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《機械制圖》課程教學思考及改進措施淺析①

2014-10-21 20:16李成
中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊 2014年10期
關(guān)鍵詞:教學改進車輛工程機械制圖

李成

摘 要:《機械制圖》是機械、車輛等專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,該課程較為抽象,對學生的空間想象能力、形體分析能力以及邏輯思維能力等方面提出了較高的要求,歷來為大學新生較為畏懼的課程之一。結(jié)合作者近年來的教學實踐,本文總結(jié)了《機械制圖》的課程特點,并具體提出了六條教學改進措施,供專業(yè)教學同仁討論和參考,以期激發(fā)學生的學習興趣,提高課程教學效果。

關(guān)鍵詞:機械制圖 車輛工程 機械工程 教學改進

中圖分類號:G4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)04(a)-0050-02

《機械制圖》課程是機械、車輛等專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,目前一般設(shè)置99課時,5.5學分[1]。該課程主要內(nèi)容包括畫法幾何學、機械制圖基礎(chǔ)、零件圖與裝配圖、計算機輔助繪圖等幾大部分,教學內(nèi)容較為抽象,對學生的空間想象能力、形體分析能力以及邏輯思維能力等方面提出了較高的要求,歷來為大學新生帶有畏難情緒的課程之一。該門課程主要的教學任務(wù)包括:(1)學習投影法(主要是正投影法)的基本理論及其應(yīng)用;(2)培養(yǎng)空間形體的圖示表達能力;(3)培養(yǎng)繪制和閱讀機械圖樣及其它工程圖樣的基本能力;(4)培養(yǎng)空間幾何問題的圖解能力;(5)培養(yǎng)空間想象能力、形象思維能力和空間分析能力;(6)培養(yǎng)計算機繪圖的應(yīng)用能力。同時,要求在學習過程中逐步建立產(chǎn)品信息概念、設(shè)計構(gòu)形概念和工程規(guī)范概念,隨著后續(xù)課程的學習以及實踐經(jīng)驗的累積,逐漸培養(yǎng)設(shè)計與繪制生產(chǎn)圖樣的能力。

《機械制圖》是工程類專業(yè)極為重要的基礎(chǔ)課,也是《機械原理》《機械設(shè)計》《車輛構(gòu)造原理》《計算機輔助工程設(shè)計》等一系列后續(xù)課程的必要基礎(chǔ)和前提,因此可以說,欲學機械車輛類專業(yè),必先入門機械制圖??紤]到教學對象為大一新生,為了培養(yǎng)新生的學習信心和興趣,在學生剛進入大學即從源頭上排除消極和畏難情緒,該課程就愈加顯得極為關(guān)鍵和重要。

1 課程特點及教學思想

《機械制圖》課程主要涉及圖示法與圖解法兩類基本思想,前者主要研究在平面上圖示空間幾何元素(比如點、線、面)和物體的原理與方法,后者則主要研究在平面上圖解空間幾何問題(比如定位、度量、軌跡等)的原理和方法。一般來說,該課程的教學工作中要特別注意如下幾點[2~4]:

(1)在本課程的理論基礎(chǔ)部分即畫法幾何學的教學過程中,應(yīng)該把基本概念和基本原理分析透徹,讓學生學會融會貫通,這樣才能靈活地運用這些概念、原理以及相應(yīng)的方法進行解題和作圖。

(2)為了培養(yǎng)學生的空間形體的圖示表達能力,必須對物體進行幾何分析和形體分析,并掌握它們在各種相對位置時的圖示特點。教學中要不斷深化對空間形體與平面圖形之間關(guān)系的認識,從而逐步提高圖示物體的能力。

(3)為了培養(yǎng)學生的空間幾何問題的圖解能力,教學中強調(diào)根據(jù)已知條件,進行空間幾何分析,明確解題思路,提出解題方法和步驟,再進行作圖。有的習題有多種解法,要引導(dǎo)和培養(yǎng)學生選擇其中比較簡潔的方法進行作圖解答。

