高职机械制图教学改革的切入点与对策

摘要：机械制图的学习应是看—想—画的过程，重在培养学生的空间想象能力及绘图、读图的能力，教会学生如何将头脑中储存的表象和组成新形象的规律及运用图示的相关规定应用到实践中去。为了提高教学质量，应不断探索传授教学内容合适的切入点，改革传统的课堂教学模式，完成将知识转化为能力的教育目标。

关键词：高职；机械制图；教学改革

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2011）S0-0023-02

空间想象能力的培养是提高制图教学质量的主要任务之一，是图学教育工作者普遍研究的一个重要课题，也是学校机械制图课教学改革的切入点，具备了空间想象能力，能使学生的学习过程变得轻盈、快捷而充满乐趣。机械制图中的想象能力与通常所说的想象能力相比具有独特的内涵，虽然都是对过去感知得来的并通过记忆保存下来的表象进行加工改造，从而进行“再造想象”和“创造想象”，但有所不同的是，空间想象是要根据二维平面图形想象出三维空间形体。

借助CAD造型，提高学生的空间想象力

空间想象能力是指对物体的结构、形状、大小、位置关系的构思能力。想象来源于感性认识，具体到机械制图中的空间想象，就是在对图示原有感性形象的基础上，对所形成的几何元素和它们之间的相互位置关系及构件构形加以把握的心理过程。机械制图重在培养学生的空间想象能力及绘图、读图的能力，空间想象能力是在没有实物及立体图形、只有二维图形的情况下，要求看图人员在脑子里能够想象出物体的立体图形。

为了加深对学生的图示理解能力和空间想象能力的培养，较为直观的传授方法是教师在授课时将多种教学方法加以结合，比如传统的板书教学与实物模型相结合等。对于如点的投影、直线的投影、平面的投影这些相对比较简单的内容，可以直接用传统的板书教学。采用设计合理的板书内容能让思路简单清晰，便于理解；而在基本立体的投影、截交线和相贯线、组合体等后续内容的教学中，可利用板书结合实物模型进行讲解；对于初学机械制图的学生，刚接触空间概念，想象力及形象思维能力较弱，必须通过对实物（模型）的反复观察才能够加深对实体图的理解。在教学中，由于受到实物模型的体积、数量及时间等因素的限制，不能使所有学生在规定的时间内细致了解实物的全貌，因此需要辅助手段。

借助CAD造型建模辅助教学，提高学生空间想象力的办法是：应用三维CAD技术创建的机械制图虚拟模型库，利用光（U）盘存储数量众多的优势，在使用中可以取代实物模型，从而消除实物模型因体积和重量造成的携带不便的缺点。传统的实物教学模型更新换代的速度较慢且不能够修改，几十年不变的教学模型已不能满足教学和科技时代进步的需要。机械制图虚拟模型库在教学中的应用完全可以避免传统教具的缺点，利用先进的三维CAD技术创建的计算机模型不仅精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富，能将复杂形体的外型与内腔、相贯体中相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的连接关系充分地展示出来，还可以针对教学内容随机变形，产生动态、动画效果，能使教学中的知识点、难点表现得清晰、生动和形象，学生也可利用U盘将其拷贝，课后继续复习观察，从而提高学习效果和教学质量。

借助于CAD技术的实体造型设计，可以在三维空间建立实体模型，并且通过变换视点，较为主动地实现从不同的角度观察实体模型，从而使观察者能清晰地反复观察、感知空间形状，达到培养空间想象能力的目的。

机械制图课的教学模式的改进

机械制图的学习应是看—想—画的过程。教学中借助CAD造型提高学生的空间想象力，这是教学中第一个“看”的过程——丰富学生头脑中的表象储存量。

不妨这样设计教学程序：先给学生看一些直观的、日常生活用具的三维形体，让他们凭借自己的生活经验所产生的直觉识别一些简单的立体图，如长方体（桌椅）、圆锥柱体（茶杯、水瓶）、圆球体（锅碗瓢盆）等，从而对三维空间有一个感性认识。然后再提出问题：如何将这些形体用平面图形表达出来？借此引出三面投影。通过这种方式创建三面投影体系，让学生全面观察三维空间体系向二维平面图形的发展和转换过程，使他们在理性上形成对“长对正，高平齐，宽相等”这一基本投影理论的认识。在认识三维空间的同时建立空间概念，使抽象理论形象化，这样才能开发出学生的空间想象能力，完成形象思维过程。针对这一点，在学习正投影和三视图之前，可先利用AutoCAD提供的三维实体命令画出一些基本体或组合体，利用三维动态观察器让学生很容易观察其上下、前后、左右的形状结构及相对位置，然后切换到三视图，进行对照分析，其间可将形体进行多样切割、多样相交组合，给学生演示形体形状的变化引起三视图中图形线条轮廓的变化，让学生可以初步了解立体轮廓与三视图线条的对应关系。通过这种方式讲授可在每个学生头脑中形成一个三维空间，让他们认清每个形体都有上下、前后和左右方位，每个方位表示立体的一个面，正对着每个面，就可以画（或投影）出视图。要判断这些形体的方位，学生自然就会找到三个参照面，即三面投影体系中的V面、H面和W面，也可以用教室黑板、地平面和教室侧面代替。同时也可以理解“正对着”看的正投影法的含义。这样就完成了从三维转向二维，或二维转向三维的过程。只要有准确的方位感，并清楚三个投影面的位置，就意味着建立了明确的空间感，完成了空间思维的想象过程。然后再看三视图想形象，就显得既简单又轻松有趣了。这就完成了第二个“想”的过程——教会学生如何将已有的旧表象组合成新的物体形象。

