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《机械制图》的基本内容是:基本几何体及其组合体的读识和绘制;零件图的读识和绘制;装配图的读识和绘制等三个相应的学习单元。其中识读图纸及绘制图纸的能力,与我们学习的数学知识有很大关系。在数学中基本几何体,同学们都学过。并且对它们的正视图、主视图左视图的投影及画法都有一定的了解。所以数学对学好《机械制图》是至关重要的。
一、结合空间几何体的定义分类的基本几何体的制图教学
首先,由数学中的基本几何体与《机械制图》中的空间几何体的概念比较可知:在数学中的空间几何体就是机械制图中只考虑形状与大小的基本几何体。
再者,对于棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、球体、圆环等几何体,在教学时重点强调“数学与专业在这几个几何体方面的知识是一致的。在涉及棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、圆球时,我们也可以认为基本几何体是空间几何体,完全可以利用数学中的空间几何体的概念性质来理解与解题”,加强将数学知识与专业知识紧密结合。
二、结合多面体的平面立体的制图教学
1.多面体的定义与举例分析。数学中的多面体定义为“由若干个多边形围成的封闭的空间图形”,并对多面体的面、棱、顶点、对角线给出定义。对多面体的分类标准是“按照它的面数”,教学重点是对棱柱、棱锥、棱台这三种多面体的概念性质进行详细的分析。
在数学中对棱柱的教学,应重视棱柱直观图的教学,不仅要求学生掌握棱柱的性质还要求学生会画棱柱的直观图,逐步培养学生的看图、作图等能力,能在涉及棱柱时就能联想起棱柱的直观图,为棱柱在机械制图中的学习奠定扎实基础。而对棱锥的教学,就需强调其定义“如果一个多面体有一个面是多边形,其余各面是有一个公共顶点的三角形”,分析棱锥的侧面、底面、侧棱、顶点、高等概念与棱锥是按底面进行分类,重点是对各类正棱锥的概念与性质都要进行具体地分析,重视棱锥的直观图的作图方法,对于三棱锥和四棱锥的直观图了然于胸,使学生在学习机械制图时。
2.平面立体的定义与举例分析。在机械制图中关于平面立体的描述是“表面都是由平面所构成的形体,如棱柱、棱锥等”教学重点是棱柱、棱锥的三视图,对其概念性质只作简单介绍。
在机械制图中棱柱是作为第一种基本几何体,简单描述六棱柱的性质“顶面和底面是互相平行的正六边形,六个侧面都是相同的长方形并与底、顶面垂直”。制图中的重点是关于棱柱的三视图,对于没有学过棱柱的同学而言,容易对一些概念问题产生困扰,对于作图对象棱柱的不了解肯定会影响对棱柱的视图把握。
棱锥是机械制图中的要求掌握的第二种基本几何体,典型例题分析是一四棱锥“底面是一正方形,四个侧面均为等腰三角形,所有棱线交于一点,即锥顶s”。对于没有学过棱锥定义和性质的同学,亦会如面对棱柱般产生各类需要在数学中给予解答的问题。
3.机械制图的平面立体教学。通过对定义与具体的几何体比较可知,平面立体与多面体存在实质上的相同点。如在定义上“每个表面都是平面”与“多面体的每个面都是多边形”。不同说法所表示的是同一概念。在机械制图学到平面立体时学生自然就联想到数学中的多面体,产生一种“这是学过的熟悉的知识”感觉,在心理上就降低对新知识学习的陌生感和恐惧感,促进专业知识的更好掌握。同时,多面体与平面立体都将棱柱、棱锥列为分类,那么在涉及棱柱、棱锥时我们可以简单地理解为机械制图中的平面立体为数学中的多面体。在教学时,强调知识是融会贯通的,学好数学中的棱柱、棱锥的知识,今后无论在现实中还是在专业中涉及棱柱、棱锥时,都可以运用相关的数学知识进行解决。
三、结合旋转体的曲面立体的制图教学
1.曲面立体与旋转体的联系。在机械制图的基本几何体中,关于曲面立体是“表面是由曲面和平面或者全部都是曲面构成的形体,如圆柱、圆锥、球体、圆环等”。在基本几何体的视图分析中第三、四、五种分别是圆柱、圆锥、球,重点是三视图分析,都是简单地介绍几何体的形成,粗略带过相关的概念性质。在数学中掌握圆柱、圆锥、圆台和球体的相关知识就显得非常的重要。
数学中的旋转体也是主要研究圆柱、圆锥、圆台和球体这四种几何体,比较两课程的概念分类,在不严格的要求下我们可以将制图中的曲面立体认为是旋转体。教学时反复强调在机械制图时涉及的曲面立体可以利用数学中学习的旋转体知识加强理解与运用。
