年代蘇聯(lián)的那一套結(jié)構(gòu)體系，注重的是工程圖學課程的完整化和系列化，忽略了實用性、綜合性、創(chuàng)新性[2]。這些教材章節(jié)內(nèi)容相對固定、章節(jié)編排大同小異，缺乏時代性，其科學性及嚴謹性有待進一步加強。

二、現(xiàn)行機械制圖教材內(nèi)容編排存在的問題

（一）章節(jié)順序編排不合理

首先，許多教材在投影基礎(chǔ)這一章中，將三視圖置于點線面投影之前。在三視圖的學習中，學生通過“根據(jù)簡單的軸測圖繪制三視圖，補畫視圖漏線”等諸多練習初步掌握了三視圖的基本繪制方法，可接踵而來的學習內(nèi)容“點線面的投影”與“視圖”全然無關(guān)。其次，點是構(gòu)成體的基本要素，點生成線、線生成面、面生成體，應按點一線一面一體的順序編排相關(guān)內(nèi)容。

許多教材標準件和常用件單獨成章，放在零件圖和裝配圖之前。其中講解螺紋、齒輪和彈簧的繪制方法時，需標注尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度等，而這些內(nèi)容的學習安排在后續(xù)的零件圖中，前面章節(jié)的學習需用到后續(xù)章節(jié)的知識內(nèi)容，這出現(xiàn)了內(nèi)容倒置超前的現(xiàn)象。螺紋緊固件、鍵、銷以及滾動軸承在工程實際中屬外購件，由專業(yè)廠家生產(chǎn)制作，只需根據(jù)具體工況選擇合適規(guī)格的進行裝配即可。因此，螺紋緊固件、鍵、銷以及滾動軸承一般出現(xiàn)在裝配圖中，學生除了要了解其本身的基本結(jié)構(gòu)及功能以外，更加需要了解其裝配關(guān)系。裝配圖主要反映機器（或部件）的工作原理，各零件之間的裝配關(guān)系，傳動路線和主要零件的結(jié)構(gòu)形狀，是設(shè)計和繪制零件圖的主要依據(jù)[3]。換言之，零件的尺寸公差、幾何公差、表面質(zhì)量結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求的確定嚴重依賴此零件在機器（或部件）中的裝配關(guān)系、機器（或部件）工作狀態(tài)下零件的承載情況等。目前的教材一般是將零件圖作為單獨章節(jié)置于裝配圖之前，學生不了解零件的裝配關(guān)系及工況，對于零件的主要尺寸基準的選擇、尺寸公差等級及基本偏差的選擇、幾何公差特征和公差數(shù)值以及基準的選擇、表面粗糙度的標注等相關(guān)內(nèi)容的學習往往是“知其然，不知其所以然”，或者繪圖時索性依葫蘆畫瓢，硬生生地照搬教材上圖例的標注。這種學習情境完全脫離工程實情，學生得到的知識是死的知識，學生不會靈活運用，更別說解決實際工程問題了。

投影基礎(chǔ)中的三視圖一點線面投影的順序編排違背了學科知識的邏輯順序，標準件一零件圖一裝配圖的順序編排不符合認知發(fā)展規(guī)律。

（二）某些知識點重復編排或歸屬章節(jié)不合理

現(xiàn)行機械制圖教材實質(zhì)上是融合了早期畫法幾何這門課程的部分內(nèi)容。多數(shù)教材僅將畫法幾何內(nèi)容簡單疊加進來，而未根據(jù)整體教學內(nèi)容做適當調(diào)整和融合。如截交線原本隸屬于畫法幾何的內(nèi)容，而實際上，此部分內(nèi)容與后續(xù)章節(jié)組合體中的切割式組合體為同一個知識點。相貫線亦是如此，曲面立體與曲面立體相交形成的相貫體為組合體，其交線為相貫線（包括外相貫線和內(nèi)相貫線）。

