基于“卓越工程师”的机械制图教学方法改革探讨

原恩桃　邵兵

摘要：为了提高“卓越工程师教育”背景下学生的动手能力和创新能力，探讨了机械制图现教学过程中存在的问题，从教学方法、教学内容及考核方法三方面进行了改革。在教学方法改革过程中，采用“构思-设计-实施-操作”的方法，减少课堂上枯燥的授课，增加学生的动手能力及设计能力，使得学生能更好地理解一个零件的立体图和平面图的绘制。

关键词：机械制图 教学方法 教学内容 考核方法

一、引言

面对我国经济发展方式转变与全面提升国际竞争力的紧迫要求，培养造就一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的各类工程技术人才，是增强我国核心竞争力、建设创新型国家、走新型工业化道路的必然选择。为此，教育部启动实施了“卓越工程师教育培养计划”。旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务，对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。

机械工程专业是一个学科交叉特性鲜明的专业，从国际一流大学机械工程类本科生培养的模式来看，有几个比较显著的发展方向：一是更加注重学科的综合，无论从培养方面还是课程设置及内容上，都能够得到充分的体现，比如在MIT的机械工程专业的课程设置中，开设了17门专业核心课程，这些课程的内容都体现了学科的交叉特点；二是更加注重创新思维和能力的训练，特别是完整的创新思维的训练；三是注重学生的自主性学习，特别是在教学的过程中发挥学生的主观能动性，将很多的自主设计节贯穿在课程的讲授过程之中。

机械制图课程是工科院校中机械类、近机类专业学生必修的一门专业技术基础课，其主要研究对象是常用机械零部件之图样的表达、阅读与绘制，其主要的任务和目的是培养学生能够阅读和绘制机械图样的基本技能，同时还要培养学生的工程应用能力和个人综合素质，激发学生的创新意识，为后续课程的学习和专业设计打下坚实的基础。多年来，国内众多高校曾围绕机械制图课程在改革传统教学模式、优化教学方法、改进教学手段以及创建精品课程等方面都做了大量的研究工作，在实际的教学中也取得了一定的成效。然而，由于各种原因的影响，在一些高校的课程教学中仍然是以教师为中心，教师重理论轻实践、重分数轻能力的现象还相当严重，学生处于被动学习状态、缺乏实际动手和工程训练的机会，导致高分低能，久而久之，势必造成工程人才短缺和工程教育质量的问题会更加突出。

为了解决未来创新工程人才的培养问题，2004年，由4所国际大学组成的跨国研究组合创立了CDIO工程教育理念并成立了国际合作组织。所谓CDIO教学，就是以构思、设计、实现、运作为载体培养学生的工程能力、创新能力和综合素质的一种基于构建主义理论的教学方式，它是“作中学”和“基于项目教学”的概括和表达。

机械制图是大一新生学习的一门课程，学生基本无生产实践经验和工程背景。结合学校应用技术型人才教学改革的需要，研究机械制图项目教学的构建和改革实践，探索培养大学生机械工程素质和机械创新能力的思路和途径，对于提高大学生机械制图能力和创新能力具有重要的意义。机械制图的项目教学和CDIO教学旨在培养学生的实践能力、认知能力、创新能力和团队合作能力，同时也培养学生的二维和三维软件绘图能力，提高教学质量，因此，机械制图教学方法的改革研究具有重要意义。

二、教学方法的改革

根据本校《中长期教育改革与发展规划纲要》中提出的培养和造就卓越的高等工程技术应用型人才的核心理念和“技术立校、应用为本”的办学方略，以“具有卓越工程师素质”定位人才培养目标，面向CAD/CAM行业发展需求，以培养学生理解和动手能力为主线，制定机械制图项目教学实施方案，优化授课方法，增强学生的理解力、画图和读图的能力，从而提高教学质量。

1.教学方法的改革探讨

现在我校的机械制图教学多采用课件和教师板书相结合的方法，图文并茂，以教师教授为主，学生回答老师的问题为辅，这样的教学方式导致对该门课程无兴趣的学生处于被动接受的状态，其学习效果较差。