第三个“画”的过程就是教会学生如何将头脑中储存的表象和组成新形象的规律及运用图示的相关规定应用到实践中去。机械制图需要的专业素质主要表现为：（1）具备细致、全面的观察能力，通过对物体的观察及空间想象读懂图样，形成识读图样的能力。（2）通过投影知识的学习，具备绘制相关要求的图样的实际技能，达到培养应用型专业技术人才的目的。读图与画图是制图课必须培养的两个能力，工程图样是工程制造界的语言，要求学生既能阅读理解图样，还能进行图示表达。企业需要既有专业操作技能，又能动手解决产品、设备的技术问题的人才，即读图与画图能力都具备的应用型人才。尽管专业类型对学生培养要求各有不同，但从培养的途径和方法而言，阅读和绘制表达两种能力是相辅相成、共同提高的，培养读图能力往往要从绘图着手。

一般而言，绘图能力强的学生其读图能力也强，但读图能力强的学生不一定绘图能力也强。在学生具备了一定的投影基础后，主要应进行绘图实操训练。前期的绘图练习可穿插在“看”、“想”的过程中，在绘制视图的训练中，提供适当的实物和CAD模型，帮助学生更好地感知物体各个不同侧面，进而转化为二维视图，有利于更快地掌握绘图能力。比如，对照简单形体（平面、曲面立体）、简单组合体、复杂组合体及组合体剖视的实物模型画视图，并布置一定数量的“给出两个视图或是不完整的三视图，画出或补出完整的三视图”的作业，以检查学生的看图和绘图能力，使看—想—画的知识内容贯穿起来，构成学习机械制图的完整过程。

在后期的绘图训练中，教学的重点内容是零部件的测绘。为了促进学生绘图能力的发展和提高，主要依靠教师指导。在教学过程中，教师在讲授机件的各种表达方法和零件图的要求后，着手贯彻绘制零件图的要求及零部件的测绘方法。此环节可按典型零件形状的不同分类进行测绘训练，还可以针对装配部件中的零件进行测绘，在讲解装配图的内容和表达方法后学生就可以画装配图了。但学生缺乏实践经验，没有相应图样对照的感性认识，没有模仿的条件。此时，教师应提供适当的图样实例，遵循由模仿到创造的规律。学生的绘图能力与心理因素是分不开的，这个过程是感知、观察、想象等心理过程的综合，绘图能力的养成是由许多心理因素的结合决定的。教师要耐心进行指导，启发学生自己观察、分析、比较，使学生通过心智活动获得必要的知识。

对于绘图速度，在手工绘图阶段不宜强调太快，应以严格执行“国标”规范绘图为主，逐渐提高绘图速度。绘图速度与正确的绘图方法、操作步骤、技巧运用等有关，会受到心理因素的影响。提高学生绘图速度要在教学方法上动脑筋，训练学生思维缜密、耐心细致的工作作风，严格执行“国标”，减少丢三落四、反复修改的现象，从而熟能生巧，巧能生快，努力达到绘图的最佳状态。学生在绘图过程中，从布图、打底稿、注尺寸到检查加深图线的全过程，思想状态的张和驰，在速度上能表现出很大差异。在训练的最后阶段，使用AutoCAD软件绘图时也存在方法、技巧、心理状态等影响因素，有的是操作方法步骤的问题，有的是手脑并用、动觉与视觉协调的问题，有的是一心多用、思想不集中的问题等等。实质上这不仅是速度问题，而是培养严肃的工作作风和处理问题能力的问题，是否干脆利索，有头有绪，都会在绘图速度上表现出来，而达到这些要求就是完成了机械制图教学“应用于实践”的过程。