視圖在機械制圖中是一個很重要的概念。投影法和視圖的基本概念、三視圖的形成及其對應關(guān)系、視圖等章節(jié)均有涉及視圖概念。視圖概念及三視圖的對應 關(guān)系等知識點在上述三個章節(jié)中被重復提及。

零件測繪內(nèi)容重復，許多教材設(shè)有零件測繪的單獨章節(jié)，在裝配體測繪章節(jié)中義設(shè)有畫零件草圖、畫裝配圖和零件圖的內(nèi)容。

尺寸注法、組合體的尺寸注法、零件圖的尺寸標注、裝配圖的尺寸標注等均涉及尺寸標注的相關(guān)知識點。這些內(nèi)容除了相互補充外，還有諸多重復之處。

標準件和常用件無須單獨設(shè)為一章，應根據(jù)各件的結(jié)構(gòu)特點和其在工程中的主要功用分別歸人裝配圖或零件圖。

同一知識點重復編排或歸屬章節(jié)不合理，容易導致學生思維混亂，給學生造成不必要的學習困擾。

三、機械制圖教材內(nèi)容的重構(gòu)與優(yōu)化

重構(gòu)與優(yōu)化的機械制圖教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)及主要知識點見表l。

（一）遵照邏輯順序和心理順序，調(diào)整章節(jié)順序，重構(gòu)教學內(nèi)容

美國著名的認知派教育心理學家曾提出：教材的組織既要充分考慮學科知識的邏輯體系（邏輯順序），義要充分考慮學習中的認知因素及心理特點（心理順序）[4]。簡單地說就是“教材的展開順序及各知識內(nèi)容的呈現(xiàn)既要符合邏輯順序，義要符合心理順序，這樣教材內(nèi)容才更具科學性、嚴謹性。

1.調(diào)節(jié)章節(jié)順序

在投影基礎(chǔ)中，按點線面的投影、基本視圖的順序編排。學生在學完面的投影之后，掌握了平面的投影特性，這對正確繪制和識讀基本視圖有較大幫助。充分運用特殊位置平面的投影特性還可以有效提高繪圖和讀圖速度。投影基礎(chǔ)后續(xù)章節(jié)為基本立體的投影，需繪制基本立體的基本視圖。將基本視圖編排在點線面的投影與基本立體投影的中間位置，這樣能起到承前啟后的作用，保持教學內(nèi)容的連貫性。

將零件圖置于裝配圖之后，讓學生在充分了解零件裝配關(guān)系和工況的前提下，學習零件的尺寸公差、幾何公差、表面質(zhì)量結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求等相關(guān)內(nèi)容，這樣學生就不會那么茫然。其一，裝配圖的主視圖一般選取的是機器（或部件）的安裝位置，通常也是其工作狀態(tài)下的擺放位置。透過裝配圖，可以觀察到各主要零件在工作狀態(tài)下的位置，此位置即為零件的工作位置，常作為零件的主視圖。其二，學生通過識讀裝配圖，觀察零件在機器（或部件）中的裝配關(guān)系可確定其主要尺寸基準，根據(jù)配合種類可確定其尺寸公差;了解零件在機器（或部件）中的主要功用及工作狀況等，確定其幾何公差、表面粗糙度及技術(shù)要求等。

2.重構(gòu)教學內(nèi)容

表1的前三個章節(jié)主要訓練學生的平面視圖與立體實物的空間思維轉(zhuǎn)換能力，屬工程圖學的共性部分。學生在這個階段主要是用分規(guī)量取作圖以保證各圖之間的尺寸對應關(guān)系，無須用到尺寸標注相關(guān)知識，教材中的圖例也少有標注尺寸的，因此將尺寸標注置于第四章中（如表1中的4.5）講解。仍保留裝配圖及零件圖的原尺寸標注相關(guān)內(nèi)容，這是因為裝配圖與零件圖屬機械專業(yè)圖范疇，受加工、檢測、安裝、產(chǎn)品功能等因素的影響，其尺寸標注還有些特別的要求。徒手畫圖的方法并入測繪章節(jié)（見表1的圖9.2）。

