探讨《机械制图》课程教学改革

陈 华

《机械制图》课程就是研究绘制和阅读机械图样的原理和方法的一门专业基础课程。在长年的教学实践中,笔者发现不少学生存在着理解和思维想象方面的差距,而毕业生参加工作后反馈的信息也表明,在校学习内容和实际生产需求存在着一些矛盾。因此,笔者在这里结合多年来的教学经验、毕业生反馈意见以及企业单位反馈意见,综合探讨《机械制图》课程教学改革。在此所提到的“教学改革”,主要包括教学内容的改革和教学方法的改革,使之更接近市场需要。

一、教学内容改革

1.调整、补充教学内容,适应生产需求

在实际生产中,计算机绘图越来越普及,《机械制图》课程的教学要满足能力培养的要求、适应社会的需要,在较短的时间内使学生掌握手工绘图的基本方法以及计算机绘图技能,就必须对教材内容进行调整、补充与更新。《机械制图》作为专业基础课程,它的主要目的和任务必须保留,如学习正投影的基本理论;掌握阅读机械图样的基本方法和绘制机械图样的基本规定;培养空间想象、思维能力以及严谨负责的工作作风和工作态度。同时应该及时补充一些新技术、新设备和新材料等方面的内容。以前对绘图工具的使用以及制图的标准要求较高,现在广泛采用计算机绘图,对字体、比例、标题栏、图线以及图样幅面等标准可以不再强调要求;常用的几何图形的画法,如等分线段、等分圆周、画椭圆、圆弧连接等手工绘图方法也可以只作基本了解;轴测投影由于计算机上的三维实体技术的出现也只作简单的介绍即可。而对于其他方面:投影作图的原理与方法,点、线、面的投影和特殊位置直线、平面的投影特性,基本体三视图和组合体的作图、尺寸标注的基本规定等是机械制图的基础,这些内容是一环扣一环,紧密联系在一起的,应该系统讲解、全面掌握。在机械制图的教学中,应尽量采用生产中的实际图样让学生进行绘图和读图的练习,使学生熟悉机件的表达方法及国标中的相应规定,将理论和实际紧密结合起来。零部件测绘的能力也要加强,学生在工作中会遇到很多机器设备的测绘,只有正确绘制出零部件的草图,才能顺利地完成零部件的工作图。

2.综合、完善有效课程,增强课程教学效益

《机械制图》教学以培养学生的识图能力和空间想象能力为主,绘图作为教学手段,而计算机绘图(AutoCAD、CAXA等绘图软件)就是企业需要的一种技能。但是,在当前《机械制图》与AutoCAD往往被当作两门独立的课程,机械专业老师讲授《机械制图》,计算机专业老师讲授AutoCAD,把这两门有关系的课程割裂开来,增加了学习课时,教学效果还差。要在短期内熟练掌握手工绘图与计算机绘图,就应该将《机械制图》与AutoCAD、CAXA等绘图软件结合在一起,作为一门课程进行讲授。为此提出“有效课程”的概念,即将原来分别开设的不同课程综合、完善为一门课程,打破课程的系统性、专业性,强调实用性、综合性,减轻学生的学习负担,增强课程的有效性。对学生来讲,AutoCAD可以看作是一种绘图工具,显示器可以看作是图板和图纸,鼠标和键盘可看作是铅笔、直尺和圆规,当然,AutoCAD里的工具还要比手工工具丰富得多了。在以往的教学实践中由于缺乏直观感受,学生的想像力得不到较好的开发。现在,制图的基本规范要求、基础理论知识可以融合在上机的训练中。例如,绘图的基本知识与AutoCAD绘图环境放在一起介绍;标题栏有样板文件可以调用;投影原理结合AutoCAD的基本绘图命令(含点、线、面、圆等)来介绍;视图可以用CAD三维造模;尺寸可以结合CAD中的尺寸标注样式的设置和尺寸标注命令的使用进行讲解;技术要求应结合表面粗糙度的块的属性设置和文字的输入进行讲授。这样既可以减少理论课的学时,又增加了教学的趣味性及实践性,有利于学生理解和掌握制图的基本理论,更好地将手工绘图和计算机绘图两种方法融合贯通,达到学以致用的目的,增强课程的教学效益。

