《机械制图》课程创新能力培养体系分析

吕志鹏,贾宏禹,冯定,李美求 (长江大学机械工程学院,湖北荆州 434023)

《机械制图》课程创新能力培养体系分析

吕志鹏,贾宏禹,冯定,李美求 (长江大学机械工程学院,湖北荆州 434023)

《机械制图》课程主要培养学生独特的思维方式和动手能力,对训练、提高学生形象思维能力和创新探索精神具有重要作用。通过对大学生创新能力的现状进行了分析,提出《机械制图》课程的教师可以结合课内外实践教学、结合各项学科竞赛、结合教师科研等途径加强学生创新能力的培养。并建立了机械制图教学创新体系,形成全新的“以三维设计与表达为主线、以二维表达为重点”的基于三维的《机械制图》教学模式。

机械制图;创新;培养

高等院校作为培养创新人才的重要基地,必须把大学生的创新能力培养作为教育改革的核心。《机械制图》课程主要培养学生独特的思维方式和动手能力。作为机械类学生第1门机械基础课程对训练、提高学生形象思维能力、创新探索精神具有重要作用。如何在教学过程中训练学生的创新思维,提高学生的创新能力,教师起着重要作用。笔者近年来一直从事《机械制图》课程的教学,利用多种途径跟踪培养学生的创新能力,收到了较好的效果。下面,笔者对其进行详细的阐述❶长江大学教研项目(JY2010031;JY2013008);长江大学第三批“重点专业”建设项目(过程装备与控制工程专业建设)。。

1 大学生创新能力现状分析

随着高校扩招,大学教育已经从精英教育转变为大众教育,我国的大学生特别是普通高校的大学生,创新能力相对较低。一是受专业限制严重,难以自由学习。教学计划课时数分布失衡,外语、计算机、公共理论课等所占学时数比例较高,致使学生没有多余的时间去修读自己感兴趣的课程。二是学生培养共性制约强。我国长期以来对教育事业的发展强调的是整齐划一,对多样化重视不够。很少考虑各层次学校与学校之间、学生与学生之间的个性差异和多样化发展的需要[1]。三是学生自身缺乏创新观念和坚强意志。有些大学生虽然胸怀创新大志,却总是邻渊慕鱼,而未退而结网。就算付诸行动,却往往由于缺乏克服困难的坚强意志而放弃。四是缺乏创新性思维能力。大部分学生的逻辑思维、联想思维、发散思维、逆向思维等方面都还比较欠缺,需要加强培养和锻炼。

2 利用课内外教学实践加强学生创新能力的培养

根据《机械制图》课程的特点,运用三维机械设计软件进行辅助教学,将三维模型与二维图形有机地结合起来,使感性认识通过学习上升到理性认识,培养空间构思能力和空间思维能力。制作立体感强的动态虚拟模型库和CAI课件,可以动态旋转、放大、缩小、剖切演示。根据教学需要和后续课程的要求,通过三维软件建立了大量的基本几何体、组合体、截切体、相贯体、标准件和常用件、减速器、柱塞泵、齿轮泵、三元子泵、安全阀、截止阀、管钳、球阀、旋塞阀、溢流阀、油缸、真空阀、千斤顶、铣刀头等将近5000套动态三维模型库。包含机构和部件的工作原理、工作过程及各零件的装配关系及拆装过程的显示。在课堂教学中,教师可以针对不同的教学对象、大纲要求调整现有的教学内容中模型的复杂程度,按需要重新制作模型或按需求修改模型。实现个人学习与小组协作相结合,课堂讲授与绘图实践、讨论相结合,从而培养学生对图形的理解、认识和表达的工程素质。

利用课内与课外的三维创新设计实践进行三维虚拟设计与创新设计。通过实践,使学生增强了现代设计的理念,掌握了在计算机上绘制三维实体模型和生成二维投影图的方法和技能,学生自主探究能力得到增强,创新能力大大提高。如学生在笔者的指导下进行创新,设计完成了热采井口双阀杆闸阀和可移动升降A形梯(见图1),均获得了国家实用新型专利。

