工程制图课程教学方式方法浅谈

周艳华+史佩+高华军

[摘 要] 工程制图教学中，根据不同的内容采用不同的授课方式方法，能够更好地激发学员学习的主动性和创新思维，提高空间想象和形象思维能力，提高教学质量。结合十几年的教学经验，总结探讨了工程制图课程教学的方式和方法，并在实践教学中取得了较好的教学效果。

[关键词] 工程制图；教学方式方法；空间想象；形象思维

[中图分类号] G642.41[文献标识码] A[文章编号] 1005-4634（2015）04-0083-04

工程制图是一门技术基础课，被誉为“工程语言”。如何讲好机械制图这门课程，调动学员的自主学习和创新能力，培养较好的空间想象和形象思维能力，取得较好的教学效果，对教员而言是个不小的挑战。很多高校的制图教育工作者对此进行了诸多探讨[1-3]。笔者作为执教十几年的老教员，主讲的机械制图课程于2006年获国家精品课程，教学团队被评为“山东省优秀教学团队”，现以执教以来的经验谈谈对于工程制图教学的体会。

1 多媒体与传统授课方式相结合，提高学员形象思维能力

目前我国很多高校工程制图课程都在采用多媒体授课[4-6]。海军航空工程学院的工程制图多媒体课件建设始于1999年，制作的机械制图电子教案、电子教材、模型库、习题解答曾多次在全国和学院获奖，网络课程曾获全国特等奖，网络学习平台曾获全国一等奖。丰富的多媒体资源为课堂教学提供了丰富的三维模型、动画素材，学习不再是单调的板书、ppt，生动形象的素材对激发学员学习热情，快速建立空间概念起到了非常重要的作用。例如图1组合体中的形体分析法，采用动画的方式展现了组合体的形成过程，直观地诠释了形体分析法的概念，非常易于理解。再比如装配图的装配关系和工作原理，以动画的方式展现，形象生动直观，教学效果非常好。对于涉及加工工艺的内容，通过动画展现加工过程，让学员对工艺有直观的了解和认识（图2为铸造工艺过程）。所有这些激发了学员的兴趣，拓展了学员的知识面，取得了非常好的课堂教学效果。

多媒体课件虽好，但并非所有的内容都适用多媒体授课。应当视内容将多媒体与传统授课方式灵活有机地结合。另外，多媒体当中很多内容是图片，平面的东西展示久了，学员也会产生视觉疲劳。尤其在课程后半部分，学员对模型、动画的新鲜感已过，更容易产生疲劳。比如在零件图一章的学习中，公差与配合是比较重要、也稍有点凌乱的内容，采用多媒体课件讲解很多概念容易混淆，学生不易理解，笔者在该内容教学时完全抛开课件，采用纯板书授课，取得了较好的效果。从互换性的概念讲起，到画零线、基本尺寸、上下偏差、极限尺寸、公差带、极限偏差、标准公差、轴与孔的公差带、三种配合方式、两种配合制度。通过绘制、讲解、查表、标注，学员理解、掌握非常迅速，教学效果良好。

网络课程/平台作为延伸的课堂，为学员自主学习提供，工程制图网络课程/学习平台包括：各个章节的学习目标、知识点、重点和难点、模型立体图、动画演示、电子教案、电子教材、步骤详细的习题解答、虚拟教室、虚拟实验室、互动交流版块等，还可为不同层次的学生制定不同的学习计划，提供不同的学习内容。丰富的图片、动画、视频资源能够帮助学生有效地建立空间概念，激发空间想象，提高形象思维能力。网络课程是课堂教学的有效辅助和补充，是素质教育不可或缺的重要环节。

2 采用多种教学方法，提高教学效果

多媒体课件虽然丰富多彩，但毕竟是辅助手段。课堂上“教为主导、学为主体”，教员的主导作用不可小觑，如何画图、读图、掌握规则和技巧不是仅凭图片和动画就能掌握的，需要教员诸多的教学方法贯穿其中，才能收到事半功倍的效果。

