《机械制图》课程教学思考及改进措施浅析①

李成

摘 要：《机械制图》是机械、车辆等专业的基础必修课，该课程较为抽象，对学生的空间想象能力、形体分析能力以及逻辑思维能力等方面提出了较高的要求，历来为大学新生较为畏惧的课程之一。结合作者近年来的教学实践，本文总结了《机械制图》的课程特点，并具体提出了六条教学改进措施，供专业教学同仁讨论和参考，以期激发学生的学习兴趣，提高课程教学效果。

关键词：机械制图 车辆工程 机械工程 教学改进

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）04（a）-0050-02

《机械制图》课程是机械、车辆等专业的基础必修课，目前一般设置99课时，5.5学分[1]。该课程主要内容包括画法几何学、机械制图基础、零件图与装配图、计算机辅助绘图等几大部分，教学内容较为抽象，对学生的空间想象能力、形体分析能力以及逻辑思维能力等方面提出了较高的要求，历来为大学新生带有畏难情绪的课程之一。该门课程主要的教学任务包括：（1）学习投影法（主要是正投影法）的基本理论及其应用；（2）培养空间形体的图示表达能力；（3）培养绘制和阅读机械图样及其它工程图样的基本能力；（4）培养空间几何问题的图解能力；（5）培养空间想象能力、形象思维能力和空间分析能力；（6）培养计算机绘图的应用能力。同时，要求在学习过程中逐步建立产品信息概念、设计构形概念和工程规范概念，随着后续课程的学习以及实践经验的累积，逐渐培养设计与绘制生产图样的能力。

《机械制图》是工程类专业极为重要的基础课，也是《机械原理》《机械设计》《车辆构造原理》《计算机辅助工程设计》等一系列后续课程的必要基础和前提，因此可以说，欲学机械车辆类专业，必先入门机械制图。考虑到教学对象为大一新生，为了培养新生的学习信心和兴趣，在学生刚进入大学即从源头上排除消极和畏难情绪，该课程就愈加显得极为关键和重要。

1 课程特点及教学思想

《机械制图》课程主要涉及图示法与图解法两类基本思想，前者主要研究在平面上图示空间几何元素（比如点、线、面）和物体的原理与方法，后者则主要研究在平面上图解空间几何问题（比如定位、度量、轨迹等）的原理和方法。一般来说，该课程的教学工作中要特别注意如下几点[2～4]：

（1）在本课程的理论基础部分即画法几何学的教学过程中，应该把基本概念和基本原理分析透彻，让学生学会融会贯通，这样才能灵活地运用这些概念、原理以及相应的方法进行解题和作图。

（2）为了培养学生的空间形体的图示表达能力，必须对物体进行几何分析和形体分析，并掌握它们在各种相对位置时的图示特点。教学中要不断深化对空间形体与平面图形之间关系的认识，从而逐步提高图示物体的能力。

（3）为了培养学生的空间几何问题的图解能力，教学中强调根据已知条件，进行空间几何分析，明确解题思路，提出解题方法和步骤，再进行作图。有的习题有多种解法，要引导和培养学生选择其中比较简洁的方法进行作图解答。

（4）绘图和读图能力的培养必须通过一系列的绘图与读图实践，在实践教学中让学生逐步掌握绘图与读图的方法，以及熟悉若干必要的国家制图标准和相关技术标准。

（5）在培养计算机绘图的应用能力时，要注意加强上机实践，这样才能逐步地掌握绘图软件的应用和操作技能，不断提高应用计算机绘图的熟练程度。

（6）教学中要培养学生的自学能力。在自学中要循序渐进和抓住重点，把基本概念、基本理论和基本知识掌握好，然后深入理解有关理论内容和扩展知识面。

（7）鉴于图样在工程技术中的重要作用，工程技术人员不能画错和看错图样，否则将会造成重大损失，因此在教学中要特别强调和培养学生的耐心细致的工作作风，树立严肃认真、一丝不苟的学习态度。

2 课程教学改进措施

本课程教学过程中应避免如下问题。比如，重视画法几何学而轻视零件图与装配图的教学；重视绘图的大量练习而轻视读图能力的培养锻炼；只顾教学内容的进行，填鸭式教学让部分同学更加感觉本课程的枯燥性，等等。作者经过若干学期的《机械制图》教学工作，总结了一些心得体会，并做了一些教学方法上的思考，旨在能够更好地促进课程的教学效果，现分述如下。

