中日机械制图教材的比较及对教学改革的启示

2010-07-07胡清泥

图学学报 2010年4期

舒宏，胡清泥，高菲

（大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116024）

在国际化大趋势背景下，越来越多的大学引进机械制图课程的国外原版教材，鼓励教师开展双语教学，并把它作为教学改革的一项重要举措。国外优秀教材具有学术水平高、内容新、实用性、实效性强，教材的涵盖面广泛等特点[1-2]，目前国内许多大学已开展了机械制图中英双语教学，引进与改编的制图教材均为英文版的教材。近年来，国内学者在中英机械制图及图学教材的改编、比较分析及其对我国图学教育改革和精品课程建设的启示等方面做了许多有益的工作[2-4]。然而，在对日语教材的相关研究方面，虽然方沛伦等对两国画法几何教材进行了比较研究[5]，李迎春等介绍了日本冈山大学工程图学的教学情况[6]，但总体而言，目前在对中日两国的机械制图课程的教材及教学活动等相关方面的比较分析的研究还较少。面对中日两国学术交流频繁和国内拥有大批日资生产型企业的现实，对日本机械制图课程教材教学的比较研究和分析对于我国的人才培养具有重要的现实意义。

本文从机械制图教学改革新理念与双语教学有机结合的角度，对中日两国制图教材、教师以及课程设置等方面进行比较分析与思考，目的在于使其能对机械制图课程的教材建设、教学改革、双语教学等环节起到启发和促进作用。

1 教材特点及内容比较

1.1 教材总体特点的比较

由于两国国情、教学体系、教育背景的不同，两国的教材在内容上、形式上有着较大的不同。国内不同学校编著的制图教材基本上反映了教学大纲的知识系统的逻辑性、学科体系的基本原理，有固定的结构框架[2]。教材的广度和深度虽各自有不同的侧重点，但总体上各教材之间重叠内容较多。由于国内教材的宗旨是培养学生画图与读图能力，因此教材各章节内容详细，知识点梳理清晰，理论性、概念性的内容偏多，实际应用性的内容不足，缺乏将制图知识与机械设计融合的内容。教材配套有习题集，其题量较大，图形偏复杂。

与我国相比，日本教材比较注重应用性、广泛性和时代性。以大西清编著的《标准制图法》[7]一书为例，自出版以来至今已达到近160次印刷发行，具有相当的权威性和时代性。教材内容结构紧凑、篇幅精炼，对理论性知识的阐述相对较少，而比较重视制图课程与机械加工、机械设计等的融合和关联。制图教材中采用的图例通常简单易读，力求学生熟练掌握国家标准规定的表达方法；另外，教材大多没有配套的习题集，通常是在教材各章节末尾安排有数量不多的练习，难度上不及国内非机类课程的难度。

1.2 教材结构的比较

笔者在参阅中日两国制图教材的基础上，以大连理工大学工程图学教研室编写的《机械制图》（第六版）（2007年7月出版，“十一五”国家级规划教材）教材[8]和日本早稻田大学林洋次等编写的《最新機械製図》（2006年3月出版）教材[9]为例，就机械类专业的机械制图教材在内容编排、篇幅、涵盖面、侧重点等几个方面进行对比，如表1所示。

表1 机械类制图教材内容构成对比

从表1可以看出，我国教材总篇幅约为53.4万字，采用571个图例；日方教材总篇幅约为42.5万字，采用400个图例。双方教材的编排顺序大致相同，基本上是按照制图基础、机件的图样画法、零件图、装配图的顺序进行编排的。我国教材的章节划分更为细致，将组合体、轴测图、零件图、标准件与常用件和装配图划分为各自独立大章节。日方的教材没有组合体、零件图章节，零件图的内容分别安排在机件的图样画法、标准件与常用件等章节中介绍，装配图安排在简单机械设计一章讲解；引入与机械相关工程图、英日专业词汇索引的章节；机件的图样画法与标准件与常用件为教材的重要章节，篇幅为25.3万字，图例268个，即占全书内容的一半多。

在制图教学过程中引入计算机绘图内容已成为共识。国内教材借鉴欧美模式，将反映现代制图技术的计算机绘图作为一个重要内容加以介绍，字数为10.2万字，图例接近200个，即占全书内容的五分之一。与此相对应的是，许多日本大学往往将机械制图与计算机绘图作为两门课程来讲授，因此，日本机械制图教材只是对计算机绘图的发展和应用情况进行简单介绍，并非计算机绘图软件的操作介绍，仅有约2.6万字的篇幅。

通过对比两国教材的结构体系，可以看出各自内容编写的侧重点不甚相同。我国教材注重形体、零部件的画图与读图训练，强调传统的机械制图知识与现代计算机技术结合的交叉训练；日方教材则着眼于传统的机械制图本身的技能训练，更注重与实际设计、应用相联系，扩大机械相关知识的学习。