2.1 设问式教学法

对于每一个章节和知识点，都请学员思考两个问题：（1）为什么学？（2）学什么？有的同学内容讲过了，课堂也暂时学会了，但过几天就忘了，这就是没吃透问题的根本，盲目学习的结果。学知识，不但要知其然，而且要知其所以然。吃透这两个问题，学习就不会盲目，知识就会不断地积累、贯穿起来，且不容易忘记。比如在“表达方法”一章当中，围绕这两个问题，很轻松地把基本视图、辅助视图、几种剖视图、断面图的作用、画法、应用场合讲解清楚，学员能够较快较好地理解掌握，并能够根据不同的零件灵活选用合适的表达方法。

2.2 扩展式方法讲绪论

第一堂课是师生间的第一印象，在一定程度上能决定学生是否喜欢教员的讲课风格，是否喜欢上该门课，是否能激发学员的学习热情等，所以讲好绪论比较关键。工程制图是一门技术基础课，内容比较古老，几十年也没有太大变化，如何讲好绪论呢？笔者从四个问题着手、展开。四个问题是：（1）为什么学制图？（2）制图学什么？（3）制图与其他专业课程的联系如何？（4）发展趋势如何？前两个为什么学和如何学的问题是每个知识点通用的，后两个是绪论特有的。前两个问题很好解答，第三个问题开始扩展开，制图主要是为了设计、制造，这就引出了CAD-CAE-CAM一体化的设计制造过程。讲到CAD，就可以补充二维、三维绘图软件，如AutoCAD、Inventor、UG、SolidWorks、Pro-E、Catia、CAXA等软件及其特点、作用。讲到三维参数化建模的优点和必要性，由此引出第四个问题，目前已经有很多国家及三维软件公司在研究三维标注技术并出台其标准，未来制图的发展有可能三维图形代替二维工程图。四个问题环环相扣，学员听得认真，同时也会引起他们的思考。曾经在讲到CAD-CAE-CAM一体化的时候，学员就想到了3D打印，这说明他们感兴趣，也动脑进行思考，可以把自己听说的和要学的知识联系起来，这就达到了绪论的目的和效果。

2.3 金字塔式教学法

把整门课程体系结构看做一座金字塔（见图3），三视图的形成和投影规律在最底层，其重要性如同金字塔的地基。最顶端是零件图和装配图。其他的内容都是基于投影规律并为顶层的零件图和装配图服务的。扎实理解并掌握三视图的投影规律，才能牢牢打好地基，建好上面的每一层。同时，三视图的投影规律“长对正、高平齐、宽相等”还如同金字塔的柱子，连接上下，贯穿始终，每一个内容都离不开三等规律。借用金字塔，一方面说明课程的结构体系，另外一方面强调三等规律的重要性。看似简单的九个字，学员开始觉得很简单，但往往到最后才明白真正完全做到这三句话九个字并非易事。需要培养严谨、细致的学风。

2.4 归纳式教学法

工程制图课程中有很多是需要理解记忆的内容，这时候采用归纳式教学法教学效果显著。比如，在曲面立体截交线中，可以将平面截圆柱归纳为三种形式：（1）垂直于轴线切——圆；（2）平行于轴线切——矩形；（3）倾斜于轴线切——椭圆。将平面截圆锥也简单归纳为三种形式：（1）过锥顶切——三角形；（2）垂直于轴线切——纬圆；（3）其他——曲线。第三点实际包括了三种情况，截交线分别为椭圆、抛物线和双曲线。为了便于记忆，统一归纳为一种情况——曲线。归纳的三种形式便于理解记忆，做题时不易出错。

再比如“标准件和常用件”的学习，这部分内容杂而乱，学生不易掌握。对于螺纹的画法，归纳为“两个圆、两条线”——牙顶：粗实线，牙底：细实线。对于齿轮的画法，则归纳为“三个圆，三条线”——齿顶圆/线、分度圆/线、齿根圆/线。归纳清楚，学生就容易理解记忆，也不会觉得内容杂乱。