2.曲面立体教学。机械制图的教学重点是旋转体的形成过程,数学中的旋转体教学重点是圆柱、圆锥、圆台和球体的形成过程与性质。教学时首先强调旋转体的定义“旋转体就是由一个平面图形绕这平面内一条直线旋转一周而成的几何体。这直线叫做旋转轴”,重点介绍圆柱、圆锥、圆台和球的形成过程,通过是什么图形旋转形成的,演示旋转过程是教学的重中之重。使学生对这四种旋转体的形成过程铭记于心,用到这些旋转体时就能联想起数学中的形成过程。其次,分析圆柱圆锥的轴、高、底面、侧面、母线、球心、半径、直径、大圆、球面等相关概念。教学时要重视圆柱、圆锥、圆台、球的直观图的作图方法,强调作图和识图对几何体的理解的重要性,从而提高学生的理解能力、应用能力、空间想象能力和识图制图等能力,为学习机械专业课奠定基础。
关键词:CAD;实图;标注
前言
机械制图在没有应用CAD之前,主要都是通过手工绘制的形式,对于机械进行设计,也就是通过二维形式表现出机械制图实体所具有具备的物理信息,这种设计方式主要与当时工业生产水平之间有着十分紧密的关联。机械制D在应用CAD技术之后,能够有效对于机械制图进行简化,利用机械制图所具有的信息资源,缩短机械产品从设计到制造上面的问题,具有良好的经济效益。CAD在机械制图内应用,首先表现在机械制图设计上。CAD之所以成为现阶段应用最为广泛的绘图软件,不仅仅是由于CAD应用之后绘图十分简单,同时还由于绘图具有较高的精确性,与我国相关标准完全符合。因此,CAD现在已经成为制图的主要工具。
1 机械制图与CAD之间的关系
想要对于一个图像进行识别,直接应用机械制图即可,很多人还想为什么要应用CAD,这种观念显然是在认识上存在误差。机械制图研究重点对于机械图像原理及方法研究,主要目的就是利用正确的正投影理论知识,了解机械图样上面所具有的机械理论知识及技巧,对于人们的空间想象能力进行培养。CAD在实际应用过程中,主要是通过多样化的命令对于图样进行绘制。机械制图在绘制过程中,一定要应用到铅笔等有关辅工具,对于绘图质量会造成一定影响。要是能够将CAD与机械制图有效结合起来,就能够将CAD看成是机械制图过程中所应用到的一个工具,计算机显示器就是机械制图的图版,鼠标与键盘就是机械制图的辅工具,这样就能够有效解决机械制图所存在的问题,甚至很多机械制图工作直接就能够在电脑上实现,对于机械制图学生而言十分适用。与此同时,CAD软件在实际应用过程中还具有很多机械制图所并不具备的优势,手工无法绘制的图样,CAD都能够借鉴计算机绘制完成,CAD还能够绘制成三维图样,对于学生空间想象力进行针对性培养,对于提高学生机械制图水平具有一定帮助[1]。
2 尺寸标注
CAD软件在对于图样尺寸标注过程中,需要按照图形测量及样式进行标注,这样才能够充分表现出图样内所想要表达的物理信息。尺寸标准,需要利用标准尺寸进行设计,尺寸标量属于一个有限集合,能够对于图样外观形状进行有效控制。CAD软件在推出之后,并没有直接为我国机械制图设计提供针对性标准,其中最具有代表性的样式就是ISO-25,所以这就需要构建与我国机械制图标准相吻合的尺寸标准样式。
CAD软件在实际应用过程中,能够直接为任何图形上面所需要进行测量的数值进行标注,正常情况下主要包含四个方面的数值,分别是距离值、角度、直径、半径。CAD软件在对于部分图形标注的时候,还会应用到引线,进而表现出图形所具有的信息[2]。
2.1 设置尺寸标注样式
CAD软件在对于图形尺寸标注样式设置过程中,所输入的指令为DIMSTYLE,或者是在菜单内为标注或者是样式。这两种指令在输入之后,CAD软件内都能够显示出尺寸标注样式设置的对话窗口,通过该对话窗口就能够直接对于图形尺寸标注样式进行设置,构建尺寸标注样式体系。要是想要重新构建图形尺寸标注样式,就需要重新输入标注样式的名称,然后对于尺寸标注样式内所涉及到的有关变量进行调整修改,进而保证图形尺寸标准样式与自身图形所需要的尺寸标准样式之间完全吻合。
2.2 线性标注
CAD在对于图形线性标注过程中,指令主要有两种形式,第一种就是直接输入DIMLINER,第二种就是在菜单界面内找到标注或者是线注。这两种指令形式都能够直接对于图形对象进行标注,要是想要对于线性标注尺寸进行调整修改,在线性标注位置上面输入M就能够对于尺寸文字进行重新编辑,要不然图形线性标注上面具有的文字就是CAD软件默认文字,然后在将该文字默认到有关位置上面。正常情况下,线性标注指令在输入之后,都是垂直标注或者是水平标注[3]。
