机械制图课程教学改革探讨与实践——基于“卓越工程师培养计划”

吴桂华

“卓越工程师教育培养计划”是为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署，贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》而实施的重大教育计划［1］。“卓越工程师培养计划”重在对学生的实践应用、思维开创性和创新性的训练，目的在于培养一大批具有创新能力、适应现代社会发展需要的高素质工程技术人才。

《普通高等院校工程图学课程教学基本要求》指出，“机械制图”是高等院校机械类专业必修的专业基础课，其理论性和实践性都很强。该课程与工程实践有密切联系，对培养学生的空间思维、工程意识和创新能力具有重要作用。主要培养学生使用投影的方法用二维平面图形表达三维空间形状的能力；培养对空间形体的形象思维能力；培养创造性构型设计能力；培养使用绘图软件绘制工程图样及进行三维造型设计的能力；培养仪器绘制、徒手绘画和阅读专业图样的能力；培养工程意识和标准化的意识。

因此，在“卓越工程师培养计划”背景下，根据普通高等院校工程图学课程教学的基本要求，笔者对本校机械专业制图课程从教学目标、教学内容、教学方法和教学评价等方面进行了改革，通过教学实践，取得了较好的成效。

一、“机械制图”课程教学目标规划

“机械制图”课程具有实践性和理论性强的特点，它强调培养创造性思维能力、图形空间想象能力和解决工程实际问题的能力。然而，现行的制图课程大多采用“填鸭式”教学模式，重理论轻实践，以教师为主体的“说教”教学是很难培养出“卓越工程师”的。本文构建了新的“机械制图”课程教学目标体系（如图1），旨在保证学生在掌握扎实的基础知识的基础上，重在培养实践能力、认知能力、创新能力和团队合作能力，加强学生的绘图技能——徒手绘图、仪器绘图和计算机绘图能力。

图1 “机械制图”课程教学目标体系

二、教学内容改革

根据学生的认知能力、用人单位的需求、“机械制图”的课程特点和在工程中的实际应用来选择“机械制图”课程的教学内容，也就是说对现有教材进行适当的增删、去粗取精，突出重点和难点［2］。

（一）合理删减教学内容

由于“机械制图”具有较强的工程应用性，因此以实际应用为教学目的，侧重于基本概念和基本原理的理解，对于画法几何部分的内容可以适当缩减，而机件的表达方法及机械图样的画法与阅读则要加强，重点培养学生的绘图、识图能力。在通常的工程实际中，技术人员在绘制比较复杂的截交线与相贯线时，采用一般曲线代替的近似画法。因此，该部分的教学重点放在相贯线上，而对精确绘图则没有太高要求。

（二）增加三维建模教学内容

学生学习机械制图的困难在于实物模型的二维图形和三维图形之间的相互转换，即空间与平面的转换，运用三维实体建模动态观察功能全方位看清机件的立体结构，可以加快学生二维视图和三维实体思维转换的速度，强化学生“三维一二维一三维”的思维训练及创新设计能力，学生自己动手制作三维模型，不但能培养图形空间想象能力，而且能加深对所学知识的理解，大大激发学生的学习兴趣，培养主动学习能力。因此，在组合体、机件的表达方法、零件图和装配图各章节中增加了三维建模内容。此外，通过课后的构型设计训练，培养学生的创新思维能力。

（三）机械制图与计算机绘图有机融合

在以往的教学计划中，通常是将制图理论和计算机绘图实践分开授课，致使在计算机绘图教学中容易出现“教师全程灌输、学生疲于接受”的现象。因此，在试点教学中把计算机绘图融入机械制图的每个章节中，延长了学生接触和熟悉CAD软件的过程，让学生在反复应用中提高熟练的程度。在完成第一章制图基本知识的理论讲解后，就将计算机绘图引入，学生通过在计算机上绘制标准图幅和平面图形，不仅熟悉了常用的计算机基本绘图和编辑命令，也巩固了相关的国标规定和平面图形的画法。通过这种有机融合，大大提高了学生的学习兴趣。进入组合体学习后，学生通过上机操作，更有助于理解“图”和“物”之间的投影关系，提高空间想象力，并在实践中享受学习乐趣。学生通过对软件边学边用和边用边学，从而做到了教、学、做一体化。

（四）加大实践教学力度

随着计算机技术的飞速发展，计算机绘图已经广泛应用于工程实践中，工程技术人员早已从使用图板尺规的手工绘图中解脱出来，但这并是不需要手工绘图。由于徒手绘图能够迅速捕捉设计思路、表达设计意图，并能方便快速地表达现场零部件，因此徒手绘图至今仍是设计过程中相当重要的方法。在实际教学中，弱化图板尺规手工绘图，更强调徒手绘图能力、计算机绘图能力和构型设计能力的培养，绘图训练按徒手绘图—计算机二维绘图—三维建模“三部曲”模式进行，大多数训练主要在课后完成，因此进一步强化了学生的徒手绘图和计算机绘图能力。