有關(guān)視圖的講解并于表l中的2.6基本視圖，即第2.1節(jié)僅講解投影法的概念和正投影法的基本性質(zhì)，為后續(xù)的點線面投影及基本視圖的學習奠定知識基礎(chǔ)。基本視圖相關(guān)內(nèi)容并入表1的2.6，并將投影基礎(chǔ)中的原節(jié)主題三視圖改為基本視圖，其主要知識點包括視圖的基本概念、基本投影面、基本視圖的形成、基本視圖的對應關(guān)系及投影規(guī)律、基本視圖的畫圖步驟、三視圖的概念。按制圖相關(guān)標準，基本視圖歸屬于視圖。因此，在后續(xù)6.1視圖部分，仍需將基本視圖作為一個主要知識點列入其中，但不再講解，注明“見2.6”即可。

截交線、相貫線歸人表1組合體章節(jié)中（見4.2、4.3）?；玖Ⅲw被平面截切之后即形成了切割式組合體，切割式組合體的投影最為關(guān)鍵的就是求截交線的投影。曲面立體與曲面立體相交，會產(chǎn)生相貫線，求作相貫體的投影最為關(guān)鍵的是求相貫線的投影。截交線和相貫線統(tǒng)稱交線，其實質(zhì)就是形體（平面立體或曲面立體）組合后形成組合體，其表面所產(chǎn)生的交線[5]。因此，將截交線與相貫線歸屬于組合體這一章再恰當不過。

將標準件和常用件等相關(guān)內(nèi)容分別并入裝配圖與零件圖。其中滾動軸承、銷及銷聯(lián)接、鍵及鍵聯(lián)接、螺紋緊固件的標記及聯(lián)接畫法并入表1中的7.5裝配結(jié)構(gòu)簡介中講解。螺紋結(jié)構(gòu)、齒輪、圓柱螺旋彈簧分別歸于零件圖中講解（見表1中的8.5、8.6、8.7）。裝配圖和零件圖作為機械專業(yè)圖，具有較強的實踐性，采用案例教學法比較合適。建議選用一級減速器作為裝配圖和零件圖的教學案例編入教材，先向?qū)W生介紹減速器的主要功用、結(jié)構(gòu)，帶領(lǐng)學生讀懂裝配圖。后續(xù)零件圖的學習將此減速器的主動軸（軸類零件代表）、主動齒輪（盤類零件代表）、減速箱箱體（箱類零件代表）等零件圖編入教材，并對照裝配圖講解各零件的工況，如工作位置、主要功用、裝配關(guān)系及承載情況等，以幫助學生理解零件的主視圖選擇原則、尺寸公差和幾何公差的選取原則、表面粗糙度值的選取原則以及如何注寫技術(shù)要求。有條件的學校還可在講課前帶學生觀察減速器實物，讓學生事先對減速器的形狀、結(jié)構(gòu)等建立基本的認知。本文表1將裝配圖與零件圖編排成了兩個單獨的項目，教學實踐中也可將零件圖融到裝配圖進行講解。

零件測繪與裝配體測繪整合為一章（見表1中的第9章）?？蛇x取齒輪泵為測繪對象，繪制裝配示意圖、拆卸裝配體、測繪零件、繪制零件草圖、繪制零件圖和裝配圖，同時完成裝配體和零件的測繪教學。

（二）優(yōu)化教材內(nèi)容，實施教材內(nèi)容的動態(tài)管理

教材內(nèi)容應與時俱進，對教材內(nèi)容的管理是一個動態(tài)而不是靜態(tài)的過程。教材內(nèi)容的編排需根據(jù)本行業(yè)及專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的新技術(shù)、新理念等對教材內(nèi)容做適當加減法，摒棄陳舊的知識，適時引入新知識，以實施知識內(nèi)容的動態(tài)管理，保證教材內(nèi)容的時代性。