3 利用各项学科竞赛提升学生的综合创新能力

图1 学生完成的创新实践作品

随着高校的招生规模的扩大,学生的教育基础差别很大,因此因材施教就显得更为重要。通过建立优选机制,培养一部分学生的工程素质和创新能力。这少部分学生又可以起到带动其他群体的作用,从而更好的提升全体学生的学习氛围。可以运用各项学科竞赛作为平台,在大学生中举办机械基本功大赛,为挑选优秀人才做准备。平时在教学中也要注意观察和引导学生,建立课外科技小组,锻炼其应用所学知识,充分发挥其创新能力,培养合作意识,让学生们感受到学以致用的成功喜悦。

与机械制图教学紧密相连的学科竞赛包括:全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、全国大学生三维数字化设计大赛、机械创新设计大赛、挑战杯大赛等。《机械制图》课程教师要积极参与这些学科竞赛的指导工作,对学生进行培训和指导,从而促进学生创新能力的培养。

经过培训的学生无论是看图能力、画图能力、三维设计能力都得到了大幅度的提高。经过初期培训的学生已能利用培训的知识自学,成功掌握《机械制图》内容。通过后期的《机械原理》、《机械设计》、《机械制造》等专业课程的学习,学生的独立思考能力、创新思维能力普遍加强。这时正好迎来全国三维数字化创新设计大赛、机械创新设计大赛、挑战杯大赛等。这部分熟练掌握了三维设计技术的学生参与竞赛的热情很高,而且竞争优势明显,经过辅导基本都能做出实际的创新型产品,从而在这些竞赛中获奖。

4 结合教师科研促进学生创新能力培养

从教师的课题研究中衍生出具有科研背景的各种题目,要求学生利用所学的图形学知识来完成。一方面让学生接触到科研前沿,从而为今后从事科研工作打下基础;一方面又锻炼了学生对所学知识的综合应用能力。教师注意将科研内容有机地渗透到教学中,起到了引导学生和拓宽学生眼界的作用,而教师在科研活动所表现出的品质,对学生的创造能力、精神、态度还可起到潜移默化的熏陶作用[2]。

针对更具体的实际课题,学生需要用各种三维绘图工具和二维图形来进行设计表达和设计交流,其实际应用能力得到进一步加强。在设计中要求学生贯彻执行各种行业标准和国家标准以及规范。通过逐级强化和面向应用的教育,学生能很快适应生产和科研实际。

5 机械制图教学创新体系的建立

通过以上分析,《机械制图》的授课教师完全具备培养学生创新能力的作用,其途径可以简单的总结如下:

1)通过引入计算机三维造型的概念和方法,促进《画法几何》、《工程制图》、《机械制图实习》等内容的改革,通过课内增设综合性、趣味性的设计环节,注重加强学生的自主性和创新性,有效地保证了学生自主探究活动的顺利开展,使学生的创新能力大大提高。

2)结合校内基本功大赛、全国大学生先进成图技术与创新设计大赛、全国大学生三维数字化设计大赛、机械创新设计大赛和挑战杯大赛等赛事,建立优选机制,因材施教,培养学生的工程素质和创新能力。

3)针对教师具体的实际科研课题,学生需要用各种三维绘图工具和二维图形来进行设计表达和设计交流,其实际应用能力得到进一步加强。

通过以上3个阶段,最终形成基于三维机械制图教学的创新能力培养体系(见图2)。

图2 基于三维机械制图教学的创新能力培养体系

6 结语

作为机械基础课程,《机械制图》对培养学生创新能力具有重要作用。因此对《机械制图》课程加强学生创新能力进行培养具有重要意义。课内启发式教学和课外的发散思维训练相结合,组合体与零件的构型设计及模型制作相结合,鼓励和培训学生参加各种创新设计大赛和创造活动,广泛参与教师科研实践,全力打造素质教育的课程平台,着力培养学生的创新能力和创新精神,培养学生的工程素质和高技能素养。形成全新的“以三维设计与表达为主线、以二维表达为重点”的基于三维的《机械制图》教学模式。

[1]李佳国.大学生创新能力培养的思路与途径[J].四川文理学院学报(社会科学版),2008,18(1):93-95.

[2]屈文涛,鲍泽富,孙艳萍.应用三维建模技术提高学生制图应用能力[J].唐山学院学报,2010,23(6):94-96.

[编辑]辛长静

N4

A

1673-1409(2014)19-0119-03

2013-11-23

吕志鹏(1981-),男,讲师,博士生,现主要从事石油机械设计与机械制图等方面的教学与研究工作。