(4)繪圖和讀圖能力的培養(yǎng)必須通過一系列的繪圖與讀圖實踐,在實踐教學中讓學生逐步掌握繪圖與讀圖的方法,以及熟悉若干必要的國家制圖標準和相關(guān)技術(shù)標準。

(5)在培養(yǎng)計算機繪圖的應(yīng)用能力時,要注意加強上機實踐,這樣才能逐步地掌握繪圖軟件的應(yīng)用和操作技能,不斷提高應(yīng)用計算機繪圖的熟練程度。

(6)教學中要培養(yǎng)學生的自學能力。在自學中要循序漸進和抓住重點,把基本概念、基本理論和基本知識掌握好,然后深入理解有關(guān)理論內(nèi)容和擴展知識面。

(7)鑒于圖樣在工程技術(shù)中的重要作用,工程技術(shù)人員不能畫錯和看錯圖樣,否則將會造成重大損失,因此在教學中要特別強調(diào)和培養(yǎng)學生的耐心細致的工作作風,樹立嚴肅認真、一絲不茍的學習態(tài)度。

2 課程教學改進措施

本課程教學過程中應(yīng)避免如下問題。比如,重視畫法幾何學而輕視零件圖與裝配圖的教學;重視繪圖的大量練習而輕視讀圖能力的培養(yǎng)鍛煉;只顧教學內(nèi)容的進行,填鴨式教學讓部分同學更加感覺本課程的枯燥性,等等。作者經(jīng)過若干學期的《機械制圖》教學工作,總結(jié)了一些心得體會,并做了一些教學方法上的思考,旨在能夠更好地促進課程的教學效果,現(xiàn)分述如下。

2.1 進行模型結(jié)合圖片教學方法

空間想象能力不足,是很多學生學不好本課程的重要原因之一。在這里援引2011級某車輛專業(yè)學生的一句話:“我實在是想不出來,想破頭也想不出來”,該生針對的是畫法幾何學中的“兩曲面立體相交”的習題。事實上,不僅是畫法幾何學,其它的還包括組合體視圖、零件圖、裝配圖等重要的教學內(nèi)容中,都對空間想象能力提出了很高要求。比如,根據(jù)零件的某兩個視圖,想象零件的組成與形狀,然后畫出第三個視圖(這里還可以要求用剖視圖等其它表達方法),這是教學中一類常見的訓(xùn)練習題,卻往往讓不少學生難以精準解答出來。從學生們所補畫的第三視圖來看,他們腦海里想象的零件,要么多一點要么少一點,此時如果教師完全憑借語言表達引導(dǎo)他們想象,效果往往并不是非常理想。有些時候,教師反復(fù)分析和描述之后,部分同學還是一臉茫然,不知該零件究竟為何物。在此,作者計劃采用模型教學,亦即對于常見的模型和習題中的重點類型,購置一部分實體模型,比如軸承座、渦輪軸、滑動軸承、擺線轉(zhuǎn)子泵、減速箱等,在教學和練習的過程中,可以展示模型,讓學生看起來更直觀。模型是可拆裝的,隨時可打開模型,讓學生認清內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而更好地理解繪圖中(特別是剖視圖和斷面圖)為何有某些想不清的線條或剖面等,從而真正做到恍然大悟,印象深刻。

