机械制图MOOC课程的设计与实践

张孟玫 赵增慧

[摘 要] 应用MOOC课程关联主义式的教学设计原则，将实际工程中经常遇到的与制图有关的一些问题与机械制图课程的有关内容进行混编，制作成相应的MOOC课程。在课程设计时重新制定教学目标，将制图理论与生产实践结合起来，并以组合体读图为例，说明其设计及实践过程。机械制图MOOC课程借助在线课程先进的技术手段，为在校大学生以及工程技术人员进一步提高机械制图技能提供了高效的学习平台。

[关键词] 机械制图;MOOC课程;组合体读图

[课题来源] 北京石油化工学院教学与改革项目（YB20170201）

[作者简介] 张孟玫（1966—），女，山西大同人，博士，北京石油化工学院机械工程学院讲师，主要从事工程图学研究。

[中图分类号] TH126，G642.4    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）29-0242-03    [收稿日期] 2019-09-27

一、引言

工程技术人员需要掌握的一项重要技能，就是要能够识读并绘制各种工程图。例如作为产品研发设计人员，想要表达自己的设计意图，首先需要绘制出产品的工程图，而从事生产加工的技术人员，也需要能够准确识读工程图，才能开始进行后续的产品生产加工。在整个产品的设计、生产及加工过程中，工程图作为工程技术人员之间交流的重要工具，被称作是“工程师的语言”，培养训练学生学习掌握工程图的读图和画图等相关知识，主要由大学阶段的一门重要的基础理论课——机械制图来完成。机械制图主要讲述投影理论以及机械制图的相关知识，但由于这门课程在大一年级开设，其更侧重于制图的理论知识，与实际工程连接并不紧密，因此学生虽然学习了有关的基本理论，但还不能很好地将其应用于生产实践，在后续的课程设计、毕业设计甚至参加工作后，由于会经常用到机械制图的有关知识来解决实际的读图绘图工作，因此还需要进一步提高学生应用机械制图基本知识解决实际问题的能力。

进入21世纪，大规模开放在线课程（Massive Open Online Course），简称MOOC引入中国，与传统的授课相比，MOOC课程具有资源多元化、课程易于使用、课程受众面广、课程参与自主性强等特征。MOOC课程在教学设计上体现的是关联主义式的教学设计原则，学习者可以按照自己的实际需要，以信息为结点，通过路径寻找，连接自己所需要的知识。MOOC课程所具有的这些特征非常适合解决进一步提高学习者绘图读图能力的问题。因此，我们把机械制图课程中与实际工程图联系紧密的主要内容重新进行混编，从实际需要出发，制作开发成相应的MOOC课程，放在我校對外开放的教学平台上，为正在学习这门课的同学把重点和难点内容进一步融会贯通，同时也为需要应用机械制图知识进行绘图读图的技术人员提供了高效的学习平台。

二、机械制图MOOC课程设计

（一）机械制图MOOC课程设计

机械制图MOOC课程在教学设计上体现的是关联主义式的教学设计原则。其特点主要包括以下几方面。

1.集结：关联主义式的MOOC让大量的资料能在线上传播，以方便让参与者读取。这和传统授课过程不同，因为传统课程的内容是事先准备好的，教师按照教学大纲的要求，从第一章开始，顺次讲授。在机械制图MOOC课程中，学习者可以按照自己的需要输入关键词，直接进入相关的内容进行学习，而不需要像课堂学习一样，必须按照指定的时间地点学习指定的内容。

2.混编：将实际的工程需要与教材相关内容进行联结。机械制图MOOC课程与传统的机械制图课程的最大区别在于：传统的课程是以理论和概念为主线而展开课程，而我们设计的每节MOOC课程都是从实例出发，以解决实际问题为出发点展开课程。

3.重新制定目标：重新编排教学内容以配合不同学习者的使用。机械制图MOOC课程面向的学习者主要是有一定机械制图基本知识的高年级学生或是需要进一步提高机械制图技能的技术人员，目标是进一步提高学生应用机械制图基本知识解决实际问题的能力。MOOC课程并不是单纯的机械制图课，我们设计的MOOC课程内容全部来源于实际工程需要，主要包括以下内容：如何绘制工程图、截交线与相贯线、尺寸标注方法、读组合体视图、绘制零件图、绘制装配图等内容。涵盖了机械制图与实际需要联系最为紧密的主要内容，每节课程15分钟左右，包括工程实例引入，相关机械制图知识讲解，举例分析绘图等内容，并给出每节课内容的关键词，方便学习者的查找。下面以组合体读图为例进行说明课程的开发设计过程。

（二）组合体读图

1.引入工程图：所谓读图就是根据已给的视图，想象出物体的空间形状。一般的零件，都可看成是组合体，而组合体的读图，是机械制图课程中的重点和难点内容。图1为课程开始时引入的工程图，为轴承座三视图，轴承座是主要起到支撑或依托作用的零件，工作时放在轴承座上的轴承套在转轴上，而转轴高速旋转，传递动力。根据给出的三视图，可以分析出该轴承座分为上下两部分，下面为长方体的底板，上面又可进一步分为左右两部分，左低右高，左面外形是长方体，中间有圆弧状凹槽，用来盛放轴承，右面部分从中心线以上为半圆柱形，内部有圆孔，孔的下方还有键槽。在课程中通过这张实际工程图分析介绍轴承座的形状，同时配合讲解零件图的尺寸标注，初步说明读图的过程。