2.5 启发式教学法

启发式教学是指在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律，从学员的实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，调动学员学习的主动性和积极性，促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。课堂教学在启发式思想的指导下，能够成为提高学生自主学习、自主创新能力的有效手段。例如在学习“组合体的构型设计”时，采用启发式教学方法，激发学生思维灵感，增强其发散思维能力，提高空间想象力。如图4所示的主视图，要求构思出不同形状的组合体。首先对视图进行分析：主视图为一矩形，中间有两条线，投影为矩形的结构有很多，关键如何产生中间的两条交线呢？什么样的结构能产生这样两条交线呢？以设问启发学员的独立思考，然后请学员在纸上画出构思出的俯视图，看谁的发散思维比较好，想到的构型比较多，激发学员的创新意识，然后请多名学员把想到的结果画在黑板上进行交流，很多学员只想到最简单的平面与平面的交线，点评时可点出交线可以是平面和曲面的任意组合，最后展示课件当中给出的部分构型，当然构型还远远不止这些。通过启发式教学，学员的独立思考、创新意识得以激发。

2.6 分组讨论式教学法

表达方法的综合应用一节，考察学员系统掌握和灵活运用各种表达方法的能力。在这部分的教学中，采用分组讨论式教学法。先跟学员一起回顾一下所学的表达方法，然后给出题目，将学员5～6人分成一组，以小组为单位分组展开讨论，每组形成一个最终表达方案，讨论结束时，每组派一名学员陈述表达方案，分析优缺点，请全体学员评判表达方案是否可行，最后教员进行总结。实践证明：分组讨论式教学法一方面巩固了学员对不同表达方案及应用场合的理解和掌握，锻炼了学员的方案综合应用能力，另一方面锻炼了小组协作能力与口头表达能力，并且学员在讨论过程和最后的陈述、评判过程中探讨都比较热烈，参与度高。

3 理清脉络体系，串联整门课程

工程制图的每个章节的内容都是紧密相连的。在课程最后复习中，教员应当和学员一起理清一遍课程脉络体系，或让学生画出思维导图，使学员更深刻地理解每个章节的地位和作用，对知识的把握会更系统、更深刻、更全面。比如，三视图如同金字塔的地基，也如同人体的脊椎，既是基础又贯穿整个课程。制图基本知识和基本技能是国家标准规定，既然作为工程语言，如何画图就必须有统一的规定。点、线、面是构成立体的最基本要素，所以，要学立体的投影就一定要先学点线面的投影，其中比较重要的是面上取点，为后续的截交线打基础。产品大多是三维立体，所以要会画图必须掌握基本立体的投影及立体间交线（截交线和相贯线）的画法。组合体是较复杂的立体，主要在立体投影的基础上提高空间想象能力，这部分内容是培养画图、读图能力的重要环节。那么是不是所有的图都用三视图表达呢？当然不是，图样的表达首先要让别人读图简单，其次画图要简单，这是表达方法所要遵循的原则。所以针对不同的情况，国标规定了不同的表达方法。通过贯穿整门课程的脉络体系整理，加深对各部分内容的理解及相互间的内在联系，形成一个有机的整体，有助于知识的消化、吸收。

4 结语

工程制图被誉为“工程语言”，在工程中的作用举足轻重。工程制图教学应当根据不同的内容采用不同的授课方式和方法，因材施教，激发学员的主动性和创新思维，提高空间想象和形象思维能力。笔者结合自己十几年的教学经验，总结探讨了工程制图课程教学的方式和方法，所用方法在实践中取得了较好的教学效果。

参考文献

[1]韩丽艳，丁乔，张孟玫.面向工程制图教学内容的教学方法研究与实践[J].教学研究，2012，35（2）：76-78.

[2]王枫红，陈炽坤，陈锦昌.工程图学课程中创造性构形设计教学的研究与实践[J].图学学报，2012，（4）：140-146.

[3]宋洪侠.深化机械制图教学改革，培养高技能创新型人才[J].图学学报，2013，（3）：142-147.

[4]赵红雁，贾春玉，时亮.在制图课中采用多媒体教学的几点思考[J].教学研究，2002，25（4）：367-368.

[5]蓝晓民，王盛智.“工程制图”课程多媒体教学方法探讨[J].图学学报，2003，（1）：120-121.

[6]童秉枢.工程图学课程的数字化教学[J].中国大学教学，2010，（7）：46-50.