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【摘 要】建立了课程各部分内容和教学方法的对应关系,并且利用动画、实物和计算机绘图软件辅助教学.通过增大课外习题量、加强草图绘制和机械零件测绘等措施,来形成工程应用能力.为了控制教学质量,建立了量化的教学质量观测点.
【关 键 词】机械制图教学方法CAD工程应用能力观测点
在机械类系列课程中,机械制图作为先修的技术基础课,担负培养学生的图形表达和理解能力的作用.同时对后续的课程学习和实践起着重要的技术基础作用.受课时限制,传统教学法中,练习量和工程实践不够,导致许多内容停留在知识层次,没有成为一种能力.制图工程应用能力的形成除了形象思维能力的培养外,大量工程实践是最有效的方法.通过多年教学实践,我们对相关内容和所采用的教学方法进行梳理和优化,强化实践环节,利用计算机辅助教学等手段,对课后的尺规作图量,零件测绘量提出明确要求.
1课程改革总体构思
根据教育部2004年颁发的“普通高等学校工程图学课程教学基本要求”和社会对人才的要求及多年教学实践经验总结[1].对课程中的投影理论、制图标准、表达方法、机械图和成图技法五个部分在工程应用能力形成过程的作用和规律进行梳理分析,形成不同的教学策略和方法.重点在下列几个方面进行教学改革试验.
（1）建立课程各部分内容和教学方法的对应关系.
（2）充分利用动画、实物和计算机绘图软件辅助教学.
（3）加强与工程实际结合的草图绘制和机械零件测绘等环节,增大课外习题量.
（4）建立把知识上升为能力的质量控制观测点.
2建立课程内容与方法的对应关系
在分析各章节重点难点的基础上,根据认识和能力形成规律性,采用恰当的教学方法.
2.1投影理论部分
该部分内容涉及点、直线、平面的投影和投影变换.教学中利用课件动画演示作图过程提高效率.特别是把这部分内容和AutoCAD结合,通过教学过程中的交叉使用,使学生熟悉AutoCAD的作图环境及相关作图命令.
2.2表达方法部分
该部分内容涉及基本立体投影、立体表面交线、组合体构形与表达和如何看组合体的视图.对于基本立体采用教具模型辅助教学,增强学生的空间立体感.对于组合体,整体采用形体分析法,局部采用线面分析法.重点监控学生手动绘制轴测图和由两视图补画第三视图掌握情况.教学中利用三维绘图软件绘制习题集中补画第三视图的组合体三维图,让学生练习后进行对比,逐步形成空间想象力.
2.3制图标准部分
《技术制图》和《机械制图》国家标准贯穿全过程.2009年国家颁布了19项新标准,1984版国标大部分已被替代.在工程应用能力形成过程中,使学生养成遵守国家标准的习惯是非常重要的.同时让其懂得标准的掌握是需要多次重复应用才能完成,且工作中仍然需要经常查阅.对于图幅、格式、比例、图线等的学习以放在尺规绘图实践中效果更好.机件表达方法是工程应用最多的部分,其视图、剖视图、断面图等图家标准都有统一规定,应使学生通过大量实践掌握其诸多规定.对于机械图标注部分,应重点关注GB/T131-2006和GB/T1182-2008.特别是表面结构的表示法中的新概念、新代号、新注法和新解释[2],几何公差标注中的新分类和基准符号的改变[3].尤其以综合示例的方法教学效率高效果好.
2.4零件图和装配图
零件图和装配图是应用能力体现的终端,教学中应充分利用AutoCAD及其它三维造型软件辅助.通过轴套类、类、叉架类和箱体类典型零件的学习来学习零件图是有效的方法,让学生通过模仿和实践,掌握视图选择、尺寸标注、各种表达方式的使用、极限与配合、几何公差和表面结构等知识点.建议这部分理论课时和实践课时采用1比3的比例,同时加大课后练习量,实现量变到质变的飞跃.最后通过零件测绘实践形成工程实际应用能力.对于装配图,可先让学生模仿教材上的装配图画一遍,然后教师再对装配图的内容和表达方法进行讲解,最后在拼画和拆画装配图.由于零件图和装配图要涉及工艺结构、互换性、尺寸链和后续的专业课程,应明确机械制图课程在整个课程体系中的地位和作用,注意与课程设计和毕业设计环节结合,形成应用能力.
