以培养学生理论联系实际能力为目标的机械制图教学探究*

李丽霞 刘建英 高雅 马海舒

摘  要  结合工程经历及教学实践，从教学案例设计、教学空间变换、教学情境设计、教学资源配置及拓展教学空间等方面探寻机械制图创新教学，着力培养学生理论联系实际能力。

关键词  机械制图；教学空间；教学资源；理论联系实际能力

中图分类号：G642.45   文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）20-0103-04

0  引言

国内应用型本科院校在人才培养上更注重学生的动手能力及理论联系实际能力的培养，无论是课程设置还是教学大纲，都非常强调培养学生分析问题和解决工程实际的能力。但是，教学中还是沿用之前的教材，虽是最新版，却较老版改变不大；同时，大多数教师缺乏工程实践经验，还是沿用多年的教学习惯按照教材讲解，因此，教学效果和培养要求有一定差距。虽然很多高校要求教师到企业锻炼，成为“双师型”教师，但是教师的教学习惯短期无法转变。

对于学生而言，大部分时间学生身处校园而接触不到工程实际，体会不到理论知识的应用价值，因此感觉工程专业知识枯燥，学习缺乏兴趣，被动学习；即使记住了理论知识，但是由于理解不深，遇到实际问题无法与理论知识相结合，不知道如何下手，毕业后到企业工作时往往很难快速上手。

学生自学能力很强，加之中国大学慕课中课程很丰富，教师如果在课堂上照本宣科，学生必然不能认真听讲，课堂效果不好。如何设计课堂是实现教学目标的关键要素。本文以机械制图课程为例，进行教学探究，多种方式并举，培养学生理论联系实际的能力。

1  教学案例设计探究

在机械制图中关于螺纹这一章节，传统课堂是对照图片讲解螺纹各个要素，让学生认识和记忆。而对照图片讲解缺乏趣味，只是空洞的记忆，印象不够深刻。其实螺纹结构不仅应用于工业，日常生活中学生所用的笔、保温杯、矿泉水瓶子等上面都有螺纹结构，就以学生手里能够看得见、摸得着的日常用品为教具，让学生观察、触摸、比较、思考，理解螺纹的定义及结构就非常容易。课堂上以学生所用的笔和水杯为例，让学生通过旋转笔的连接部位和水杯的杯盖，观察中间的连接关系，引出螺纹连接；水杯的杯盖和笔套的作用是不一样的，从而引出螺纹作用——连接、密封。螺纹其他作用可以通过播放螺纹使用视频加以补充，因此，螺纹的概念、作用、应用等知识点不需要死记硬背就能掌握。

根据学生手里的螺纹（不同的笔或不同的杯盖）引领他们进一步观察：螺纹有大小之分；盖子拧紧需要按照一定旋向旋转，旋转方向由螺纹的旋向决定，不同瓶盖有的还可以互换。学生对此现象充满疑问，很容易引发兴趣，此时告诉他们认识螺纹的六大要素就能明白其中的原因，解释此现象。六大要素具体有牙型、螺距、导程、直径、旋向、线数，每个要素通过让学生观察笔或杯子盖上螺纹结构一一对照讲解。学生从熟悉的物体上能看到摸到体会到所学知识[1]，感受到所学知识与实际结合在一起，不需要教具和虚拟教学，就能真切地感受到自己学的是什么，必定会把身边见到的和接触到的物体与所学理论知识相结合。

由于对螺纹概念和结构认识比较深刻，学生自然感觉学习比较轻松，再进一步和他们讨论螺纹绘图：螺纹的螺旋线怎么画？用什么工具？用什么方法画？学生可能会有各种想法，最终引导他们认识机械制图有规范，不同结构有要求，线型有粗实线和细实线两种，能用手轻松摸到的螺纹牙顶用粗实线，不容易用手触摸到的部位是牙底用细实线。在轻松的环境中为学生讲重点和难点，才能达到更好的课堂效果，让学生在不经意间学会理论联系实际并接受新鲜知识。

比如在讲解零件图和装配图内容时，可以从学生用的笔和水杯讲起，那些不能继续拆解的是零件，笔或者杯子实际上是由许多小零件组成的，笔可以分为笔芯、笔盖、笔头等零件。观察每一部分的结构特点，发现笔筒轴向尺寸比径向尺寸大得多，即是轴套类零件，杯盖直径方向比轴向大是轮盘类零件，教室里凳子、桌子支持架是叉架类零件，家里的行李箱是箱体类零件……案例与生活息息相关[2]，学生更容易接受新知识。在有初步认识后可以讲解书中的例子以及更复杂的图，学生对知识的认识是由浅入深的过程，更利于知识的理解和掌握。