2.1 进行模型结合图片教学方法

空间想象能力不足，是很多学生学不好本课程的重要原因之一。在这里援引2011级某车辆专业学生的一句话：“我实在是想不出来，想破头也想不出来”，该生针对的是画法几何学中的“两曲面立体相交”的习题。事实上，不仅是画法几何学，其它的还包括组合体视图、零件图、装配图等重要的教学内容中，都对空间想象能力提出了很高要求。比如，根据零件的某两个视图，想象零件的组成与形状，然后画出第三个视图（这里还可以要求用剖视图等其它表达方法），这是教学中一类常见的训练习题，却往往让不少学生难以精准解答出来。从学生们所补画的第三视图来看，他们脑海里想象的零件，要么多一点要么少一点，此时如果教师完全凭借语言表达引导他们想象，效果往往并不是非常理想。有些时候，教师反复分析和描述之后，部分同学还是一脸茫然，不知该零件究竟为何物。在此，作者计划采用模型教学，亦即对于常见的模型和习题中的重点类型，购置一部分实体模型，比如轴承座、涡轮轴、滑动轴承、摆线转子泵、减速箱等，在教学和练习的过程中，可以展示模型，让学生看起来更直观。模型是可拆装的，随时可打开模型，让学生认清内部结构，从而更好地理解绘图中（特别是剖视图和断面图）为何有某些想不清的线条或剖面等，从而真正做到恍然大悟，印象深刻。

2.2 进行比较性教学方法

《机械制图》课程的习题量较大，有配套的近200页的习题集，同时必要的练习也是真正学好和掌握该门课的必需途径，因此，教师在每次课后都会布置一定数量的作业。通过检查和批改学生作业，作者发现里面的错误五花八门，让人眼花缭乱。因此，在最近一个学期的教学工作中，作者初步摸索了比较性教学法，亦即把若干种错误的作图与正确图形一一对比，带动学生去发现其中的不同点，并解释错在何處。以“零件的连接”一章中的螺纹紧固件连接画法为例，螺纹紧固件连接包括螺栓连接、双头螺柱连接及螺钉连接等，该部分一直是教学中的重点与难点，由于线条较多，再加上若干规定画法，学生的作图往往错误较多。经过思考和精心准备，作者把五六类典型的错误画法总结下来，然后一一拿出来让学生自己挑错，再与正确画法在同一张PPT上直接左右对比，通过讨论、分析与对比，极大地加深了学生的印象，同时也增加了师生互动，活跃了课堂气氛，提高了教学效果。该方法将在作者以后的教学工作中继续实施贯彻和摸索总结。

2.3 尝试动态演示解题过程教学法

如上所述，习题的练习和讲解是本课程的重要内容之一，通过练习及时发现学生对基本概念及作图技巧上存在的问题，然后予以分析讲解和纠正，达到学以致用的目的。以往教学中，作者往往是通过在黑板上边讲边画图的方式，使用采购的大型手工作图工具，在黑板上讲一步画一步。这种方法，对于简单的习题效果很不错，学生也普遍反映很好。然而，有些题目较为复杂，需要的步骤较多，需要画的线面也多，即便是原题目用白粉笔，解题画图用彩色粉笔，到最后也会觉得稍显繁乱，有些学生思路较慢，作图讲解完成之后，会过来问教师第二步是怎么做的。这是一个困难的问题，因为想回到第二步，除非把第二步之后所作的所有线条全部去掉，这对于手工在黑板上作的图形来说，几何是不可能的。因此，作者在思考，同时也正在做这方面的前期工作，即每道习题都通过计算机绘制动态解题过程，每一步都可以通过鼠标或键盘控制前进或返回。这种方法的好处有两点：（1）可以解决前述问题，即可以随时返回过来看上面作过的步骤；（2）节省了现场黑板作图的时间，把更多的时间用来引导分析和互动上；（3）若有学生课堂没听懂，还可以把文件拷贝回去再仔细观摩和研究。