1.3 教材各章节内容的比较

两国机械制图教材各章节的详细内容如表2所示。由表2可以看出，我国教材知识点梳理、归纳分类细致清晰，与图学相关联的理论性内容较多。整个教材由制图的基本知识到装配图内容，突出了培养“画”与“读”技能的指导思想。教材与计算机技术紧密结合，对 AutoCAD、Inventor等CAD制图软件做了详尽的介绍，在各章节尾配有针对性CAD绘图练习实例，并有大量三维造型图例。应当说作为教材内容详细全面，可读性、易读性较好。但是，从制图教学的实践性、应用性的教学特点来看，单纯地教会学生“画”与“读”是不够的。教材中与实际关系紧密的零件图、装配图章节，虽然图例很多，但与所举图例相关联实践性方面的内容不足，这就使教材带有重理论轻实践的色彩，因此这些章节内容上没有从“画”与“读”的基本层面提升到机械设计更高的层面。

表2 机械类制图教材内容比较

与此相比，日本的教材语言简练、结构紧凑。其信息量广、实用性强、与机械关联知识融合较好是它最大的亮点。从制图的基础到简单机械设计、从标准件常用件到机械相关工程图、索引等内容都充分体现了这三方面的特点。标准件与常用件章节中，除国内教材介绍的零件外还包括了联轴节与离合器、滑动轴承、皮带轮、管接头及阀门等零件。简单机械设计章节将机械的一系列制图训练过程与机械设计联系到一起，体现了培养设计制图而非单纯制图技能的指导思想。除此之外，机械相关工程图、日英文索引等部分使得机械制图关联知识得以延伸拓展。教材对零部件的详细画法上的介绍不多，没有读图训练的内容，这与我们的教材有着明显的区别。由全书内容编排可以看出日方教材重视实用性、知识广泛性和国际交流性的特点。

1.4 典型章节的比较

现以装配图一章为例，对两国教材的教学侧重点进行比较分析。

在内容划分上，我国教材分为装配图的内容、图样画法、尺寸标注与技术要求、零件序号和明细栏标题栏、构型设计的合理性、部件测绘、画装配图的方法和步骤、读装配图的方法和步骤、拆画零件图9个部分组成。日本的教材分为设计制图的要点、测绘与制图、机械的设计与制图3个部分组成。设计制图的要点包含设计流程、设计制图的注意点、设计过程中与加工工艺相关联的结构特点等内容。

在内容讲解上，我国教材中主要配置球阀、转子油泵、减速器、立式柱塞泵、卧式柱塞泵等多个部件的装配图，分布于9个小章节当中。除球阀、立式柱塞泵有工作原理的说明外，其他例举的部件只有图例，针对所举图例的机械整体认知的内容很少。日本教材在本章中以虎钳、齿轮泵、伸缩式螺纹起重器、减速器、手动卷扬机为例展开，每一种机器部件均配有轴测图、工作原理、使用场合、装配图、零件图介绍，在此基础上进行零件拆卸、测绘、制图，然后零件的设计、组装、装配图等一系列训练。把由零件到机械、再由机械到零件的制图学习与机械设计联系到一起，整体内容充实。日本教材在编写上，仅基于所介绍的部件展开，并且课后的绘图训练也是以此作为基础进行的，体现了以机器部件为中心的知识体系，内容的连贯性和完整性较好。

通过上述比较可知，两国教材均是不同国情、不同教育体制和不同课程设置下的培养目标的反映。我们不能简单地断定日本教材就比我们的教材更好、更实用。国内教材编著者侧重对于学生读画图的培养训练，注重知识划分的条理性，讲求内容的细致性。但与实践联系的内容、激励学生创造性思维的内容略显不足。日本教材实践应用性的内容多，注重学科间的关联以及扩大学生的知识面。强调国标规定画法的贯彻执行，重视手工绘图基础能力训练。但由于对读图、形体表达等基本知识阐述少，学生通过教材学习掌握读图基本方法的训练等显然不够充分；虽然留给学生一定的想象力与创造力的发展空间，但是对于后续的机械设计是否有益值得商议。

2 教学环节的特点比较

教学过程是学生在教师的指导下，按照专业课程体系进行的一种认知过程。教学活动中除教材外，还包括了教师、学生以及课程体系设置等诸多因素。以下从教师、课程设置两个方面分析两国机械制图教学活动各个环节的特点。

2.1 教师的特点

机械制图教学不仅包含画图、读图等一系列制图本身的内容，还包含了互换性、零件设计、金属材料学、加工工艺学等诸多学科内容，涉及到方案、强度、结构等与设计相关的专业知识。这就要求制图教师具有丰富的教学经验的同时还必须有深厚的专业知识、广博的知识面和丰富的实际经验。