3利用动画、实物和计算机绘图软件辅助教学
3.1利用动画和实物辅助教学
传统教学方法中常利用课件和模型辅助教学,实践证明是有效的,但在课件中加入动画演示作图过程,可提高授课效率.对画法几何部分,在例题讲解中动画可重复演示,学生课后也可观看复习.在剖视图、断面图和装配图的讲解中,也会大大提高讲课效率.在工程应用能力的形成过程中,实物辅助教学是最直接有效的,通过一定量的实际零件的测绘训练实践,绝大多数学生都能掌握制图和识图的技能.
3.2利用计算机绘图软件辅助教学
现有课程设置中,机械制图和二维制图软件AutoCAD及三维造型的SolidWorks软件是分开设置教学的,这往往会增加课时且效果不好.可把AutoCAD和机械制图交叉同步教学,在机械制图教学中,利用AutoCAD的3D功能进行立体、相贯线和组合体等辅助教学,利用三维动态观察等提高学生空间想象力.机械制图教材以简单形体（基本形体和扫描体）为体素,通过并、交、差集合构形,采用组合体构造树或构造式来描述组合体构形,提高了描述形体的严密性,也与计算机实体造型的描述方法一致[4].在AutoCAD教学中,逐条讲解菜单、工具栏、对话框和相关操作的教法效果不好,而让学生多次重复模仿画具有一定复杂程度的零件图,对学生快速掌握AutoCAD的相关命令是有效的教学方法.同时应突出难点,如图形编辑中的修剪,精确绘制中的对象捕捉、图形标注中的几何公差标注和三维实体造型中的形体的布尔运算与剖切[5].三维造型软件SolidWorks,应安排在机械制图课程后,但教师可利用其创建零件,生成曲线曲面,由零部件生成装配体等功能辅助机械制图的教学.4加强草图绘制和机械零件测绘等环节
选择结构具有典型特征的实际零件,让学生首先利用测绘工具测量零件并绘制草图,练习视图选取,斜视图、局部视图、剖视图和断面图等表达方法的使用,包括尺寸标注、几何公差、表面结构等,然后让零件和学生分离,再利用尺规作图或AutoCAD作图.重点训练学生一次完成整个测绘的能力.尽管开始时,通常会出现许多漏点或错误,但多次训练后,大多数学生都能很好掌握此项技能.这对训练学生工程应用能力非常有效.
5建立把知识上升为能力的质量控制观测点
为了稳定教学质量,规范教学环节,必须建立把知识上升为能力的质量控制观测点.我们在整个课程教学环节中建立了三个质量控制观测点：（1）投影理论部分,以画法几何作业和期末考试作为观测点.（2）制图标准、表达方法和机械图部分,以完成10张零件图的绘制作为观测点.其中,5张要求用AutoCAD作图.并把由两视图补画第三视图5张、螺栓与螺钉连接画法2张、直齿圆柱齿轮参数与画法1张作为过渡观测点.（3）装配图质量控制观测点,要求模仿画1张、由零件图拼画装配图1张、由装配图拆画零件图1套.
6结语
通过教学改革实践证明：
（1）传统尺规作图教学仍然有效,但利用动画、实物、AutoCAD和三维造型软件辅助教学,对增加学生空间想象力、提高效率和教学效果是非常好的手段.
（2）对于机械制图课程中不同内容应采用不同的教学手段和方法.
（3）加大工程实践练习是培养学生工程应用能力的有效途径.
（4）建立量化的质量观测点,是确保教学质量和管理优化的好方法.
总之,教学过程是一个动态过程,工程能力的形成也是一个具有规律性的过程.随着工程设计由二维向三维实体设计方向的发展,机械制图的课程教学也应不断改革,以适应工程设计的需要.