2  教学语言探究

专业术语往往用词生涩，学生理解颇为困难，继而对专业知识学习心生畏惧。其实，教师在授课过程中往往解释不够，这样更造成学生对知识理解得不够深入。比如在机械制图尺寸标注部分内容中有工艺基准和设计基准，不理解这两个概念会导致不能准确把握尺寸标注。工艺指加工过程，设计是产品的创造，那什么是基准？这里关键是对基准的理解。可以举例：两个人比较身高时，要站在同一平面上，这个平面就是统一的起点，就是基准。这样学生理解基准就是起点的意思，那么工艺基准就是在加工过程中测量某一部位的起点，设计基准就是产品设计时确定某一部位的起点。因此，在尺寸标注时要考虑为什么要以某个位置为起点标注尺寸。明白标注起点的原因与加工测量和产品设计要求相关，学生就会将尺寸标注与工程实际相联系。在课程中一定要把教学语言通俗化，尽可能消除学生学习的畏难情绪，引导学生一步一步将理论知识与工程实践相结合，从而达到较好的教学效果。

3  教学课堂转换探究

机械制图课程大部分是课堂理论知识的讲解，一般课程安排在大学一年级。刚刚从高中升入大学的大一新生，对新的环境和知识充满好奇，求知欲强，虽然有自学能力，但是学习应用型的工科知识如果还用高中的学习方法和思维模式，肯定是不可取的。由于缺乏实践和应用认识，工程知识在实践生产中的应用及实际操作在日常生活中无法接触，因此，很多学生课堂中很难想象教师讲授知识的使用场景，或者即使努力记住知识点也是囫囵吞枣，一知半解，从而在一定程度上打击学习热情。

比如在机械制图中关于尺寸标注这部分内容的学习过程中，学生虽然在课堂上听懂了，知道了基准的概念，但是在图中标注尺寸时又不知道基准在哪儿。因为没有见过加工过程，不知道实际工程如何操作，学生在作业中还是无法下手，会产生很多疑问，例如：为什么不能那样标注；到底怎么标注才是合理的；要标的尺寸很多，会出现标漏和重复标注，怎么才能标得准确；形位公差怎么标；等等。无论是作业还是考试，学生普遍反映关于尺寸标注这部分内容下了很大功夫，但还是感觉没有真正掌握。

其实学习专业知识和学习游泳类似，不动手练一练，不下水游一游，很难真正掌握。机械图是生产加工和技术交流的技术资料，因此可以把课堂调整到实训车间，以轴的零件图为例，让学生认识车床加工轴的过程。轴在车床一端用卡盘夹紧，另一端用机床尾座顶住轴的中心孔，轴在加工过程中围绕机床卡盘中心旋转。轴是回转体，回转中心线是轴的基准，轴的各个轴径需要保证同轴度，也就是各轴径的回转中心要一致，轴在使用中才能运转平稳，这样学生就可以认识并理解形位公差中同轴度相关知识。在轴加工过程中可以停下来让学生亲自动手测量，操作尺子，看看哪些部位能直接测量，哪些部位不能直接测量，就明白了能直接测量的尺寸一定要标注出来。需要标注而没有标注出来的尺寸让学生现场计算，感受工作的不便。在生产现场让学生亲手摸一摸零件表面，从而理解表面粗糙度知识。让学生对照零件图去看零件实物，锻炼学生识图读图。让学生观察工人操作机床的过程，对零件的工艺结构要求有所认识。这样一来，在课堂上需要图片、视频等资料以及教师要费力解释的内容在实训车间一目了然，只需教师稍加引导，学生认识和理解就会非常深刻，教学效果明显。

机械制图理论联系实际就是将课堂与工程现场相结合，根据课程特点及学生接受能力，实时改变教学环境，让学生在观察中学、在接触中认识、在感受中反思。严谨的制图精神、精益求精的工匠精神只有在实践中才能深入骨髓，只有在潜移默化中才能真正地消化吸收知识，知识被深入地认识和理解才能转化成能力，学生的动手能力、理论联系实际能力才能得到锻炼和提升。

4  教学情境设计探究

课堂引领方式只是完成课堂设计的第一步，还需要摆正位置。课堂是学生的课堂，学生是课堂的主角，要以学生为中心，调动学生的积极性，引领学生主动深入思考，才能达到教学目标。教师是导演，学生是演员，课堂上如何让学生演好学会，需要导演对剧本也就是教材做适当调整。教材的知识点不变，设置工程案例教学场景，每个学生都扮演工程师，是机械图的设计者，让课堂变成工程技术交流会。机械制图读零件图内容部分不再是教师空洞讲读图的方法和步骤，让学生以工程师的身份讲解案例机械图中的结构及技术要求。分成多个技术小组，讨论对图纸的认识。当遇到识图瓶颈时，总工程师也就是教师出场，引领学生深入认识与理解，层层剥茧、细细抽丝，在工程探讨中进行识图方法和步骤等知识讲解，学生没有被说教的感觉，只有解决问题的渴求，在润物细声中达到对知识的消化和吸收。