2.3 对齐标注
CAD软件在对其标注过程中,主要有两种指令形式,第一种就是直接输入DIMALNED,第二种就是在菜单界面内找到标注或者是对齐。这两种指令形式在操作过程中,都需要通过标注点对于标注对象进行确定。想要对于尺寸文字进行调整修改,只需要在尺寸位置确定之前输入M即可,这样就能够对于尺寸问题进行修改,否则尺寸上面所显示的文字就是CAD软件测量所得到的问题,然后CAD软件再将所测量到的文字放到针对尺寸线上。正常情况下,两个需要标注的尺寸线上面的标注点应该是平行的[4]。
3 CAD软件与机械制图的优缺点
CAD软件在机械制图中的应用,整个制图工作都能够通过计算机完成,一个鼠标就能够完成整个设计工作,主要原因是由于CAD软件内部具有通过线性数据库与字体库,进而机械制图最后画面所具有的整洁性也能够得到有效保证。CAD软件自身还具备撤销键入的功能,因此操作者在实际应用过程中并不需要考虑担心画错的问题,CAD软件能够将绘图归还到上一步绘画界面上。设计人员在设计过程中,更可以在计算机后台上播放一些舒缓的音乐,一边听着音乐一边工作[5]。
3.1 精度提升
机械制图所设计的范围十分广泛,就以建筑图纸在设计过程中,图纸所具有的精度存在一定差异,机械制图不仅能够将精度控制在毫米范围之内,而且整个建筑物机构所具有的精度也会有所提高,这样机械图纸在落实过程中所具有的精度将更加难以保障。但是建筑物所具有的规模会有所提高,没有CAD软件作为保证,施工过程中所面临的难度将显著提高。笔者在对于CAD软件及机械制图分析研究之后发现,CAD软件在室内声场及灯光照度等方面计算精度上具有十分显著的优势,计算速度较快,是传统手工计算根本无法比拟的。
3.2 资料保管方便
CAD软件在机械制图上面应用,最后所绘制完毕的图纸直接就能够保存到计算机上面,资料保存更加灵活,设计人员在利用设计资料上面也更加容易。设计人员还能够将计算机上面所具有的设计资料刻成光盘,光盘内数据所能够保存的时间将会超过50年。设计人员可以将之前所涉及到的图纸通过扫描仪,直接传输到计算机,这样就能够有效解决设计图纸资料在保存上面所存在的受潮或者是虫蛀等问题,查阅对于设计资料也不会造成任何影响。设计资料在保管上面的科学性能够显著提高,整个管理过程只需要一台计算机,就能够有效保证整个计算管理流程,资料室内在也不需要很大的办公地点[6]。
3.3 CAD在建筑表现图上的优势
CAD件在机械制图上的应用,最具有代表性的就是在建筑设计上面的应用。CAD软件在建筑设计上,能够有效将建筑设计所具有的透视、光影、建筑材料等方面的情况真实表现出来,整个建筑图并不需要落实之前就能够呈现出设计预想图,与此同时再利用树木、天空等景观,建筑设计表现图几乎能够达到以假乱真的地步。要是能够在建筑表现图上面添加现场环境图片,这样建筑表现图所具有的说服力将能够显著提高。CAD在建筑表现图上面所具有的优势并不仅如此,建筑在创建完三维模型之后,CAD软件能够直接将规定透视角度或者是模型材质通过效果图形式彰显出来,并不需要从头做起,这种优势是传统手工绘图并不具备的。
3.4 设计理念的转变
CAD软件所具有的智能化功能,能够有效将设计人员从繁重的设计工作之中解脱出来,同时由于CAD软件所具有的标准化及产业化特点,能够有效推动设计人员的设计工作。信息技术与网络技术在逐渐完善过程中,设计领域内经常跨地区合作,招标工作也经常跨地区,设计评审标准已经逐渐普及化。设计人员应该在最短时间内了解到最为先进的知识,保证与社会发展步伐相一致[7]。
4 CAD在机械制图中运用必要性
4.1 计算机普及
进入到二十一世纪之后,计算机开始逐渐在人们生活之中普及,在这种背景之下CAD软件也逐渐在机械制图内应用。CAD软件在实际应用过程中,能够有效将推动计算机及机械工程领域的发展建设,尤其是机械工业内的数控机床,这些领域机械制图都需要利用CAD软件所具有的精确性,同时还能够利用CAD软件所具备的三维立体知识与基础知识。
4.2 缩短机械制图时间
社会经济在快速发展建设过程中,机械产品更新换代时间逐渐缩短,这就需要机械制图时间逐渐缩短。CAD在机械制图内应用,不仅仅是计算机发展到一定水平之后的表现,同时也能够充分表现出机械制图现代化特点。CAD在应用过程中能有效提高各种设计工作的速度与质量,机械制图设计时间能够有效缩短,同时机械设计质量并不会受到任何影响,机械产品制造周期也就能够缩短[8]。
