“机械制图”课程理实一体化教学改革路径*

唐 斌，刘征宏，郑俊强，钟丽琼

（贵阳学院机械工程学院，贵州 贵阳 550005）

0 引言

《中国制造2025》行动纲领以及“新工科”建设行动路线提出以来，我国制造业发展势头更为迅猛。不断发展革新的高等教育，尤其是工科教育，成为推动制造业转型升级、保障经济建设的重要推力[1]。“机械制图”课程作为高等教育工科大类中多数专业要求学生必须掌握的一门专业基础课，属于理论知识难度较大、实践性较强的偏应用型学科[2]。对于机械类专业的学生来说，学会看图制图本就是将来从事机械相关工作的必备专业技能。此外，随着社会现代化进程加快，机电一体化、机械智能化的新产品交替涌现，一些新型产业的学科交叉现象亦是屡见不鲜，这督促学校的理论教学也必须与时俱进、注重与生产实践的接轨[3-4]。因此，“机械制图”课程理实一体化的教学革新，是所有工科院校深化教学改革的目标之一，也是培养学生实践素质、工程意识及创新思维的必备条件[5-6]，更是加强产学研合作、推进“强国制造”的关键路径和必要前提。基于此，课题组在考查了机械相关企业对制图人才的需求、审视回顾了“机械制图”课程的教学内容和大纲后，通过找出“机械制图”教学与实践脱节的主要问题并分析原因，提出了“机械制图”课程理实一体化教学改革的探索方向，旨在提高理论教学的前瞻性、加强理论教学与实践教学的有机统一，培养契合行业发展需要的全面型人才。

1 课程教学存在的主要问题

1.1 教学内容体系未能与时俱进

“机械制图”课程的教学目的是让学生学会一门应用于产品设计及加工的“工程语言”，学会看图制图，掌握表达零部件的设计意图和相关制造要求，并为后续专业课的学习铺垫好基础。考虑到该课程内容繁多，通常普通高等院校会安排两个学期的课时量来授课，然而，该课程教学内容和教学大纲近十年来都较为固定，部分教学内容过于冗长守旧，未能与时俱进，难以与现代化生产实际相结合[7]。例如，多所高校使用的制图教材都花了大量篇幅论述点、线、面的投影和基本体形投影的表达，并且机械专业的学生也被要求进行大量相关的手绘练习，包括像截交线、相贯线等手绘作图难度较大的练习。虽然这些教学内容在一定程度上可以提高学生的空间想象能力，但是在当下的实际生产中，几乎所有企业在设计产品时都会利用三维软件建模后直接导出生成二维图纸，并且生成的所有基本视图和剖视图完全符合国家制图的相关标准[8]，设计人员在制图过程中只需要重点考虑视图表达方法的选择，并不需要考虑零部件的投影关系，甚至有些成熟的企业使用的三维软件在生成二维图纸后还有配套使用的标注软件模块，可自动标注零部件的尺寸。因此，教学内容不应该只满足于学生牢固掌握所有的理论知识，而更应该与工程实际关联教学，与生产实践接轨，与时俱进，培育社会、企业发展需要的优秀人才。

1.2 教学过程未强调机械加工工艺的重要性

机械加工工艺是指让毛坯零部件的形状尺寸和表面性质等达到合格的全过程，认识了解机械加工工艺和工艺流程对制图设计人员非常必要，可以避免在设计过程中发生设计失误。目前，“机械制图”教学还是以传授学生制图理论和方法为主要教学目标，并未特别强调机械加工工艺的重要性。虽然教学过程中也会讲述车、镗、铣等机械加工方法和退刀槽、越程槽等机械工艺结构，但是多数学生并未见过实物，难以理解和记忆；多数教材上也并未对机械加工工艺进行任何注释，导致学生在制图时容易忘记这些工艺结构的细节部分，经常出错。例如，在讲授箱体式零件制图方法时，多数教师在该过程中都会强调怎么标注零件尺寸、粗糙度以及几何公差等要素，却很少提及箱体式零件是经过多少道工序生产出来的，都使用了哪些工艺方法。实际上，像铸造、焊接此类加工方法在机械相关行业中是极为常用的，仅是焊接标注符号在国家标准中就多达十余种。如果学生在经过两个学期的理论学习后还是不了解上述工艺结构的作用及特点，学生的学习成果与生产实践脱离较远，那么以后学生在进行毕业设计或者毕业后从事机械制图相关工作时，势必会遇到较大困难。

1.3 考核评价体系未注重学生实践能力

目前，“机械制图”课程的传统考核评价方式主要分为两种，一种是作为考试科目，它由70%的理论考试成绩和30%的平时成绩组成；一种是作为考查科目，平时成绩也是30%左右，剩下70%左右的分数以教学过程中布置的大作业表现情况核算得分。然而，无论是哪一种评价方式，都比较单一，未注重学生实践能力的考核。