教学情境引入让学生初步体会机械制图的应用，很多制图基础的学习更多是在绘图过程中强化。因此，可以采用项目驱动式教学[3]，在课程中采取分组分项目讨论式绘图，每个小组有5～8名学生，分别担任项目中绘图方案视图分析人员、投影方向及视图数量确定人员、图纸绘制人员、各部分细节审查人员、绘图标准规范人员、尺寸标注方案及技术要求的确定和审核人员、总体评判人员等，大家既有自己的任务，也要参与相关问题的讨论，在多次课程中角色要多次调整。每次任务清晰、目标明确，还有同学和教师共同讨论，学生全心参与教学，渴望探求知识。每次要完成任务需要对基础知识认识深刻并作出评判，因此，学生课前会对相应的知识点有意识地主动学习，也能在讨论中发现认识偏差，没有说教的情况下更容易接受对偏差的矫正，这样既锻炼了自学能力，又锻炼了团队协作能力。同时，项目案例是理论联系实际最好的训练。

5  教学资源整合探究

随着互联网和大数据兴起，庞大的资源体系给教师传播知识带来很大帮助。在资源共享方面，教师可以给学生挑选一些网络精品课程，让学生利用零碎时间认真学习。同时，慕课的兴起也大大拓展了学生的知识面[4]，进一步拓展了教学内容的广度、深度，提高了质量。手机既是人们生活的必备品，也是很好的学习工具，教师可以充分利用微信平台创建订阅号，讲授课程内容、思考题、课后习题以及实际案例等；也可以将课程资源做成短小精悍的短视频，学生随时随地都能学习。教师把教学任务提前放到互联网上，让学生提前翻阅，做好课前预习。如果内容比较难，学生可以有针对性地反复观看。

丰富的精品资源和方便的网络渠道使学生学习更加灵活，因此，可以将课堂纯粹说教讲解的时间压缩，给学生更多的练习时间。针对每节课知识点设计不同的作图安排，课堂中10%的时间用于归纳总结知识点，60%的时间让学生作图，30%的时间解决学生作图中遇到的问题，让学生动手作图，加深对知识的理解和掌握的同时发现自己的薄弱之处。动手做不仅使学生记忆更加深刻，还能确立学生的主体地位，教师根据学生特点因材施教，学生的主动性和内动力才能被激发。教师的教再也不是填鸭式的教，做的也不再是重复性的没有新意的做，因为每个学生的认知和薄弱点不同，教师需要调动更多思维解决个体差异，这会激发教师的创新能力，提高教师的教学水平。资源合理布局，精准因材施教，课前课中课后才完美。

6  教学空间拓展探究

机械制图课一般是64～88学时，学生要在1～2个学期内完成学习，在大二、大三、大四会有相关的课程设计内容，要用到大量的机械制图知识。很多学生毕业时对机械制图、读图能力依然比较薄弱，然而毕业后进入企业，大概2～3个月就能轻松掌握绘图并能读懂非常复杂的零件图。学生进入企业后短时间内各方面能力快速提高的主要原因是在企业每天都接触生产现场和图纸，而机械制图课程中识图章节非常少且例子有限，学生没有强化绘图和识图的知识与能力。既然机械图是工程语言，在学校就要多设场景让学生多运用这些工程语言去交流，只有多看多绘图，才能提高识图和作图能力。

知识只有多接触多实践才能熟悉，因此，可以在课程设计和作业上调整，每周布置1～2个工程图让学生看，每周课堂花费5～10分钟让学生交流，通过量变的积累达到质变的结果，多读多练可以让学生扎实地掌握制图知识。很多学校有实验室和开放实验，教师也有很多科研任务，可以让学生多参与，把课题留给学生，让学生参与设计和绘图；举行制图比赛，学生自然就会多动手多训练，熟能生巧，很快就能熟练掌握制图的方法，也会认识学习的重要性并提高学习兴趣。

7  结束语

以学生为本，探究培养学生理论联系实际能力的教学方法：结合生活案例，让知识贴近生活；走入实训车间，让理论与实际融合；搭建工程案例场景，任务驱动式教学，化教学为工程技术交流；利用互联网资源，完美设计课程全阶段；重在用、落在实，给学生提供更多知识应用的机会，培养具有实践动手能力的应用型人才。

参考文献

[1] 杨东超，王玉坤，李学志.机械制图课程教学探讨[J].工程图学学报，2007（2）：183-186.

[2] 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，2013，34（3）：142-147.

[3] 焦红霞.机械制图与CAD课程实施任务驱动教学法的探索[J].长春教育学院学报，2014，30（19）：133-134.

[4] 王静，肖露，杨蔚华.基于慕课的《机械制图》课程混合式教学模式探究[J].高教学刊，2017（7）：88-89，91.

*项目来源：河南省第二批一流本科课程线上线下混合课程“画法几何与机械制图”（教高〔2021〕174号）；河南省高等学校精品在线开放课程“画法几何与机械制图”（教高〔2021〕4号）；河南省本科高校课程思政项目“画法几何与机械制图”课程思政样板课程（教高〔2020〕531号）。

作者：李丽霞，河南工程学院，高级工程师，研究方向为机械制图教学；刘建英，河南工程学院，副教授，研究方向为机械制图教学；高雅，河南工程学院，讲师，研究方向为机械制图、流体力学教学；马海舒，河南工程学院，讲师，研究方向为机械原理、机械设计教学（451191）。