三、采用灵活多样的教学方法

“机械制图”课程的教学内容比较抽象和枯燥，教师需要采取更加灵活开放的教学方式，从而创造出理想的卓越工程师培养环境。

（一）改变教学模式

传统的教学模式是“教师主导授课、学生被动听课”，几乎整堂课都是教师唱“独角戏”，难以充分发挥学生的主观能动性。而制图课程本身内容抽象，难以理解，对于大一新生是一门比较难学的课程，容易导致学生产生厌学情绪。因此，采取以“学生为主体”的多元化教学模式，在课堂上采取引导式、启发式教学，在课后分配任务，学生以学习小组为单位进行讨论并完成任务，促使学生主动思考、发现和总结问题，激发学生的学习兴趣，有助于培养学生的沟通、交流能力和团队合作意识。

（二）合理运用多媒体课件授课

目前，制图课程大多采用多媒体教学，虽然运用软件或课件授课能够将文字、图片、动画、录像等集于一体，使课堂信息量丰富，形式活泼生动，教学效率高，并能激发学生的学习兴趣，但多媒体授课速度快、信息量大，学生难以较快地消化吸收，也容易产生视觉疲劳。在教学过程中，老师要选择性地运用多媒体技术授课，并注意讲解速度，尤其在讲解作图过程和投影原理时可采用“粉笔+黑板+模型”的方式授课，既发挥了多媒体的技术优势，又保留了传统教学方式的优点，学生对知识点更容易理解和掌握，从而提高教学效果。

（三）增加现场教学环节

机械专业的制图课程都是安排在大学一年级进行教学，学生还未接触到工程实际，通常在学习零件图和装配图章节时感到抽象、难理解，因此在这部分内容学习之前，要组织学生去学校加工中心进行现场教学，让学生认真观察零件的加工过程和加工方法，使学生对铸造和机械加工工艺有初步的了解和认知，也对实体机器零件有一个感性认识，这有助于学生对课堂理论知识的深入理解和掌握。

（四）引入学科竞赛

为了丰富教学内容，创造理想的“卓越工程师”培养环境，鼓励学生积极参加校内制图竞赛、全国CAD技能考试和全国大学生先进制图技术、产品信息建模创新大赛，使学生在参加学科竞赛的过程中掌握并应用所学知识，提高学生的创新思维能力和图形空间想象能力，并培养同学的团队合作精神。

四、课程考核改革

课程考核方法是否合理，不仅会直接影响考核成绩的真实性和客观性，而且也会影响教学的实施。因此，教学中要打破传统的以“知识点”为本的考核体系，形成以能力提升为本的、适应工程实际需求的考核体系，并贯穿于整个教学过程中。将“机械制图”课程的学习成绩考核转变为学习成效，即以掌握理论知识为基础，构建学生理论知识考核、计算机绘图能力、工程素养、实际应用能力等指标的综合考核体系，增强学生的学习主动性，培养自主学习、研究和工程实践能力［3］。

该课程第一学期的课程考核沿用传统的考核模式，但加重了过程考核比例。考核包括两部分：一是期末闭卷考试（占50%），考核学生对理论知识的掌握程度；二是平时成绩（占50%），包括对绘图质量、课堂表现、计算机二维绘图和三维建模能力的考核。第二学期改变传统的考核方式，主要采用“大作业＋答辩”方式。针对每一位学生所绘制的大图，围绕表达方案、技术标注、工艺结构等提问答辩，这样更真实地反映出学生对知识的掌握程度。

五、结语

在“卓越工程师培养计划”背景下，根据普通高校工程图学课程教学的基本要求，确定适合“卓越工程师”培养的“机械制图”培养目标，将灵活多样的教学方法付诸于教学实践，切实提高了学生的工程实践能力，增强了学习兴趣和团队协作意识，培养了较强的创新思维和空间想象能力。

此外，在课时缩减的情况下，为了保证课程教学改革的顺利进行，课外上机辅导训练需要对学生、教师和CAD实验室的时间进行统筹。这给教师增加了额外的工作量，也给相关部门增加了一定的工作压力。因此，该课程改革需要得到所在院系及学校的大力支持。

[1]教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见.[EB/OL].（2011-01-08）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201101/t20110108_115066.html.

[2]史复来.如何提高高职院校机械制图课程的教学质量[J].内蒙古民族大学学报，2010（5）.

[3]李斌，徐蔚.面向卓越工程师培养的机械制图课程教学改革探讨[J].大学教育，2013（7）.