尽管作为考查科目时，多数教师会布置几次手绘实践的大作业，但由于制图方法和标准是固定的，学生提交的作业可以完全一致，一些动手能力差的学生可以直接用其他同学的作业“依葫芦画瓢”，在制图过程中不去思考，没有任何实践意义，这就导致对学生的考核评价有失公平。此外，手绘大作业对学生的要求也仅仅局限于视图清晰、布局合理以及尺寸公差标注正确等，这在理实一体化教学改革的过程中，学生的实践能力包括计算机绘图和工艺流程的选择等也并未得到真正的检验。

2 课程教学改革路径

2.1 完善理实一体化教学内容体系

“机械制图”课程几乎在所有高校被安排的教学课时量都相对较多，应该充分利用起来，并合理规划教学内容。考虑到该课程是一门实践性较强的偏应用型学科，因此在拓展理论教学的同时，应该结合行业需求和生产实际，制定有利于接轨工程实践的教学大纲，并完善理实一体化教学内容体系和相应的教学进度表。一是重新调整规划教学内容。对于几何元素（点、线、面）和基本体的投影及其相互之间的位置关系等内容，应该剔除与生产实际关联性不强的冗长部分，避免通过大量习题重复讲授基本体的形体表达方法，否则，学生会觉得枯燥，不能完全理解零部件的用途及其应用场合。相反，对于零件图和装配图的教学内容，除了精简提炼教材上传统机械的典型案例外，还应该大量结合当代机电一体化、智能化产品的特点，丰富教学内容，开拓学生的视野。二是结合现代设计加工实际。考虑让学生更早接触三维建模的知识，充分了解实际生产中制图的相关流程及作用。以现在的多媒体教学方式在课堂上演示三维制图的过程并不难，因此，在进行典型零部件制图教学时，可以使用如SolidWorks 、ProE、UG 等企业常用的三维建模软件进行现场演示，调动学生兴趣的同时，可以让学生对所学知识点有更深的印象。此外，也可以选择三维建模与机械制图相结合的教材供教师和学生使用，以期达到想要的教学效果。

2.2 引入工艺实践认识的教学环节

高等教育中“机械制图”课程教学主要目的是让学生学会看图制图，具备看图制图这种专业技能，将来在工作生产实践中发挥作用，将设计的图纸递交工艺师傅，由工艺师傅编排工艺流程，指导加工制造。也就是说，机械加工工艺是指导生产实践中不可或缺的组成部分，它影响着生产的全过程以及机械产品的质量。

虽然在“机械制图”的课堂上谈工艺实践不现实，但是利用现在的多媒体教学，在制图理论教学过程中涉及机械加工工艺的讲解时，有必要插播相应工艺方法的实物图片、视频等，营造结合工艺实践认识的教学环境，拓宽学生的思维和知识面，让学生能了解常用的机械加工工艺技术、认识相应的加工制造设备、更深入地理解机械加工工艺在制图过程中的表现及其在实际生产中的作用[9]。为此，课题组经过讨论，拟定在“机械制图”课程的零件图理论教学中引入工艺实践认识环节，目前已梳理出适合学生预先了解学习的机械加工工艺，如图1 所示。由于几乎所有零件图都有粗糙度、公差等级等技术要求，而技术要求需要对应的加工技术和加工精度来保证，因此，通过各类零件图技术要求的理论教学延伸至工艺实践的认识较为科学合理。

图1 结合工艺实践认识的教学环境

2.3 优化理实一体化教学考核评价体系

传统的考核评价方式未注重学生实践能力的考查，评价指标单一，很难对当下相关行业对人才的培养需求作出及时反馈。一个完善的考核评价体系不仅可以检验学生的学习情况，还可以衡量教师在整个教学过程中的教学效果。因此，为了支持理实一体化的教学改革，优化相应的考核评价体系势在必行[10]。

科学合理的考核评价，首先要改变单一的考核评价方式，尤其是要改变以考试为主的考核方式，发掘并丰富新的考核评价方法。可将教学内容和教学过程的改革结合起来，建立新的理实一体化教学考核评价方法。以培养学生专业能力为初衷，由对理论知识的考查转变为评价学生“理实一体化”的能力，综合考查学生在制图过程中对生产实践的思考和对理论知识的灵活运用。图2 是优化后的考核评价体系，与传统评价体系的区别主要是增加了对学生实践能力考核的重视程度，并且，实践能力考核的内容与理论知识布置的考核作业完全挂钩，如此既可以加深学生对理论知识的理解和记忆，又能通过理论知识拓展实践能力，真正实现理实一体化的考核评价体系。

图2 优化后的考核评价体系

3 结语

随着企业革新、产业升级的速度加快，高等院校应紧跟社会发展步伐，与时俱进。课程教学改革是培养人才的起点，对于工科专业中的“机械制图”课程，更要注重实践，实现理实一体化教学改革。教师和学生都需改变传统思维，配合课堂教学，以社会需求为导向，以产业实践为目标，逐步提升教学效果和学生的实践能力，为新时代相关行业的发展输送“理实一体化”的全面人才。