近年来，国内制图教师队伍不断向年轻化、高学历化方向发展，35岁以下的教师占36%，博士及在职博士占21%，推动了工程图学教育与计算机图形学科研的结合与发展。但总体来看，68%的制图教师的教学活动单一，只担任制图类课程的教学[10]；教师队伍的知识结构较为单一，实际设计经验缺乏、科研工作经历不足，大多的教学科研工作也仅仅局限于CAI的制作、教材、习题集的编写等方面。制图教学的模式通常借助于多媒体课件的课堂教学与课后辅导相结合，虽然在内容上增加了CAD绘图部分内容，由于实践性教学内容、教学活动的缺乏，仍然摆脱不了单纯意义上的“制图”的培养模式。教学、辅导、作业的教学工作量较大，科研能力有待提高是目前大部分制图教师的现状。

日本各大学的制图教师通常由机械设计、金工、机械制造等专业课教师担任。大多制图教师有与企业合作开发的实际应用课题，或有自己的研究方向研究室。由于具有深厚的专业知识和丰富的实践经验，加之对于后续相关课程了解，因此能够在教学过程中不孤立地讲授制图知识，能适时地将自己的研究成果、企业合作开发成果等内容穿插在教学中。将制图教学有效地与设计知识、实际应用紧密联系在一起，力求传授适应于实际生产制造的设计图纸的所有信息。教师根据所要讲授的内容，结合相关的设计、加工工艺、材料等知识，对教材内容进行补充说明，以复印页的形式课前发给学生。授课常常在绘图室进行。因此，每一位教师的教学内容各具特点，而非千人一面。

2.2 课程设置特点

机械制图课程涉及了许多相关课程的内容，因此制图课程在整个培养体系中设置的位置、学时也决定了机械类学生对于这一基本技能的掌握程度。

我国机械类制图课的设置仅仅是将它作为一门课程，大多开设在第 2、3学期，而与机械相关的课程安排在制图课程之后进行。由于授课对象缺乏相应的实践环节，缺乏相应的知识储备及对零部件感性认识，因此制图课程中实践环节上的教学效果不太理想。另外从机械制图课程结束到课程设计、毕业设计，其间少有制图的学习与训练，这就势必造成知识链、记忆链的断裂，使得专业知识学习的连续性、系统性和完整性受到影响。常常是课程设计、毕业设计时学生对所学的制图内容大多已遗忘，出现高年级反而不会画图的现象。

日本的教育非常注重培养学生的动手能力和实际技能的掌握。日本各大学的机械制图课程从教材内容安排、课堂教学形式到学时设置，始终将培养制图、设计的能力放在教学的首位。在整个教学体系的通盘考虑下，将制图课程通常分为基础制图、设计制图和CAD制图三部分。在制图课程之前先进行机械工程入门课程的学习、金工实习，从而使学生对机械加工方法、工艺结构等实际应用知识有初步的掌握，为后续专业课程的学习打下了一定的基础。在课程设置上将制图课程贯穿于整个学习期间，从而保证学生的绘图训练不间断，绘图技能不断得以提高。因此在整体课程设置上达到培养效果更优、教育实效更好的效果。

3 对教学的启发意义

以上的比较分析对我国制图教学改革、教材建设、双语教学的实践以及制图教师综合素质养成等教学环节中的诸多方面的教育改革具有一定的启发意义。

（1）对教材内容结构的启发意义。不论是手工绘图还是计算机绘图，基本功训练与设计理念的传输是教学环节的重要内容。因此，在教材上应尽量减少理论性的叙述，适当减少详细画法上的篇幅，增加实践环节和应用性的内容，即在降低内容的深度，扩大内容的广度上下功夫。

（2）对教学方法的启发意义。制图教学的特点是重在实践与应用。机械制图教师在注意提高自身的专业素质的同时，还应当注重启发式教学，适时进行课堂讨论、讲一部分练一部分等相结合的教学方法。适当减少学生的作业的难度与数量，增加徒手图、轴测图的训练。真正使学生在技能、素质上得到培养。

（3）对课程设置方法的启发意义。从全局的观点来布局CAD的学习，避免与后续课程内容重合。也可以借鉴日本大学课程设置的方法，将机械制图中的CAD课程独立为一个课程，使制图学习与训练能够具有很好的延续性。

（4）对双语教学的启发意义。双语教学是在教学过程中采用两种语言进行的一种教学方法。对于双语教学的实践环节，首先要避免将双语教学简单地看作将课程内容翻译为外语讲授，应在将本国的制图标准清晰地传授给学生的前提下，适当介绍国外制图标准与我国标准的不同与关联。其次，要充分利用借鉴原版教材的内容结构，为学生们营造出一个能够利用外语学习制图相关知识的交流平台。