机械制图教学改革与学生综合能力培养

2012-09-26冯冬菊宋洪侠王丹虹高菲

中国教育技术装备 2012年27期

冯冬菊宋洪侠王丹虹高菲

大连理工大学机械工程学院辽宁大连 116024

1 引言

人才是强国之根本，是增强国家国际竞争力的关键[1]。一个高素质优秀人才必须具备包括工程实践能力、创新能力、团队合作能力、自学能力、国际竞争力等在内的各项综合能力。本文将结合大连理工大学机械制图课程近几年的建设和改革情况，研究如何在机械制图课程教学中培养学生的综合能力。

2 课堂教学是培养学生综合能力的主阵地

2.1 借助实体模型和绘图软件，培养学生空间思维能力

实体模型在机械制图课堂教学上的应用，可以弥补学生在实际工程方面经验不足的劣势。比如，在组合体部分的课堂教学中，注意从体出发，讲解完投影法后，让学生先从各个角度仔细观察实物模型，引导学生分析空间几何元素与其投影的平面图形之间的联系，然后按照投影法画出其三视图和轴测图。经过多次训练，能够帮助学生掌握空间物体投影规律，提高其空间思维能力。

虽然实体模型直观、演示效果较好，但由于携带不便且种类有限，其应用还有一定的局限性。当前，三维绘图软件Inventor功能强大[2]，将其应用在机械制图课堂教学中对培养学生的空间思维能力同样会起到显著作用。例如，在讲解圆柱切口问题时，可利用Inventor软件演示随着切口大小和位置的改变，实体模型和三视图变化情况，如图1所示。显然，在利用Inventor进行三维造型的过程中，学生不仅可以看到最后的组合体，而且可以看到造型过程中的叠加、挖切等细节，同时也可对组合体进行各个角度的旋转观察等操作，因此能够显著提高学生的空间想象能力。

2.2 采用项目教学法，培养学生团队合作能力

项目教学法以完成某一具体项目为教学目标，教师围绕项目构建教学内容体系，学生以小组为单位按要求完成项目任务[3-4]。项目教学法重视过程，强调合作。比如在装配体项目中，各组学生首先根据给定的装配图拆画出各个零件图，每个学生负责2～4个零件的草图绘制和三维实体造型，然后再将所有零件模型汇总在一起，各自进行装配，并生成完整的装配工程图。在具体标注各零件草图的尺寸时（尤其是相邻零件尺寸），小组各成员要注意交流、互相沟通，以避免因零件尺寸错误而造成后续的装配环节出现问题。显然，这种教学方式不仅使学生从被动学习变为主动学习，更重要的是培养了学生团队合作能力。

2.3 设置自学内容，培养学生自学能力

学生的自学能力如何对于以后能否成为高素质优秀人才有着很重要的影响。因此，在机械制图教学中应该有意识地培养学生的自学能力。比如，螺纹连接件、键、销、齿轮、轴承、弹簧及其相关部分可作为自学内容，学生通过自己看书、查阅资料、独立做作业等途径消化理解这部分内容，教师只是做作业讲评和知识点总结。再如，对于机械设计中常用的Inventor和AutoCAD等应用软件，由于上机操作学时的限制，教师只是讲解基本操作，诸如Inventor拆装动画制作、运动仿真等更深入的应用还需学生看教学视频自学掌握。

2.4 实施双语教学，提高学生国际竞争力

机械制图课程没有很深奥的理论和逻辑推理，教师上课时的英语用句可以比较简洁,比较适合采用双语教学[5-6]。大连理工大学从2005年开始在化工、机械、电子英语强化班开设英语双语课，2007年底面向机械学院的机电外贸日语强化班又开设了汉、日双语课。目前制图双语课教师均为留学回国人员，教材以外语原版教材为主、国内汉语教材为辅，习题集和测验试卷均采用全外语形式。多年来，制图课程双语教学一直在不断改革和完善，学生的专业外语水平和制图能力均得到很大提高，为培养具有国际竞争力的高素质优秀人才提供了强有力的保障。

3 实践教学是培养学生综合能力的最前线

3.1 在测绘实验中培养学生工程实践能力

目前，国内各高校纷纷建立工程图学实验室，开设测绘实验，以培养学生的工程实践能力[7-8]。大连理工大学机类和近机类专业的制图课程开设了测绘实验，实验内容与实际工程联系紧密，针对性强，具有足够的深度。

实验过程中，学生首先根据实物模型，分组讨论其作用、工作原理、装配关系以及拆装顺序等；然后对各种装配体进行拆解，根据零件结构、形状和用途，确定合适的表达方案，测绘零件实物，并在坐标纸上徒手绘制出零件草图、装配示意图等；在随后的上机操作中利用Inventor软件进行三维建模，并投影为工程图，最后编辑加工成完整的零件图并进行图样输出。通过测绘实验，学生熟悉了常见测量工具，掌握了常用测量方法，加深了对零件工艺结构的感性认识，进而提高了学生的工程实践能力。

3.2 在上机操作中培养学生创新能力

上机操作教学环节主要讲授Inventor 2010和Auto-CAD绘图软件的使用。上机操作是在人手一机的多媒体机房进行，采取教师边讲学生边练的方式授课。上机时，一般选择与专业相关的典型零件为操作对象，基于Inventor对其进行建模和装配等操作。学生还可利用课外时间在制图课程网站上选做虚拟实验。此外，学校每年还组织三维创新设计比赛，引导和鼓励学生积极参与创新活动。

通过课内外的上机学习，使大部分学生掌握了绘图软件的基本操作，更为重要的是能够显著提高学生的创新能力。比如，在实时造型过程中，可以对创建中的三维立体模型任意进行旋转、剖切以及投影工程图，使复杂的空间立体及其平面投影在学生头脑中形成清晰的印象，增强感性认识。同时，还可以对创建的模型进行实时编辑、修改，即可转换成相似的新物体。经过反复训练，可使学生在短时间内举一反三，启发思维，提高创新能力。