机械制图课教学改革对

教师的能力、素质要求

制图课教师应具备改革教学方法的能力教学要从实际出发，针对不同情况，以学生为本，尤其是理工科教学，应适应科技发展的需要，围绕着教学质量和效率选择、设计、组织最能体现教学规律，符合学生认知心理和学习特征，又能达到学以致用、学以适用教学目的的教学模式。为了提高教学质量，要不断探索传授教学内容合适的切入点，改革传统的课堂教学模式。在教学中应根据教学内容的特点和学生的可接受程度，灵活变换教学方法和模式，使教学内容与本专业的相关知识或后续课程有机地联系起来，激发学生的学习动机，使他们能够主动地、积极地、创造性地学习，为将来就业、择业及事业发展奠定基础。在选择、设计、组织最能体现教学规律的教学模式方面，教师要具备能够发挥现代教育技术优势的能力，具备制作、使用多媒体教学课件的能力，使教学内容更加形象、直观，从而达到深化课程改革的目的。多媒体具有图、文、声并茂及活动影像等特点，充分发挥多媒体优势的形象化教学，可以弥补传统教学方法在直观感、立体感等方面的不足，可取得传统教学方法无法比拟的教学效果。

制图课教师应具备一定的相关知识和操作技能制图课教师除了应有较强的理论素养外，在板书及手工绘图方面也要做认真执行“国标”的模范，一招一势要显现出扎实的制图功底。要把制图课讲得生动形象，使抽象的理论变得直观，除了有很好的口才和表达能力外，还必须熟悉和具备机械专业的相关知识，如金属工艺学、机械制造工艺学、机械零件与机械原理、公差配合与技术测量等方面的知识，这些知识在制图中的零件结构、表面质量、加工方法、材料选择、技术要求、连接装配关系等方面都要用到。只有具备了这些知识，才能应用自如地举出生产实际中的典型例子，使机械制图与生产实际相结合。随着计算机技术的飞速发展，计算机绘图已经取代了传统的手工绘图，制图课教师还必须熟练掌握计算机应用基础和应用计算机绘图软件的能力，以便采用计算机辅助教学对学生进行计算机绘图的训练和指导，培养学生的绘图技能和绘图技巧。此外，为了适应当前社会对“双师型”教师的要求，机械制图专业课教师还应具备加工、装配和测量、CAD/CAM技能等方面的实际操作技能。

制图课教师应具备良好的知识储备能力和知识修养当今的教师不但要有广博的知识作基础，还要不断地有选择、有针对性地补充一些知识，以解决教学上的需要，适时选择当代最先进的知识和技能装备自己，不断调整不适应社会需要的落后的知识结构。首先是综合性知识的积累、储备，在学科相互交叉和高度综合的时代，作为一名机械制图课教师仅仅掌握机械方面的知识是远远不够的。如电、光、液、气、仪、算、材料、生物学、生命科学、原子物理、化学、管理科学、金融、商务、人文科学、社会科学、心理学和美学等方面的知识都要有所了解。《机械制图》是一门专业基础课，与《机械原理》、《机械设计》、《金属工艺》、《机械制造工艺学》等课程联系密切。教师除了要掌握自身专业领域的技术理论基础知识外，对于非自身专业制图课程的教学，也要结合各自专业特点加以掌握。要针对不同专业工程机械零件的特点，选择不同的实体模型和测绘对象，引入有明显专业特点的零件实体，绘制或读解其视图。在讲解零件图专题时，可以将涉及的常见零件分为轴类、盘盖类、支架类及箱体类等，将各种典型类型零件的知识应用到不同专业的教学中，进行零件的作用、工作原理、表达方案的分析、讲解，因此，教师要具备应对不同专业知识的能力和机械制造界的综合性知识结构。其次，要针对学科前沿的发展储备知识并及时更新知识结构。在知识经济时代，科技知识正以前所未有的速度更新，教师要密切注视科技知识进展的动态，对新知识进行及时更新和补充，不断调整、改善自己的知识结构。教师应在授课时将新的知识结构引入教学内容中，弥补教材建设滞后的缺点，使学生及时了解到知识的最新进展和发展前景，使学校培养的人才适应社会的需要。

教改的主导是教师，教师应立足于制图课程的教学目标，在教改之中培养自身的全面素质，从改革教学方法、提高实际操作技能、培养良好知识修养三个方面做好准备，从而实现将知识转化为学生的能力的教育目标。

参考文献：

[1]姚建国，等.培养机械制图的空间想象力[J].机械管理开发，2010，10（5）.

[2]谭夏梅，黎莉梅，莫春柳，李冰.提高“工程图学”课程的教学效果和质量的实践[J].广东工业大学学报（社会科学版），2005，（S1）.

[3]于海艳.工程图学MCAI课件的研究与开发[D].天津：天津科技大学，2002.7

作者简介：

杨宏（1957—），女，河北遵化人，天津职业技术师范大学高职部高级讲师，研究方向为《画法几何与机械制图》、《互换性与技术测量》课程教学。

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