4.3 转变机械制图教学方法
CAD在快速发展过程中,所取得成果已经远远超过传统教学模式。CAD在机械制图内应用,能够充分发挥出自身所具有的优势,将原本十分复杂的机械制图实体结构有效化简,能够直观展现出机械制图内部结构特点,学生能够直观观察到不同零部件之间所存在的关联,学生对于机械制图理解也将更加容易。与此同时,CAD在机械制图内应用,还需要教师与学生之间紧密配合,CAD在展示之后,需要对于机械实际流程进行分析。CAD软件在实际应用中还能够构建三维模型,对于机械制图传统教学方法加以创新,携带也更加容易,并不需要受到客观条件所限制,在提高学生学习水平的情况下,机械制图成本也能够有效降低。
5 结束语
CAD在机械制图内应用,不仅仅是现代制图的实际要求,同时还是机械工业发展的需求。CAD作为图版类软件,在实际应用中主要是通过计算机进行辅设计,但是在设计过程中还是需要借鉴到机械制图基础知识的支撑。机械制图能够有效提高学生在辨认图形与绘制图形方面的水平,对于培养学生思维具有一定地促进作用,是CAD技术内的主要内容之一。CAD在应用过程中要是没有机械制图知识作为保证,机械制图成果也将无法得到保证,但是机械制图要是没有CAD,机械制图效率也会显著下降。
参考文献
[1]程书斌.浅谈AutoCAD在机械制图中的应用[J].漳州职业技术学院学报,2016,01:14-18.
[2]严晓娟.CAD在机械设计中的应用分析[J].橡塑技术与装备,
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[4]李雷,闫继博.AutoCAD软件在机械工程制图模块中的应用[J].科技创新与应用,2014,01:62.
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[6]须文雅.关于《机械制图与CAD》课程教改分析[J].学周刊,
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[7]王文静,董玉德,段国奇.关于在机械制图课程中引入共享虚拟模型库的教学探讨[J].滁州职业技术学院学报,2011,01:72-75.
关键词:机械制图;项目驱动;教学研究
一、引言
《机械制图》是机械类各专业必修的一门非常重要的专业基础课,其教学活动组织与安排的好坏,直接影响着后续课程和教学计划的安排,该课程一般都安排在大一的第一学期。由于学生对”机械制图”的概念了解甚少。采用正确的教学模式,引导他们对这门课程产生学习兴趣,建立空间概念。项目驱动式教学与传统的教学模式相比较,以其紧密联系生产实际、鼓励学生自主学习与创新、有助于形成较强的实践能力等突出特点,正日益成为我国工程及教育领域一个新的热点问题和重要的发展方向。
二、传统教学模式的弊端
(一)以教师为中心,学生处于被动地位
在传统的机械制图教学中,采用填鸭式课堂教学模式,使学生在学习中缺乏学习兴趣和动力,也没有主动学习的机会,教学效果较差。
(二)学生缺乏团队意识
工作过程中,团队合作意识显得非常重要,工作任务的完成离不开团队成员之间的相互协作;而传统的教学模式忽略了这一点,只注重学生个体的成绩。
(三)学生缺乏学习主动性
按照传统的教学模式安排教学内容,虽然逻辑性、系统性和科学性较强,但学生对该专业缺乏认识,学习专业知识很难真正理解它的内涵和作用。基础教育往往采用的是“理论一实践一理论”的教学规律,而高职教育着眼于职业技能、职业能力的培养,显然不适用该教学模式,应遵循“实践一理论一再实践”的教学规律。
基于以上原因,在机械制图教学中,必须找到一种合理有效的教学模式和方法,彻底解决上述问题,以“项目驱动”法进行教学就能够很好地解决以上问题,达到良好的教学效果。
三、《机械制图》课程项目驱动模块设计
项目式教学是一种以实践为导向、学生为主体、教师合理引导、学生自主开展学习的教学模式[1]。这种教学模式的特点是:(1)任务要吸引学生,能够激发学生的学习兴趣和欲望;(2)任务要分层次,要考虑到全体,让所有的学生在每次学习中都有所收获,体验到完成任务后的成就和喜悦感;(3)任务要体现真实、合理性,创设贴近学生生活实际的情境;(4)任务最好能形成一个系统,有利于小组的合作学习。