2.2 進行比較性教學方法

《機械制圖》課程的習題量較大,有配套的近200頁的習題集,同時必要的練習也是真正學好和掌握該門課的必需途徑,因此,教師在每次課后都會布置一定數(shù)量的作業(yè)。通過檢查和批改學生作業(yè),作者發(fā)現(xiàn)里面的錯誤五花八門,讓人眼花繚亂。因此,在最近一個學期的教學工作中,作者初步摸索了比較性教學法,亦即把若干種錯誤的作圖與正確圖形一一對比,帶動學生去發(fā)現(xiàn)其中的不同點,并解釋錯在何處。以“零件的連接”一章中的螺紋緊固件連接畫法為例,螺紋緊固件連接包括螺栓連接、雙頭螺柱連接及螺釘連接等,該部分一直是教學中的重點與難點,由于線條較多,再加上若干規(guī)定畫法,學生的作圖往往錯誤較多。經(jīng)過思考和精心準備,作者把五六類典型的錯誤畫法總結(jié)下來,然后一一拿出來讓學生自己挑錯,再與正確畫法在同一張PPT上直接左右對比,通過討論、分析與對比,極大地加深了學生的印象,同時也增加了師生互動,活躍了課堂氣氛,提高了教學效果。該方法將在作者以后的教學工作中繼續(xù)實施貫徹和摸索總結(jié)。

2.3 嘗試動態(tài)演示解題過程教學法

如上所述,習題的練習和講解是本課程的重要內(nèi)容之一,通過練習及時發(fā)現(xiàn)學生對基本概念及作圖技巧上存在的問題,然后予以分析講解和糾正,達到學以致用的目的。以往教學中,作者往往是通過在黑板上邊講邊畫圖的方式,使用采購的大型手工作圖工具,在黑板上講一步畫一步。這種方法,對于簡單的習題效果很不錯,學生也普遍反映很好。然而,有些題目較為復(fù)雜,需要的步驟較多,需要畫的線面也多,即便是原題目用白粉筆,解題畫圖用彩色粉筆,到最后也會覺得稍顯繁亂,有些學生思路較慢,作圖講解完成之后,會過來問教師第二步是怎么做的。這是一個困難的問題,因為想回到第二步,除非把第二步之后所作的所有線條全部去掉,這對于手工在黑板上作的圖形來說,幾何是不可能的。因此,作者在思考,同時也正在做這方面的前期工作,即每道習題都通過計算機繪制動態(tài)解題過程,每一步都可以通過鼠標或鍵盤控制前進或返回。這種方法的好處有兩點:(1)可以解決前述問題,即可以隨時返回過來看上面作過的步驟;(2)節(jié)省了現(xiàn)場黑板作圖的時間,把更多的時間用來引導(dǎo)分析和互動上;(3)若有學生課堂沒聽懂,還可以把文件拷貝回去再仔細觀摩和研究。

2.4 進行附注解題步驟的教學方法

根據(jù)本課程的特點,不僅要求學生有一定的空間想象和空間分析能力,還需要較好的邏輯思維能力。將教學內(nèi)容中的重點方法和技巧貫徹應(yīng)用到解題中,需要做到思路清晰,第一步要畫什么,第二步要做什么,第三步第四步等等要畫出哪些部分,必須有條有理。如果這個過程中的任意兩個步驟顛倒,整個問題可能是無法正確解答,此時學生在畫圖中自己也會覺得思路完全混亂,只能憑感覺隨便畫幾個線面。在講解例題和習題的過程中,作者每次都要強調(diào)每個步驟的具體明確的目的,并把關(guān)鍵步驟寫在圖形旁邊。然而,一些學生只注意當時聽的認真,把圖形也跟著完全正確畫好了,卻不注意把關(guān)鍵的解題步驟給也一起附注在題目旁邊。由此造成的一個后果是,過了一段時間,等到學生拿過來復(fù)習的時候,都忘記了有些題目是如何畫出來的。作者下一步需要跟學生強調(diào),解題步驟就是整個思路和方法的直接體現(xiàn),要求除了畫出正確圖形之外,必須另外附注畫圖步驟。這樣一來,可以盡可能讓學生做到知其然,也知其所以然,在這個過程中鍛煉而來的細致條理的習慣,未來也許能在工程應(yīng)用中起到一定的作用。

