融入信息技术的机械制图课程改革研究

2018-01-03宁利川谢元敏肖立周艳

科教导刊 2018年29期

宁利川　谢元敏　肖立　周艳

摘要机械制图主要是为了培养学生的空间思维能力以及创新能力，目前的机械制图课程教育远远没有达到所期望的目标，学生们对于各种图形总是感到迷茫，对其理解也不够透彻，不能在脑海中想象出具体的模型，老师教授的知识学生大部分都没有吸收，而且教学也没有和实践结合起来，让知识只是停留在课本上，并没有运用到实际中去。为了培养出高素质的技能型人才，本文提出了教材改革、小组式课堂交流、基于AR技术的教学、三维软件绘图以及变革考核方式鼓励学生实践创新等措施，帮助学生生动形象的理解机械制图的相关知识，培养学生的实际操作能力以及创新能力，能够激发学生学习的积极性，积极参与学习。

关键词机械制图改革教学实践

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.10.034

Abstract Mechanical drawing is mainly aimed at cultivating students' spatial thinking ability and innovative ability. However， the current course of mechanical drawing education is far from the desired goal， The students are always confused about various kinds of graphics， and their understanding is not thorough enough， they can't imagine a specific model in their mind. Most of the knowledge that the teacher taught was not absorbed by the students， and the teaching has not been combined with practice， they let the knowledge just stay in the textbook， and didn't use it in practice. In order to train high-quality skilled personnel， This paper puts forward some measures， such as teaching material reform， group class communication， teaching based on AR technology， 3D software drawing， reform examination， and encouraging students to practice innovation， those can help students vividly understand the relevant knowledge of mechanical drawing and train students' actual operation ability and innovative ability， so that students can stimulate the enthusiasm of learning， and actively participate in learning.

Keywords mechanical drawing； reform； teaching practice

0 引言

机械制图主要是对图形进行理解和绘制，能够培养学生的空间思维能力和抽象思维能力，在生产实践之中，拥有识图绘图的能力是十分重要的，就如机械生产车间的工人，只有读懂图纸的内容，了解各种尺寸和形状要求，才能操作机器对零部件进行加工。但是如今的机械制图课程存在严重的不足，课本理论没有运用到实践中去，没有系统有效的教育方法，学生无法熟练掌握相关的专业知识，并且不能独立的识图绘图，不能满足社会对于专业人才的要求。为了培养出高素质高水平的技能型人才，我们必须对机械制图课程进行改革，采用新型的教育模式和教育方法，跟上时代的发展和科技进步的步伐，将理论和实践结合起来，培养学生分析问题和解决问题的能力，促使学生养成良好的学习习惯，具备良好的专业知识，规范绘图能力，为以后解决生产实际问题奠定坚实基础。

1 机械制图课程目前的现状

1.1 教材体系不完善

学校给机械制图课程安排的课时少，而机械制图的教学知识点又多。老师为了在规定的时间内尽快上完课，往往会加快教学速度，采取主讲的方式，并没有时间理会学生是否听懂。[1]很多学生上课之前并没有预习课本，对于要学的知识没有一定的了解，加上之前没有接触过机械类课程，所以基础知识很差，空间想象力和逻辑思维能力不够，不能很好的跟上老師的节奏，课后对于各种问题感到十分迷茫，学到的知识也就十分有限。教材中有着大量的习题，老师上完课之后一般会抽取一些题目给学生作为作业，课本的习题是没有答案的，学生做完之后也不知道是对是错，无法根据作业的内容来反馈思考自己所学的知识。老师下次上课也并没有讲解上次布置的习题，而是继续讲解新的内容，这就导致学生的困惑越来越大，所学的专业知识也变得很不牢固。

1.2 师生缺乏互动

老师还是沿用以往的教学方式教导学生，一边讲解课本内容一边将重点板书在黑板上，学生则是一边听讲一边做笔记，没有培养出学生的学习兴趣。老师和学生缺乏交流，无法了解学生的学习状态和效果，如果学生不能全神贯注的听老师讲课，就很有可能跟不上老师的节奏，对于问题会越来越迷茫，对这门专业课感到畏惧，最后丧失学习机械制图这门课的信心。[2]老师讲授知识，学生被动的接受知识，没有主动的参与到学习过程中去，学习知识完全依赖于老师，自己没有独立思考的空间，缺乏主动学习的意识，学生们所能学到的知识就会十分有限。