3.观察、研究市场需求,提升教师专业素质

科学技术发展迅速,产品多样化,生产要求愈来愈高,各学科、各专业互相渗透的趋势日渐增强。专业基础课程的老师必须时刻关注本学科的最新发展,了解市场需要,学习新技术,研究新问题,提升自身专业素质,防止知识老化。要把制图课讲得生动形象,把抽象的理论变成直观的形象,让枯燥的条文变得有趣,除了有很好的口才和表达能力以外,还必须具有机械专业的相关知识,如金属工艺学、机械基础、机械原理、公差配合与技术测量等,这些知识与机械制图中零件结构、表面质量、加工方法、材料选择、技术要求、连接装配关系等密切相关。作为理论教师还应争取机会多参加生产实践,研究市场需求,掌握加工、装配和测量等方面的实际操作技能。只有具备这些知识和技能,才能在课堂上熟练地举出生产中的典型例子,让制图与实践结合起来。此外,由于计算机绘图的出现,制图课教师除了有较强的机械知识外,还必须有相当的计算机应用基础,并能灵活使用多种软件,如用PowerPoint、Flash制作课件,用CAD、CAXA、3DMAX制作模型或绘制图样等,以便于利用计算机辅助教学。

二、 教学方法改革

1.运用多媒体辅助教学,提高教学效果

《机械制图》是一门抽象难学的课程,特别对于那些空间想象能力较差的学生更是如此。制图学习需要有较强的空间思维能力,它是读图能力的基础。由于使用的教具、模型很有限,挂图又显得单调缺少立体感,无论老师怎样描述比划,有些学生就是想不出它的形状结构,因此传统的“黑板+粉笔”的教学方法虽然必不可少,但在培养这些学生的空间思维能力方面有一定的局限性。随着计算机在制图中的应用,对学生空间思维能力的培养就有较大的突破。运用多媒体技术辅助教学,可将传统教学方法中无法直接表达的教学重点和难点内容通过多媒体画面完整、清晰、直观地展现出来。如利用AutoCAD等软件具有的很强的三维实体造型功能,课前对复杂的形体作必要的编辑处理,课堂上随时调用,这比在黑板上画轴测图来得直观、快捷,可以大大提高教学效率。而制作一些教学课件来弥补教学模型的不足,对开发学生的思维想象能力和创造能力也有很大的帮助。《机械制图》课的核心章节是通过“投影理论”的教学和训练,来培养学生的空间想象能力以及看图与绘图的实际应用能力。初次接触这一学科的学生,由于空间概念还没有建立起来,往往会感到很困难。例如,讲“三视图的形成及投影规律”用常规的教学方法,很难让学生接受,而制作教学课件利用多媒体生动形象、具体直观的画面,能将“正投影”的投影原理和三视图的“看图方法”有机地结合并清楚地展现出来,同时,将三视图的“形成”及“展开”过程也生动直观地展示出来,使学生一目了然。在此投影图演示的基础上,教师只需因势利导地讲解和板书本节的“学习要点”,就能取得事半功倍的教学效果,普遍提高学生的学习效率。

同时在教学中还可以结合任务驱动法、行为导向法等多种教学方法,发挥学生的主观能动性,吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,增强教学效果。当然,除了课堂教学外,还应该带学生到工厂车间参观了解,增加对机器零件的感性认识,也有利于空间思维的培养。