2.4 进行附注解题步骤的教学方法

根据本课程的特点，不仅要求学生有一定的空间想象和空间分析能力，还需要较好的逻辑思维能力。将教学内容中的重点方法和技巧贯彻应用到解题中，需要做到思路清晰，第一步要画什么，第二步要做什么，第三步第四步等等要画出哪些部分，必须有条有理。如果这个过程中的任意两个步骤颠倒，整个问题可能是无法正确解答，此时学生在画图中自己也会觉得思路完全混乱，只能凭感觉随便画几个线面。在讲解例题和习题的过程中，作者每次都要强调每个步骤的具体明确的目的，并把关键步骤写在图形旁边。然而，一些学生只注意当时听的认真，把图形也跟着完全正确画好了，却不注意把关键的解题步骤给也一起附注在题目旁边。由此造成的一个后果是，过了一段时间，等到学生拿过来复习的时候，都忘记了有些题目是如何画出来的。作者下一步需要跟学生强调，解题步骤就是整个思路和方法的直接体现，要求除了画出正确图形之外，必须另外附注画图步骤。这样一来，可以尽可能让学生做到知其然，也知其所以然，在这个过程中锻炼而来的细致条理的习惯，未来也许能在工程应用中起到一定的作用。

2.5 读图与绘图同等重要式教学方法

现阶段教学中，不管是教材编写，还是网上流传的知名课件，都有一个共同特点，那就是绘图方面占的比例远大于读图方面，这一点无论从教材篇幅还是习题集类型都能略见一斑。事实上，作者认为，绘图固然重要，读图同样关键。我们培养的是未来的工程技术界的专业人才，未来画图机会可能确实不少，但读图机会应该更多。无论是机械制图，还是车辆图样，面对一副完整的零件图或装配图，学生应该具备基本的读图能力，并进一步发挥想象，明白该图形的形状结构、技术要求及基本参数等。图样与语言、文字一样，是工程技术人员表达和交流思想的主要途径，因此，作者认为应该格外重视培养学生的看图读图的能力。在教学过程中，作者未来要更加重视看三视图、看零件图、看装配图、由装配图画零件图等方面的方法和能力培养，力争让学生在《机械制图》课程上全面发展。

2.6 结合计算机绘图辅助分析和教学

坚持把计算机绘图与手工制图相结合，强调计算机绘图在工作中的重要性，淡化画法几何学中过偏过难的思路方法和习题，把有限的教学课时更多地用于零件图与装配图的画图和看图训练中来，特别是结合AutoCAD进行绘图读图的分析和教学。当然，对于画法几何学的基本内容，必须确保教学课时和教学效果，因为画法几何是后续制图的基础，只是在画法几何的教学过程中，不必拘泥于个别难题，事实证明，这类题目即使花了相当大的精力去讲解，收效也不佳。不能为了做题而做题，画法几何学的核心思想，是一整套清晰的分析思路及空间想象能力训练，一切都要围绕该目标展开。通过强化基本概念和常用技巧，引入适当的常规难度题目进行训练，巩固所学知识。教学过程中重点强调工程的概念，在零件图和装配图中所画的一切图形，都有其工程原型。同时培养学生耐心细致的态度，强调这是本课程必须具备的学习态度，让学生感觉这门略显枯燥的课程不那么乏味，只有通过流利准确的语言表达及课堂的师生互动氛围，逐步培养学生的学习兴趣，所谓的乐趣，都蕴藏在思考和作图中，以及经过锻炼空间思考和分析能力而解决问题的快乐成就感。

3 结语

本文分析了《机械制图》的课程特点，强调了其在相关专业中的重要性，并初步探讨了课程教学思想及方法改进，以促进教学效果的提高。在上述方案计划中，落实起来既需要一定的经费支持，比如购置组合体或零件的模型等，也需要相当的时间和精力，比如制备比较性教学、动态演示解题过程等课件材料。此外，还需要较多的耐心，通过反复引导，鼓励学生排除畏难情绪，争取把课堂教学做到互动性、实践性、趣味性相结合，为学生将来从事工程类工作打好基础。总之，通过任课教师的努力，这门看似困难和枯燥的课程必将会在教学效果上更上一层楼。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部高等教育司. 普通高等學校本科专业目录和专业介绍[M].北京：高等教育出版社，1998.

[2] 大连理工大学工程画教研室.画法几何学[M].7版.北京：高等教育出版社，2011.

[3] 大连理工大学工程画教研室.机械制图[M].6版.北京：高等教育出版社，2007.

[4] 朱辉，单鸿波，曹桄，等.画法几何及工程制图[M].7版.上海：上海科学技术出版社，2013.