1.3 教学模式陈旧

当今的社会正处于高速发展的状态，教学模式和方法却是没有与时俱进，虽然现在老师上课运用了多媒体和PPT课件等手段，但只是将以往写在黑板上的内容搬到了多媒体挂图上，内容依旧死板枯燥，老师对着PPT课件讲授知识，学生还是无法形象的理解各种抽象的视图，没有基于现实的实物模型给予学生们参考，无法培养出学生的空间想象能力。[3]就比如给出一个实物的剖面图，有的基础差的同学想象不出其原有形状，如果利用三维虚拟技术给学生们演示，效果会大大不同。

1.4 缺乏实践性教学

现在的机械制图课本上面都有介绍CAD绘图，然而老师只是简要的介绍了一下CAD绘图，学生也只是初步听了一下，并没有系统的学习，导致学生对于CAD绘图并不精通，无法在电脑上画出各种视图，所学知识不能运用到实际中来。[4]而且学校开设的三维CAD课程和机械制图是分开的，两者并没有真正的衔接起来。现在的社会是信息高速发展的社会，传统的手工绘图需求越来越少，电脑绘图逐渐变为大势所趋，所以精通电脑绘图软件也是必不可少的。[5]同时现在的大学生与生产实践联系甚少，学生只是在学校学习知识，但并不明白自己所学知识到底有什么用，自己今后应该去做些什么事，遇到工程实际问题应该怎样解决，所学知识和生产实际没有结合起来。

1.5 考核模式单一学生缺乏创新意识

现在大学的学生只是为学而学，课程的主要考核机制还是最后的期末考试，通过笔试来检验学生掌握知识的程度，平时课堂成绩所占比重太少，并且成绩的内容也只是包含了上课的出勤率和作业的完成度，这样的考核方式没有注重学生综合能力的培养，而且学生在完成作业时存在严重的抄袭现象，有些老师为了提高班级的整体平均分，在考试前划定考试内容和重点，所以以最后的考试方式来决定学生对于机械制图的掌握程度，这样的方法并不可取，学生们没有体会到机械制图课程的魅力，所以也就没有动力去创新自己的思维方式，发挥想象力绘制出自己创新性的模型，[6]而现代社会正是缺乏这种创新型人才。

2 机械制图课程的改革与实践

2.1 改革课程

机械制图作为机械类专业的重要基础课，需要花费时间去打好基础，不能熟练掌握机械制图课程知识，今后学习其他的课程都会感到吃力，因此学校应该将机械制图课程作为主打课程，增加它在学生心目中的地位，通过严格的考核制度要求学生，同时适当增加机械制图的课时，让学生有足够的时间学习这门功课，让老师能够将知识点面面俱到的教给学生。在上课之前，鼓励学生对课本进行预习，对于将要学习的知识点有一定的了解，做到心中有数，同时还可以上网查找一些相关的资料，这样老师上课的时候才能更好的学习。

2.2 “互助小组”教学模式

老师讲课不能一味将知识强行灌输给学生，而是应该通过引导的方式让学生来思考所讲知识点的可行性。老师上课时可以将学生分成几个小组，对于所讲的知识点提出相关的问题，可以让小组内的学生讨论问题，然后小组内派出代表在课堂上发言，学生们在小组内可以发表自己对于问题的看法，同时听取其他人对于问题的分析，从而引发自己的深思，激发自身学习的兴趣，[7]老师在最后做出总结性的发言，针对不同的学生出现的问题提出解决方案，帮助他们解答心中的疑惑，这样学生才会对于自己的错误印象深刻，并且保证以后尽量避免相类似的错误，通过小组讨论老师总结的方式，每个人都能学到相应的知识，并且对于机械制图课程产生浓厚的兴趣，学生们也都会处于一种勤奋好学的状态。每个学生的学习能力各有差异，对于那些基础差跟不上教学节奏的学生，老师应该对其进行集中的额外辅导，对于他们存在的问题一一进行分析，找出相应的解决方法，同时安排那些学习好的同学来带动他们，同学间互相交流、互相帮助，课堂氛围更加融洽，学生学习的兴趣也会越来越高。[8]

2.3 基于AR技术的课堂教学

相比于二維的抽象平面图形，三维可视化图形显然更容易被学生们理解和接受。AR技术融合了现实和虚拟，能够实现现实信息和虚拟信息之间的交互，并且能够生成高精准的虚拟物体。课堂上老师运用AR技术教学，将各种抽象的三维图形通过AR技术生成虚拟实体多角度的展示给学生，AR技术能够和学生的各种感官相适应，让学生身临其境的感受各种图形的奥秘。AR技术具有实时性的特征，可以实时的观察图形的演变过程，理解剖面图、装配图、相贯线等一系列的构造。AR技术的实际动态演示，可以弥补学生空间想象力的不足，同时加强学生这方面识图的能力。老师还可以拿出具体的实物模型配合AR技术给学生们进行展示，对比实体和虚体的图形，启发学生的发散性思维，启发他们进一步的探索，让学生对于教学课堂更加感兴趣。[9]