根据以上几点,构建出新的机械制图课程教学体系。以机械制图为载体,把计算机绘图和制图测绘穿插到各个教学过程中,再将整个课程分为六个项目,一个项目引领一个知识体系,以完成该项目所划分的每个任务来驱动某一个知识点或一个单元。整个课程设计情况如图所示。
四、《机械制图》课程项目驱动教学法的设计
1)调整教学组织方式。将能力不同、优势不同的学生划分到一个小组,充分发挥每个学生在项目活动中的优势。
2)转变教师角色。教师由过去的“讲授者”转变为“指导者”,让学生有更充裕的时间开展自主探究、操作、讨论等活动。
3)营造好的学习氛围。学生在完成项目任务的过程中,不可避免地会犯各种错误,教师应有耐心,因为失败对学生来说也是一种学习方式。
4)合理安排理论课教学。将理论和实践有效地结合起来,要注意理论教学的切入时机。
5)建立合适的评价体系。可参考的评价方法是:阶段性评价与终结性评价相结合;小组评价与个体评价的结合;理论评价与实践评价相结合等。
五、结述语
综上所述,基于项目驱动法在“机械制图”教学中的实施,有机地把理论与实践、学习与应用结合起来,使学生在学习中充满热情、兴趣盎然,而且还锻炼了学生的思维能力、分析问题和解决问题的能力,培养了团队合作精神和良好的道德品质。实践证明,项目驱动教学法是高职院校中培养技能型人才行之有效的教学方法。
参考文献:
关键词:机械制图;精品课程;应用型人才培养;实践教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)15-0094-03
机械制图课程是工科类各专业学生必修的一门技术基础课,在生产实践中充当着机械工程与产品信息的载体,在工程界起着表达、交流设计思想的语言作用。其教学目的是通过本课程的学习,培养学生以国家标准为基础绘制、阅读工程图样的能力,从而使学生掌握一般机械图纸的设计方法及步骤,培养学生一定的机械设计能力,以及对工程实际问题的分析和解决能力,在学生能力培养培养中占有重要的位置。基于《机械制图》是研究机械图样绘制和阅读规律与方法的一门科学,由于该课程的教学质量关系重大,为了提升课程教学效果,以适应社会对应用型工科高素质人才的需要,几年来,我们课程组对机械制图课程进行精品课程建设,并以加强能力培养为导向,对课程的教学及实践环节进行了多方面的改革和探索,取得了一定成效,得到了学生们及同行的认可。
一、课程教学改革措施
1.创新课程教育理念。“机械制图”是一门研究绘制和阅读机械图样的技术基础课。所谓机械图样,是指准确地表达机件(机器或零、部件)的形状和尺寸以及制造和检验该机件时所需要的技术要求的图纸。机械图样是人们表达设计思想、传递设计信息、交流创新构思的重要工具之一,也是现代工业生产部门、管理部门和科技部门中的一种重要的技术资料,在工程设计、制造、施工、检验、技术交流等方面有着极其重要的地位,因此,机械图样被喻为“工程界的语言”。设置“机械制图”课程的目的,是培养学生绘制和阅读机械图样的基本能力,即通过该课程学习,使学生掌握绘制和阅读机械图样的原理和方法,培养学生的形象思维能力,因而本课程是一门既有系统理论又有较强实践性的技术基础课。
然而,在本课程的教学中,学生普遍存在的难点是,难以建立“实物”与“图样”之间的形象思维,这样直接导致的问题是,见到机件实体难以表达出正确的图样,而见到图样后又难以想象出对应的空间实体。为培养和发展学生的空间思维和空间想象能力,在教学中,我们贯彻“从空间到平面,再回到空间”(即实物图样实物,见图1)的教育理念,即重视实体空间几何关系的分析以及空间几何元素与其投影之间的相互关系,并通过一系列绘图、看图练习,进行归纳总结与分析,使学生掌握绘制和阅读机械图样的原理和方法,取得较好教学效果。
2.改革和更新课程教学内容。为了适应应用型工科人才培养的需要,课程组对传统《机械制图》课程内容进行改革,故将传统的“画法几何”(以初等几何和正投影法为基础,把空间几何体用平面图样表达出来,从而在平面图样上解决空间几何问题)、“机械制图”(以国家标准为基础绘制、阅读工程图样的能力)与现代绘图技术“计算机辅助绘图”(以交互式计算机绘图为重点,介绍AutoCAD绘图软件,使学生通过学习能够绘制各种机械图样)三门课程进行融合,组建为新的“机械制图”课程,为此,并将新“机械制图”课程内容设计为六大模块,分别为:制图基础(介绍国家制图标准、绘图工具使用)、投影理论(介绍基本几何要素投影、组合体投影、轴测图)、表达方法(介绍视图表达、剖视剖面表达、尺寸标注)、专业制图(介绍标准件常用件、零件图、装配图)、绘图技术(介绍尺规绘图与测绘、计算机辅助绘图技术)、计算机绘图基础(介绍计算机绘图系统的组成与配置、交互式绘图软件使用等),教学实践结果表明,课程新内容的设计符合应用型工科人才培养的需要,并取得较好教学效果。