如在教师上课时，能采用“构思-設计-实施-操作”的方法，无论讲授哪一个章节，均可提前给学生分组且布置好下次课时需要学生准备的模型，这样学生就会先构想该模型的立体图样，并在脑海中设计出实体，然后采用硬纸板或橡皮泥折叠并挖切出模型，最后可以对做出的零件模型进行装配或者测绘后绘制机械图样，这样学生在前面一系列过程中遇到的问题在课堂上就会引起足够的重视，认真听讲并充分发挥了学生做主设计零件图样的目的，从而学生在踏出校门后很快就能称为一名真正的工程师。

（1）“构思”即学生在看到零件的一部分给定的视图后先构思该零件的可能的实体形状，如根据零件的主视图可构思出一系列的零件结构，然后再结合别的视图去掉一部分不吻合的零件结构；

（2）“设计”即根据“构思”出的零件结构勾勒出其基本的立体形状，即零件的最终结构，并和以给定的视图相结合看是否符合；

（3）“实施”是锻炼学生动手能力的一个部分，同时也有助于提高学生学习机械制图的兴趣，因为当学生看到自己完成的作品和自己脑海中想象的作品一致时会有成就感，此时就增加了学生探索的好奇心，因此会对该门课程的兴趣增加。“实施”主要是根据构思和设计出的零件结构，采用橡皮泥或纸板折叠或挖切出该零件的具体模样，并和以后视图对照是否符合原图想要表达的要求；

（4）“操作”即完成题目的要求。在有实体图例的基础下，完成零件的绘制要简单容易的多，因此在多练习、多“构思-设计-实施-操作”的基础下，学生势必会掌握该门课程。这样学生在画图时不会觉得太过于枯燥，也不会觉得该部分内容太难想象。该教学方法尤其在学生难以理解的立体的截交线和相贯线部分有不可忽略的优势。

该教学方法在2014年新生中已得以应用并取得良好的效果。

2.教学内容及考核方法的多元化

现在的机械制图实际上包含了画法几何和机械制图两个部分。画法几何部分主要讲授点、线、面和投影等，其內容繁琐且应用面较窄，实际上在讲授组合体部分内容点线面部分的知识全部包含，且学生学习组合体的兴致要远大于学习单纯的点线面（组合体可以作出实体），因此可以删减该部分内容。学生在自己动手作出实体后希望可以采用二维或三维软件画出该零件的图样，因此可以适当的增加AutoCAD及Solidworks课时（由于课时的限制，该部分内容可采用集中讲授录制视频学生课后学习的方法），如剖视图和断面图部分学生都可以采用三维软件画出实际的断面，从而增加学生的理解力。

任何一门课程学习完成后教师都希望有一个合适的考核方法，能反应出学生的综合能力，但现在唯一考核的方法就是学期末的考试。在学生学习了二维和三维软件后，可以采用软件绘图的方法对学生进行综合能力评价，如教师发给每一位学生一个三视图中的任意两个视图，让学生补画第三面投影，要求学生先完成尺规绘图，然后实现AutoCAD绘图并进行三维造型，这样学生不仅要掌握尺规绘图的方法，还要掌握二维和三维绘图软件，为走上工作岗位做足准备，真正称为一名以能力为主，知识、能力与素质协调发展的应用型人才。

本次教学方法改革主要以完成零件实体图为目的，在完成该实体图的过程中学生可以充分利用已经掌握的机械制图相关知识，对于未掌握的部分在授课时可以针对性地提出并在老师讲解后进行分组讨论，从而达到学生自主学习的目的。

三、总结

基于“卓越工程师”的机械制图教学方法改革培养学生在学习过程中养成“构思-设计-实施-操作”的良好的学习习惯，从而掌握机械制图课程的核心内容；培养学生的工程应用能力和个人综合素质，激发学生的创新意识；培养学生的实践能力、认知能力、创新能力和团队合作能力，同时也培养学生的二维和三维软件绘图能力。完善“知识+能力+素质”三位一体的工程人才培养体系，形成教师现场教学、工程训练、学生现场加工零件的人才培养方式。课堂教学和实践教学交替进行，提升工程素质和工程实践能力。

参考文献：

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[M].武汉：高等工程教育研究，2010.

[2]王宝玺.关于实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高校教育管理，2012，6（1）.

[3]李斌，徐蔚.面向卓越工程师培养的机械制图课程教学改革探讨[J].大学教育，2013，（7）.

[4]马希青.机械制图课程的CDIO教学初探[J].河北工程大学学报，2011，28（3）.

基金项目：上海高校青年教师培养资助计划（G2-12AZ20）。