首先，刪除現(xiàn)有教材中的幾何作圖、平面圖形分析及作圖方法等相關(guān)內(nèi)容，其主要知識點包括直線的等分、圓的等分及做正多邊形、圓弧連接、斜度和錐度、橢圓的畫法、平面圖形的繪制方法等，后續(xù)內(nèi)容的學習幾乎用不到這些知識點，而且這些知識點的實用性不大。其次，《普通高等學校工程圖學課程教學基本要求》（本科各專業(yè)適用、?？聘鲗I(yè)參考）[6]并未對幾何作圖有明確規(guī)定?，F(xiàn)有教材中平面圖形分析及作圖方法中有關(guān)尺寸注法的部分內(nèi)容（定形尺寸、定位尺寸、尺寸基準）并入表l中的4.5組合體尺寸標注。

軸測圖的繪制方法增加拉伸法（見表l中的5.2）。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)與計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，三維CAD技術(shù)為機械制圖教學注入了新的活力。三維CAD時代正在快速走來，它使傳統(tǒng)設(shè)計與繪圖的思想、內(nèi)容與方法都發(fā)生了變化[7]?，F(xiàn)有教材有關(guān)軸測圖的繪制方法千篇一律地僅介紹坐標法和切割法，將三維建模中的拉伸法引入軸測圖的繪制，充分利用特征視圖，可便捷地繪制軸測圖，提高軸測圖的繪制速度。如根據(jù)圖l的三視圖繪制正等軸測圖，其傳統(tǒng)的繪圖步驟為：繪制基本體（圖2）、去除左上角三棱柱（圖3）、去除右下角四棱柱（圖4）（圖3和圖4繪圖順序無先后之分）。引入三維建模理念的拉伸法，先繪制特征視圖的軸測圖，再沿相應的軸測軸拉伸成實體即可。觀察圖1三個視圖，其特征視圖為主視圖。具體繪圖步驟為：繪制主視圖的軸測圖（圖5），沿軸測軸Y軸的負方向（因當前給制的平面為可見平面）拉伸一個寬度值（圖6）。

四、結(jié)語

本文遵照邏輯順序和心理順序?qū)ΜF(xiàn)有機械制圖教材內(nèi)容進行重構(gòu)，各主要知識點由淺人深、承前啟后依次呈現(xiàn)，理順了相關(guān)知識的邏輯關(guān)系，同時也符合認知規(guī)律。此外，機械專業(yè)圖（裝配圖和零件圖）教學內(nèi)容的重構(gòu)還充分考慮了工程實情，根據(jù)案例教學法設(shè)計教材內(nèi)容，有效加強了對學生解決工程實際問題的能力培養(yǎng)。除此之外，優(yōu)化現(xiàn)有機械制圖教材內(nèi)容，刪除相對陳舊的知識，增加引入新的知識，對其實施動態(tài)管理。經(jīng)重構(gòu)和優(yōu)化后的教材內(nèi)容更具科學性、嚴謹性及時代性。教材是學生進行學習、教師進行教學的主要依據(jù)。在整個教學的組織中，教材有著不可替代的重要地位。如何使我們的教材在培養(yǎng)人才的過程中發(fā)揮最大的作用，還有很多問題有待我們思考和探索，這是一項長期繁重的工作，同時也是一項需要經(jīng)常翻新的工作。筆者希望本文能拋磚引玉，喚起更多的教育工作者關(guān)注并思考研究機械制圖教材內(nèi)容的重構(gòu)與優(yōu)化，為后續(xù)出版更優(yōu)質(zhì)的機械制圖教材貢獻綿薄之力。

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[7]童秉樞，易素君，徐曉慧.工程圖學中引入三維幾何建模的情況綜述與思考[J].工程圖學學報，2005（4）：130.

[責任編輯：陳明]

[收稿時間] 2019-03-06

[作者簡介]蘇金英（1973-），女，湖南茶陵人，高級工程師，碩士，研究方向：圖學教育和機械設(shè)計。