3.加强课程的直观教学。为了提高课程的教学效果,在学校的支持下,课程组建设出了“机械制图模型室”,即配设了相关的教学模具,建设了多锥体、多柱体、基本体、叠加体直观模型库和相关的典型零件与装配图挂图库,这些直观教学用具建设既为课程中的空间点、线、面投影等较为抽象问题的讲授提供了帮助,又为零件构形等直观教学提供了基础。利用这些资源作为辅助教学手段,提高了学生的认知水平和教学效果。所建设出的机械制图模型室,不仅为增强学生对正投影法原理、点线面的投影规律的理解,以及基本体与叠加体、立体表面截交线、相贯线的认识与理解提供了有效帮助,而且通过这些资源作为辅助教学手段,能够较好提高学生对机械零件的认知水平和教学效果。
4.改革课程教学方法和教学手段。改革了传统的“粉笔+黑板”授课方式,将先进的教育思想和科技含量高的现代教育手段引入课堂教学。为此,课程组先后开发出《机械制图》课程多媒体课件30余集、素材库60余件、动画片20余集。采用多媒体课件教学,能充分发挥课件容量大、密度高、信息广泛等优势,内容生动、直观逼真,有利于提高课堂教学效果。将计算机辅助教学以及多媒体课件引入课程教学中,并取得了较好的教学效果。配合本课程的省、校级精品资源共享课程建设,课程组利用多媒体和计算机网络技术建设出“机械制图”课程立体化教材和教学支撑系统,并在校园网上建设出本课程的网站,列示了本课程的各种教学资源,为学生对本课程的学习提供了较好的教学资源和环境。此外,将本课程的部分章节视频教学录像链接在校园网上,为学生学习提供帮助。
5.加强课程的实践教学。为了加强学生本课程计算机绘图能力的实践教学,在学校的支持下,我院建设了为“机械制图”课程教学专用的CAD机房和计算机辅助设计(CAD)开放实验室,为学生的绘图上机实践教学和计算机绘图能力培养提供了便利。为增强学生的动手能力和识图绘图能力,教学中还加强了课程的实验内容,先后开出了“轴套类零部件测绘”、“减速器装拆与测绘”、“虎钳的装拆与测绘”等实践教学项目,并利用CAD机房建设了三维动画库,以提高学生的机件测绘与绘图能力。
6.将计算机辅助绘图全面引入“机械制图”课程教学。为适应计算机技术的广泛应用和现代工程设计的需要,本课程将计算机辅助绘图全面引入“机械制图”课程教学中,主要以国际著名绘图软件AutoCAD使用为基础,培养学生的计算机绘图能力。同时,并将三维实体绘图软件的应用引入课堂教学,使计算机绘图技术的表达形式更加生动、直观,极大激发了学生对本课程的学习兴趣和学习积极性。为了增强学生的计算机绘图能力,课程组利用计算机辅助设计(CAD)开放实验室条件,每学期利用课外时间分别开设了AutoCAD、Solidworks等与“机械制图”课程紧密联系的选修课程,进一步培养和提高学生应用计算机绘图能力和计算机辅助设计软件的能力。
7.举办CAD技能竞赛,提高学生现代设计技能。在我院计算机辅助设计(CAD)开放实验室建成后,在工学院的支持下,从2012年开始,课程组每年举办一次“西安外事学院CAD技能大赛”,学生参赛热情高、参赛人数多,有力地促进了学生对本课程的学习兴趣,提高了学生现代设计技能。
8.促进学生获取CAD设计资格证书。为了适应计算机绘图技术的飞速发展,保证计算机绘图教学的与时俱进,以促进应用型本科技术人才的培养,在学校的支持下,2008年我院成功申办了陕西省唯一的SolidWorks考试认证中心,使我校成为陕西省唯一的Solidworks考试认证中心的主考院校,主要用于我国计算机绘图员职业技能的鉴定工作。为此,在计算机绘图教学中,除了以AutoCAD为主体教学软件以外,还向学生开出了“SolidWorks计算机辅助设计”选修课,以提高学生对CAD软件的应用能力。几年来,每年使多名学生获得“全国信息化工程师岗位技能证书”(全国信息化应用能力考试――AutoCAD机械设计考试)和“SolidWorks操作技能证书”,为学生就业提供了重要技能。
