“融合式教学、以学生为中心”的机械制图课程教学诊改

童念慈

（武汉光谷职业学院，湖北 武汉430070）

1 高职机电类专业《机械制图》课程教学目标

机械制图课程是高职机电一体化专业的基础课，也是工课专业学生必修的技术基础课，教学目标在于培养学生的空间思维能力和绘图技能，训练学生“照物画图”和“依图想物”两大技能。笔者承担所在学校大一《机械制图》课程，以及制定课程标准的工作。该课程总共72节课时，从18级机电一体化专业的课程教学来看，整体教学目标达成，学生看三维画二维，“照物画图”的技能基本达到，但“依图想物”是难点，学生难学，教师难以检测学生想象力。如何提高依图想物能力，还需要老师在教学上去思考诊断。

2 教学案例中的难点：简单组合体的学习

学生学习到第二个模块：投影基础到第三个模块：组合体的过程，学习的对象会从基本形体：柱、锥、球过渡到简单组合体。简单组合体是怎样形成的呢？叠加、切割、穿孔。学生的思维也跟着从单一立体到简单组合立体，只看单一立体到组合体的轴测图或者三维视图，理解其结构的变化对学生来说没有难度。但此处并不是教学目标。第一层教学目标应该是简单组合体的三视图画法，画出简单组合体三视图，再观察不同组合体三视图的细微区别处，目标是继续训练学生从三维到二维的读图技能。从实施教学的过程来看，学习到组合体这一章，配套的大部分练习图都是在无对应立体图辅助参考的情况下补画三视图的所缺图线，然而学生此时还完全没有足够的读组合体图三视图的能力以及绘图能力，简单组合体三视图绘图环节的训练习题是非常缺乏的。组合体这一章所有的练习题对当前的学习者都是难度偏大的。笔者建议在进入组合体学习时，同步加入相应的绘图练习和对应读图学习，而不是直接补画缺漏线条。

如相邻表面连接关系的学习中，典型的平面：共面或不共面的例子。从立体图上看是以上两个立体很容易区别。但从投影三视图逆推想像立体，对当前学生来说是个读图的教学难点，不容易突破。而且还要找到它们对应立体的区别，这又是一个难点。

两个物体对应三视图中的主俯视图如图1左右所示：

图1 共面组合体与不共面组合体的三视图

3 突破读图教学难点的策略

怎样判断学生能够从以上视图区别这两个简单组合体？①直接问答，效果不佳，语言描述往往不够直观。而且高职学生层次在语言描述这个环节往表现不佳，所以不是好的检测学习效果方法。②让学生画出他判断的组合体形状，这是一个可以用于检测是否学会的方法，但是需要学生已经掌握轴测图的画法。而轴测图一般是在三视图学习完成后才开始学习，且手工绘图占用时间比较多，不太适当用作课堂教学检测手段。笔者建议在这一步可以考虑采用autocad软件中三维实体建模的功能辅助学习读图。

辅助绘图软件AUTOCAD，三维绘图软件PRO/E以及solidworks都是在后续课程中会安排学习的单独上机实训课程，一般来说，人才培养方案中将这些工具绘图软件课程定义为学生必备技能课，按照教学学期安排，一门学完接着学习下一门，可否在机械制图过程中进行教学？据调查，在本科教学中，已有此尝试。例如同济大学、上海交通大学等院校《机械制图》编写组何铭新等主编的《机械制图》第7版从第二章就开始介绍Autocad基础，之后每一章最后一节都是对应前几节知识点由aotucad软件绘图的操作技能。这种方式实施教学，实际上是将《机械制图》和《AUTOCAD实训》这两门课合二为一，但这种融合，仍然是一种简单的叠加，相当于上一节手工绘图，再上一节软件绘图。对于照物画图的教学目的，两门课合二为一或者不合分开上，效果区别不大。

在教学中笔者认为可以更好的融合软件绘图工具，为达到“依图想物”这个更高阶的目标，融合穿插到前导学科，以及贯穿后续学科都是值得教师认真布局思考的。工具重在使用，以科目的名义隔离出来或者叠加在一起，都是有局限性的。教师首先要主导教学的大局和细节，哪里要用软件，或者是只要会用就可以，还是可以用到刀刃上帮助自己达到一些项目目标，需要教师来规划实施。

本次建议中，需要使用的是简单的三维建模功能，简单三维建模功能绘图效率大大高于手工绘制轴测图，用于检验教学，很适合。另外，简单三维建模功能用以上三种软件皆可实现。三维绘图软件PRO/E以及solidworks在三维建模方面更加强大，易用性更好。但这里所举例的课程学习知识点还是比较基础的简单组合体，就以比较普及的AUTOCAD软件为例来进行软件辅助学习的说明。

一般来说，一些教学有钻研精神的教师会用这些软件来制作一些图形图片辅助机械制图教学，但这仍然是限制在“教”这个层面。而学生自己检测，才是以学生为中心。所以从这个层面提出，让学生用软件。教会简单基本建模方法只需要2个学时，然后让他们根据看到的三视图，建模出他们心中想象的立体图，用来让学生自检想象力。学生即能练习到一种计算机辅助软件的功能，又能不是为了画而画，能使用工具反哺自己，此多重意义远大于学一种刻板的技能。

4 AUTOCAD三维建模具体操作

使用绘制二维线框、拉伸、差集等命令得到组合体底座，继续使用，二维多段线、拉伸、叠加、多段线、旋转、差集命令得到图2。

图2 autocad软件三维建模组合体

图3 steeringwheel控制盘

通过自己制作二维三视图对应的三维实体轴测图，动态观察，不同学生之间横向对比绘制结果，可以将脑海中的想象力具象化，明显看到学生想象力大不同，在共面这个问题上掌握的情况也不同。体现出不同学习效果和差异性。教师则可以有针对性的进行差异化训练。软件使用是工具，命令熟练使用则效率会提高，初次使用软件有个学习熟悉的过程，可能会花费时间较久，但是之后的案例再次使用工具，就会越来越快。使用软件界面上的steeringwheel控制盘可以按住鼠标动态360度观察立体图形，从任何有利位置观察模型，如图3所示。如果使用PRO/E软件表现三维实体会更加方便实用，但本文仅举例说明，在教学改革的实施上对工具软件可以选择。只要方便使用就行。

5 结语

照物画图是基本，依图想物是高级技能。提高学生依图想物的能力首先应该坚持读三视图，然后将二维重现为三维的训练。读三视图能力的训练要从易到难，循序渐进。从第二章投影基础开始，就要不间断贯穿始终。考核学生脑海中空间想象力，应该借助有利工具，充分利用现有工具。

此外课时不够的问题应该引起注意。因为机械制图这门课普遍定位为专业基础课，机械制图越来越被当作传统课程对待，教学策略制定者有时核心课不断加大设备投入，另一方面却逐渐轻视基础课。在教学定位上轻视了基础课的角色却不应该。基础的重要性并不比核心差。基础是基本功，更要练好。“三板斧练好”才能往高级发展。笔者与多位企业负责人交流经常听到这样的声音，对大学这几年学生的制图能力感觉水平在下降，远远没有达到企业要求。作为教育工作者，应重视制图教学质量下滑的问题。高职整体学习时间少于本科四年，也导致课程课时难以达到教学目标要求。这是需要从人才培养方案到教学实施都需要重点改革讨论的问题。

另外工作中用到图的和教学中训练图不一样，教学更多的是画法和投影关系，工作要用的图强调准确表达每个特征的形位尺寸。在学校难以接触到企业真实图纸，企业图纸往往要求保密，所以校企合作是一个解决问题的途径。