2.读图的方法：读图的方法为形体分析法+面形分析法。所谓形体分析法，即根据给出的视图，首先将其分解成若干基本部分，弄清各部分的形状和它们的相对位置及组合方式，分别画出各部分的投影。对于用切割方式形成的组合体，常常需要用到面形分析法，即利用“视图上的一个封闭线框一般情况下代表一个面的投影”的投影特性，对体的主要表面的投影进行分析、检查，可以快速、正确地画出图形。在读图的过程中，始终要把空间想象和投影分析相结合。图2（a）为根据读图理论总结的读图过程，图2（b）为按照读图方法想象图2的立体模型。

3.读图实例：要想真正学会读图，还需要通过大量的典型实例进行练习，在实践中提高读图的能力。在MOOC课程中，我们以动画形式逐步分析讲解典型实例，分析给出的视图，并根据已给的视图补画第三视图，最终给出立体模型，一步步提高学习者的读图能力。

在图3中首先出现的是主视图与俯视图，要求补画出左视图。这是一个典型的读图问题，也就是要根据已给的视图，想象出其立体形状，才能画出左视图。首先进行形体分析，想象物体的主要形状：通过分析主视图并对照俯视图，可以看出该物体可分解为三部分：上面是半圆和长方形组成的带孔的立板，中间是一个半圆柱筒，左右是2块与圆柱筒相交的长方体耳板。在确定出物体主要形状的基础上，进一步应用面形分析，分析各个基本体之间的交线。对于这个物体，面形分析的难点有2处：（1）要弄清线Ⅰ的形状，由于主视图中线Ⅰ是可见的实线，所以它只能与水平投影中前面的矩形线框对应，这说明它是在半圆柱筒顶面切出的一个水平面。（2）水平投影中的圆Ⅱ是从平面Ⅰ上往下打孔的投影。从主视图可看出，该孔与半圆柱筒内部相通。

三、效果分析

MOOC作为一种新的教学方法，其借助在线课程先进的技术手段，使学习者在课堂之外可以搜索学习自己所需要的知识，在短时间内有针对性地提高某一种技能。基于这一理念，我们将实际使用工程图时遇到的难点问题与机械制图课程的相关内容进行混编，制作成每节15分钟左右，共8节机械制图MOOC课程，放在我校对外开放的校园网上，作为机械制图课程课堂教学的有益补充。通过近一年的使用及信息反馈，这项教学改革在以下几方面取得了初步成效。

1.面向实际问题。机械制图MOOC课程面向已经系统学习了机械制图课程的大学生和社会上需要进一步提高机械制图技能的工程技术人员，主要解决课程设计、毕业设计和实际生产中遇到的制图方面的技术问题，解决问题的途径包括课程讲解和解答问题两种方式。由于这项教学改革针对性强，填补了这方面的教学空白，所以使用以来深受学生的欢迎，同时也有大量社会人员来学习并留言，收到了良好的社会效果。

2.学习时间灵活，教与学之间的互动灵活。由于MOOC课程是网上课程，学生可随时学习，教师也可在方便的时间上网解答问题。学生提出的问题教师一般会在1～2天做出回答，同时方便了教师和学生，成为课堂教学的有意补充。

3.通过机械制图MOOC课程的使用，大量的制图实际问题反馈到教师中来，倒逼教师进行反思和不断学习，使工程制图教师不但具有理论知识，而是进一步和生产实际联系起来，最终提高培养人才的质量。

机械制图MOOC课程在取得一定成效的基础上，我们也感到其目前还存在一些问题，今后需要进一步完善。例如：绘图环节有待加强，机械制图具有很强的实践性，教师应该绘图实际操作向学生展示正确的绘图过程，同时学生也需要将绘图过程演示给教师。所以今后互动环节不仅应该有文字答疑，还应该增加视频答疑。另外，MOOC课程今后还需要不断扩大信息量，增加课程的内容，例如增加AutoCAD绘图，增加三维绘图等与工程制图密切相关的内容，这样才能进一步增加使用者，扩大影响。

四、结语

在互联网时代，知识量变得极大丰富，信息资源匮乏成为历史，知识更新速度不断加快，知识和学习越来越多地呈现出复杂、混沌、非线性等特征。关联主义学习理论已被应用于网络学习环境设计、个人学习网络管理系统、个人知识管理等多个方面，成为网络课程设计的理论指导。在此背景下，我们应用关联主义教学设计原则，设计开发了机械制图MOOC课程，以实际遇到的工程制图问题作为信息“节点”，连接相应的工程制图“知识”，学习者通过“路径寻找”和“意义建构”对知识领域进行探索和学习。机械制图MOOC课程在设计和实践过程中抓住实际应用中的重点问题，分析讲解透彻，力求进一步提高学习者的制图能力，作为课堂教學的有益补充，为在校大学生以及需要进一步提高机械制图技能的学习者提供了一个高效的学习平台。

参考文献

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