9.建设精品课程,实现优质教育资源共享。利用建设省、校级“机械制图”精品资源共享课的时机,在校园网上,建设出了“机械制图”精品共享资源,包括课程介绍、教师队伍、教学方法与手段、教学大纲、实践教学大纲(典型零部件测绘)、授课教案(电子课程教案)、多媒体课件(ppt格式)、教学资源库(课程图片库、电子挂图、三维动画库、电子模型库、视频库等)、习题集、模拟试题库、参考文献、教学法研究、教学效果与成果(校外专家评价、学校教学督导专家评价、校内同行评价、学生评价等)、教学录像、学生典型的二维CAD零件图及装配图作品集、典型CAD三维实体造型的作品集、学生获得的相关CAD操作技能证书等,为高校师生和社会学习者提供了内容丰富的优质课程教学资源,实现了优质资源的公开、共享和交流。
10.积极建设精品教材,服务课程教学。1988年11月,前国家教育委员会颁发的《高等学校教材工作规程(试行)》中指出:“高等学校教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,也是深入教学改革,提高教学质量的重要保证。”几年来,课程组一直十分重视并积极加强精品教材及其辅助教材的建设工作,以便为课程教学提供优秀的知识载体和工具。2014年,课程组主编出版教材两部:《机械制图础》、《机械制图习题集》(西南交通大学出版社,2014);几年来,课程组还参编出版课程辅助教材三部:《UG NX4 CAD精通篇》(化学工业出版社,2006)、《AutoCAD2007机械设计实例精解》(化学工业出版社,2008)、《AutoCAD2010实例教程》(西北工业大学出版社,2010)。这些教材在“机械制图”课程教学和应用型人才培养中均发挥了重要作用。
二、课程教学的实践效果
在加强能力培养的“机械制图”精品课程教学改革与实践中,课程组先后取得的主要实践成果如下:
1.先后获得校级教学成果奖4项:《机械制图》教学内容的整合与更新(校教学成果优秀奖,2009.3);机械制图与AutoCAD一体化教学模式研究(校教学成果优秀奖,2012.12);紧贴应用型人才培养需要,机械基础系列专业基础课程改革与建设(校教学成果奖一等奖,2012.12);应用型工科人才培养的课程建设与改革(校教学成果奖一等奖,2015.7)。
2.完成校级教改项目3项:《机械制图》教学内容的整合与更新(2009B5);以教促学――以学生为中心的交互式教学法在省级精品课教学中的应用研究(2015B9);融合第二课堂,提升CAD能力,推进工程制图教学改革与实践(2015B10)。
3.2012年4月,本课程获得校级精品课程;2013年12月经专家评选,被省教育厅批准为“陕西省省级精品资源共享课”。
4.主编出版课程精品教材两部:《机械制图基础》、《机械制图习题集》;参编出版课程辅助教材三部:《UG NX4 CAD精通篇》、《AutoCAD2007机械设计实例精解》、《AutoCAD2010实例教程》。有力支持了本课程的教学需要和学生CAD技能培养的需要。
5.建设出“机械基础系列”专业基础课校级优秀教学团队一支;课程组一位教师被表彰省级教书育人先进个人;一位教师获得校教学名师奖;先后有四名教师获校优秀教师和校先进个人。
作为应用型本科院校的一门重要技术基础课,“机械制图”课程的教学改革对培养具有较强设计实践能力和创新能力的应用型人才具有重要的促进作用。几年来,课程组在培养应用型本科技术人才的实践过程中,对“机械制图”课程的教学内容、教学方法、实践性教学环节以及增强学生能力培养上进行了一些改革与探索,已取得较好的教学效果,这不仅提高了本课程的教学质量,而且还先后获得了校级精品课程和省级精品资源共享课程,出版的精品教材和课程辅助教材已得到全国多所高校的使用,教学实践证明本课程的改革是成功的,对应用型工科人才的能力培养起到了积极作用。
参考文献:
[1]教育部.关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知[R].教高[2003]1号.
[2]国家教育委员会.关于积极推进“高等教育面向2l世纪教学内容和课程体系改革计划”实施工作的若干意见[R].1997
[3]国家教育委员会.高等学校教材工作规程(试行)[R].1988.
[4]教育部:关于“十五”期间普通高等教育教材建设与改革的意见[R].2001
[5]姚恩全.高校精品课程建设的理论与实践研究[J].东北财经大学学报,2006,(6):88-90.
[6]张鄂.“机械设计基础”省级精品课程建设的实践与探索.教育教学论坛,2015,(3):148-150.