2.注重学生的能力培养,利于学生就业

机械制图教学中,在要求学生掌握基本的绘图与读图技能的同时,还应重视对学生综合能力的培养,这将有助于他们在今后的工作中具有开拓性和创造性。一是培养形象思维能力。对于以具体形象思维为主要思维方式的初中生来说,制图知识领会的起点,就在于观察。只有让学生通过对三维空间体系向二维平面图形的发展、运行以及变化过程进行全面观察才能掌握投影规律,认识它们的特征。二是培养发散思维能力。发散性思维是培养学生空间想象能力的基础,也是创造性思维的重要组成部分。它是在给出条件及资料不充分的情况下,从多方面寻求答案的思维方法。三是培养求异质疑思维能力。制图中出现的习题大部分表现为把问题所提供的条件信息聚合起来,得出一个正确答案的过程。它具有明显的方向性和概括性,但容易造成思维定势,形成对思维的束缚。求异思维是可以同时从广度和深度上进行多思维活动,具有流畅、变通、独特的性质,是比较灵活的思维方式。四是培养直觉思维能力。爱因斯坦说过:“在科学创造中,真正可贵的因素是直觉。”直觉思维是创造性思维活跃的一种表现,它既是发明创造的先导,也是百思不解之后突然诞生的硕果。五是培养动态思维能力。空间想象力不仅是以过去感知过的、现实中存在的事物形象作为记忆的原材料的再重现,同时也是对已有表象进行有目的的加工、改造、抽象、概括的思维过程,直至反映出事物表象与内在联系的必然性和规律,最后确定某一创新的形象。这就说明,空间想象力愈强其创新能力相应增强,开拓成功的机会也更大。

3.重视制图教学实效性,密切联系实践

《机械制图》是机械、机电类专业的一门理论和实践性都较强的专业基础课,既是学生学习后续专业课程及进行实习的基础,也是车、钳、铆、焊等工种必考的应知考试内容,因此教学质量的好坏将直接影响到学生对后续专业课的学习、考试取证及就业后的工作质量。但从目前技工学校的《机械制图》课程教学现状看,并不是很乐观。对于初中毕业的技工学校学生,制图课是一门完全陌生的课程,他们没有接触过生产实践,缺乏应有的理论基础,部分学生对这门课程产生畏惧,缺少兴趣。为帮助学生对学习制图树立信心,教学中应坚持以能力为本位,着重技能训练,基础理论以够用为度,采取开放式教学,即教学过程不拘泥于固定格式,课堂模式也不是固定结构。可以根据当前形势,穿插进行社会发展、就业前景、行业机遇等方面的教育,感染学生;带领学生参观企业进行现场教学,了解零件图、装配图在生产中的作用,明确制图课程的重要性,加之制图课程逻辑思维少而形象思维多的课程特点,也容易被刚刚初中毕业的学生所接受,建立起学好此课的自信心和自觉性。还可以根据不同专业的需要,结合实习内容,讲授理论的侧重点各有不同,布置与实习过程中所加工零件相关的制图作业,提高学习积极性,也利于实习顺利进行。如模具制造专业,往往要在模具车间、钳工车间、车工车间(含普通车床、数控车床、数控铣床等)实习,操作各种机械加工设备,按照图纸要求,加工不同产品。因此,在制图教学中完全可以事先同实习老师进行沟通,了解实习计划,以学习零件图的读图及绘图方法为重点,结合产品技术要求及加工过程中所涉及到的金属材料、公差配合、机床加工工艺等各专业课程中的相关内容,理论和实践相结合,必然可以提高制图课程教学的实效性。

在《机械制图》课程教学实践中,笔者不断探索、总结,在教学内容和教学方法等方面进行了一些改革尝试:根据生产需求调整、补充教学内容,运用多媒体辅助教学,采取开放式教学密切联系实践,培养学生综合能力等等。从课堂教学效果、学生实习表现及毕业学生、企业单位的反馈意见来看,这些尝试已取得了初步成效,增强了学生的实践能力,提高了教学质量。但是还存在一些问题,如综合、完善有效课程需要学校从上到下各个部门、专业系统规划,开放式教学研究市场需求、密切联系实践等还可以更深入更全面地开展。总之,希望经过持续地研究、实践,能更好地达到《机械制图》课程教学改革的目标,即适应生产需求,培养学生综合能力,提高教学效益。

(作者单位:广东省肇庆市第二技工学校)