2.4 理论与实践相结合

学习机械制图课程当然是为了最后的绘图，无论是手工绘图还是CAD绘图，都有其重要的意义。学校应该安排相应的上机练习，让学生熟悉CAD三维制图，现在网上有很多关于机械绘图软件的教学，学生们可以自行在网上学习，了解更多的绘图技巧。[10]将机械制图和三维CAD的课程合并是十分有意义的，学生们可以更加系统的学习相关的知识然后运用于实践，加深自己对于图形绘制的认识。学校可以多安排一些课程设计作为检验学生学习成果的标准，例如减速器的设计、飞剪的设计，在进行课程设计的过程中，学生将自己所学的知识运用到绘图作业中，在绘图的同时检验自己所学知识的扎实度，手工绘制结束后还要进行计算机CAD绘图，兼顾两种不同的作图方法，有利于学生知识和能力的提高。[11]为了与生产实际相结合，组织学生去工厂进行生产实习，让学生在车间进行零件加工，加强学生的工作能力和实际操作能力，丰富教学的内容，让学生能够更好的掌握知识。[12]同时这也可以让学生们在工厂实习的过程中认识到自己的不足，欠缺哪一方面的能力，事后自己可以就不足的方面深入学习，向老师和工人师傅们请教经验，将自己培养为一名专业型的人才。[13]

2.5 完善考核体系推动学生创新

学校应该改变现有的成绩考核方式，不再只是将重点放在期末考试上，加入多元化的考核评价方式，侧重学生多种学习能力的培养，[14]平时的手工绘图，计算机绘图工作还有与企业的实践工作，这些都应该纳入考核评价体系，让平时考核成绩的比重上升到总体的70%。成绩考核体系的完善，能够促使激发更多的学生的发散性思维，同时培养他们的创新能力，鼓励学生积极参加一些机械类的比赛项目有助于创新能力的提高，[15]比如三维CAD建模大赛、机械创新设计大赛，积极参与到这些比赛之中，可以不断的活跃自己的思维，提出自己的奇思妙想，然后利用科学的方法将它实践出来，在设计比赛之中可以让自己所学知识得到升华。机械制图的魅力就在于此，不断的构思之中感受到学习给自己带来的乐趣。

3 总结

总而言之，学习机械制图时要明确学习目标，选择合理的学习方式，做到课前预习，课间积极主动地参与到课程之中，通过小组模式和同学们还有老师多多交流。运用三维虚拟现实工具和实物模型对学生进行教学，解决学生遇到的抽象问题，培养学生的空间想象能力。熟练掌握CAD等三维绘图软件，在电脑上多进行图形的绘制，加深自己对知识的理解。改变以往的考核方式，推动学生创新能力的发展。理论和实践相结合，安排学生进入工厂实习，提高学生的生产加工能力，不断的激发学生创新学习的能力，发挥出学生的主体作用，提高学生对学习机械制图课程的兴趣。只有经过这样的改革，今后才能培养出有本领的大学生，可以解决各种实际问题，同时还能创新研究，响应国家对创新型人才的需求，为国家的未来贡献自己的一份力。

基金项目：湖北省教学研究项目（2012218；2013221；2015234；2016230）；武汉科技大学教学研究项目（2013059）

参考文献

[1] 杨凌燕，郭建鹏，史秋衡.我国大学生课堂体验及其影响因素的多层线性模型分析[J].复旦教育论坛，2013.11（6）：45-51.

[2] 方勇.《机械制图》教学方法探讨[J].教育界：高等教育研究，2015（3）：61-61.

[3] 姚山季，钱存华.高校探究式教学改革：实施障碍与超越路径[J].江苏高教2015（1）：79-81.

[4] 李庆丰.大学教学改革应重视对课程知识选择的研究[J].复旦教育论坛2008（3）：27-31.

[5] 李葆萍.智慧教室中影响教师创新教学方法选择的因素探究[J].教师教育研究，2015.27（3）：50-55.

[6] 刘铁军，杨兆海.AUTOCAD与机械制图结合教学浅析[J].现代教育科學，2009（s1）：137-241.

[7] 喻平.课程改革实践检视：课程设计视角[J].中国教育学刊，2012（10）：40-44.

[8] 杜长征，宋丽华.在制图教学中引入三维建模的探索与实践[J].教育探索，2009（8）：25-26.

[9] 谢元敏，蒋国璋，汪鸣琦，等.面向机械卓越工程师培养的《机械制图》课程教学改革探讨[J].长江大学学报（自科版），2014.11（1）：102-104.

[10] 张华.重建对话教学的方法论[J].教育发展研究，2011（22）：35-41.