机械制图是机械类本科教育中非常重要的一门课[1]。工程图纸是生产制造作业中不可或缺的重要信息依据,也是交流设计思想的信息载体,因此,机械制图是每个机械专业学生必须熟练掌握的实用性技能。随着科技发展,机械制图手段的数字化程度也在不断提高。由于机械制图是一门传统的专业课程,因此,很多学校一直沿用原有的教材与教学方法,没有充分利用数字化教学手段改善教学效果,也没有根据行业需求及时调整教学内容改革教学方式,致使学生所学的知识技能落后于企业不断提高的技术需求,与应用型本科教育的人才培养目标相去甚远。
本文详细分析机械制图课程目前存在的关键问题,结合企业在该领域的技术人才需求,充分考虑课程内容的特点,提出了基于三维图样技术的机械制图课程在教学内容、教学手段、考核方式等方面的具体改革方案,旨在帮助学生更容易的理解复杂实体模型的几何投影原理,提高空间想象能力,建立更加完整的知识应用体系。
1 机械制图课程现阶段存在的主要问题
(1)教材?热莼?础陈旧与企业实际应用需求脱节。大多数教材中使用的实例有较高程度的重复,而零件图及装配图绘制部分的实例并无与制造业中常见的机床、机器人等相关的实例。教材的内容主要面向二维工程图的绘制。而在企业中,三维图样正在逐步替代二维工程图,在航空航天等领域已有很多企业实现了全三维无纸化生产。因此,仅培养学生二维工程图的绘制与读图能力已经无法满足企业快速发展的技术需求。
(2)缺少生动形象的教学手段。机械制图是一门讲解投影原理,通过绘制二维图表达三维实体的课程。目前教师主要通过课件中的图片结合教学模型进行投影原理的讲解,但图片无法生动、形象、全面的表达空间立体,教学模型由于尺寸较小在课堂上无法将模型的结构形态按照具体的投影方向展示给所有的学生,由于缺少直观清晰的投影效果展示,学生难以理解投影原理,难以借助空间想象力绘制投影视图,教学内容枯燥乏味,多数学生对该课程缺乏兴趣。
(3)实践训练形式单调乏味效果不佳。机械制图课程往往通过大量的作业练习来帮助学生巩固基础知识提高绘图能力,增加了学生与教师双方的压力,且效果往往不理想。而对于实物测绘的训练,常安排在机械设计课程结束之后,与机械制图课程教学脱节,因此,无法及时结合教学内容训练学生动手能力,体现教学内容的工程实用性,难以及时通过实际操作增加学生对课程的学习兴趣。
(4)考核方式单调缺乏相关能力的检验。机械制图是机械专业的专业基础课,涉及到几何投影相关的理论知识,因此,多数学校依然采用传统的试卷考核学生对机械制图基础知识的掌握。这种考核方式没有充分考虑到该项技术在行业应用中的变化,考核内容及方式并不能全面检验学生对企业所需相关技术是否已熟练掌握。
2 基于三维图样的教学方式改革
(1)教材内容的改进。由于越来越多的企业正在逐渐实现全三维的无纸化生产,因此,机械制图的教材中也应增加一到两章的关于三维图样技术的相关内容。同时应结合“中国制造2025”面向自动化、智能化制造业的实际应用需求,介绍三维图样技术的发展现状、工业背景、基本概念、相关国际国家标准、三维图样的模型表达方式、三维图样标注方法、支持三维图样设计的软件及基本操作,对接行业发展需求,增加学生在后续工作中的竞争力。
(2)教学方式的改进。为改变机械制图教学内容枯燥,增加实物投影效果的可视性,加深学生对投影原理的直观认识与深入理解,在理论教学中结合CAD技术[2-4],于UG软件环境下结合教学内容建立典型的三维模型,通过对三维模型的旋转等操作展示不同角度的模型显示效果,模拟实物几何投影视图的形成过程,帮助学生理解投影的原理,培养学生的三维空间想象能力,增加课程的趣味性,降低课程的学习难度。同时,可以使学生提前熟悉后续CAD/CAM课程的软件环境,了解不同课程间的关联性。
(3)实践训练方案的改进。实践训练以巩固教学内容,将理论应用于实践与企业需求对接为目标。因此,可将实践训练环节分为三个部分:手绘二维工程图、计算机绘制二维图以及三维图样设计。手绘二维工程图帮助学生巩固基础理论,计算机绘制二维图以及三维图样设计则面向应用,训练学生熟练掌握数字化的计算机辅助设计技术,满足企业对应用型本科人才的技术需求。各环节采用分组的方式,完成典型机械产品的测绘。教师应多以目前工程中常见的机床、机器人等机械产品的零件与装配体为例,及时引进与行业发展最新动向相关的工程实例,建立教学与工程应用之间的紧密联系。增加测绘实践训练,减少传统作业练习。
(4)考核方式的改进。考核是对学生对知识技能掌握情况的最直观有效的检验方式。为全面考察学生的制图基础以及对先进制图技术的掌握程度,将机械制图的考核方式由传统的试卷考试改为模块化的考试。考试具体包括笔试模块、机试模块与课程研究模块。笔试模块考察学生对制图标准、基本知识原理的掌握程度;机试模块考察学生在规定时间内熟练使用企业广泛应用的CAD软件完成工程图绘制的能力;课程研究模块以报告的方式考察学生对当前工业中采用的制图手段与技术的了解以及对先进制图技术未来发展方向的把握程度,提前了解企业未来发展的技术需求。