2.5 讀圖與繪圖同等重要式教學方法

現(xiàn)階段教學中,不管是教材編寫,還是網(wǎng)上流傳的知名課件,都有一個共同特點,那就是繪圖方面占的比例遠大于讀圖方面,這一點無論從教材篇幅還是習題集類型都能略見一斑。事實上,作者認為,繪圖固然重要,讀圖同樣關(guān)鍵。我們培養(yǎng)的是未來的工程技術(shù)界的專業(yè)人才,未來畫圖機會可能確實不少,但讀圖機會應(yīng)該更多。無論是機械制圖,還是車輛圖樣,面對一副完整的零件圖或裝配圖,學生應(yīng)該具備基本的讀圖能力,并進一步發(fā)揮想象,明白該圖形的形狀結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求及基本參數(shù)等。圖樣與語言、文字一樣,是工程技術(shù)人員表達和交流思想的主要途徑,因此,作者認為應(yīng)該格外重視培養(yǎng)學生的看圖讀圖的能力。在教學過程中,作者未來要更加重視看三視圖、看零件圖、看裝配圖、由裝配圖畫零件圖等方面的方法和能力培養(yǎng),力爭讓學生在《機械制圖》課程上全面發(fā)展。

2.6 結(jié)合計算機繪圖輔助分析和教學

堅持把計算機繪圖與手工制圖相結(jié)合,強調(diào)計算機繪圖在工作中的重要性,淡化畫法幾何學中過偏過難的思路方法和習題,把有限的教學課時更多地用于零件圖與裝配圖的畫圖和看圖訓(xùn)練中來,特別是結(jié)合AutoCAD進行繪圖讀圖的分析和教學。當然,對于畫法幾何學的基本內(nèi)容,必須確保教學課時和教學效果,因為畫法幾何是后續(xù)制圖的基礎(chǔ),只是在畫法幾何的教學過程中,不必拘泥于個別難題,事實證明,這類題目即使花了相當大的精力去講解,收效也不佳。不能為了做題而做題,畫法幾何學的核心思想,是一整套清晰的分析思路及空間想象能力訓(xùn)練,一切都要圍繞該目標展開。通過強化基本概念和常用技巧,引入適當?shù)某R?guī)難度題目進行訓(xùn)練,鞏固所學知識。教學過程中重點強調(diào)工程的概念,在零件圖和裝配圖中所畫的一切圖形,都有其工程原型。同時培養(yǎng)學生耐心細致的態(tài)度,強調(diào)這是本課程必須具備的學習態(tài)度,讓學生感覺這門略顯枯燥的課程不那么乏味,只有通過流利準確的語言表達及課堂的師生互動氛圍,逐步培養(yǎng)學生的學習興趣,所謂的樂趣,都蘊藏在思考和作圖中,以及經(jīng)過鍛煉空間思考和分析能力而解決問題的快樂成就感。

3 結(jié)語

本文分析了《機械制圖》的課程特點,強調(diào)了其在相關(guān)專業(yè)中的重要性,并初步探討了課程教學思想及方法改進,以促進教學效果的提高。在上述方案計劃中,落實起來既需要一定的經(jīng)費支持,比如購置組合體或零件的模型等,也需要相當?shù)臅r間和精力,比如制備比較性教學、動態(tài)演示解題過程等課件材料。此外,還需要較多的耐心,通過反復(fù)引導(dǎo),鼓勵學生排除畏難情緒,爭取把課堂教學做到互動性、實踐性、趣味性相結(jié)合,為學生將來從事工程類工作打好基礎(chǔ)。總之,通過任課教師的努力,這門看似困難和枯燥的課程必將會在教學效果上更上一層樓。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部高等教育司. 普通高等學校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹[M].北京:高等教育出版社,1998.

[2] 大連理工大學工程畫教研室.畫法幾何學[M].7版.北京:高等教育出版社,2011.

[3] 大連理工大學工程畫教研室.機械制圖[M].6版.北京:高等教育出版社,2007.

[4] 朱輝,單鴻波,曹桄,等.畫法幾何及工程制圖[M].7版.上海:上海科學技術(shù)出版社,2013.

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