大工程觀機械制圖教學改革與實踐

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1大工程觀理念

大工程觀的本質就是將科學、技術、非技術、工程實踐融為一體的，具有實踐性、整合性、創新性的工程模式教育理念體系。大工程觀作為一種新型工程教育理念體系，1993年由美國麻省理工學院（MIT）院長喬爾•莫西斯提出。大工程觀教育理念更加重視工程實際以及工程教育本身的系統性和完整性，得到了國內外教育界的認可。在我國，2010年教育部啟動卓越工程師教育培養計劃，專家們指出，未來的優秀工程師應該具備大工程觀，這既是科技發展的趨勢、學科交融的必然，又是社會的需求；2014年國務院召開常務會議部署加快發展現代職業教育，進一步強調了以實踐為基礎的工程教育目標。由此可見，培養大工程觀的工程教育理念已經成為高等工程教育改革的方向。大工程觀要求工程教育提供綜合的知識背景，強調工程的實踐性，培養學生的創造性。大工程觀特別強調培養一名優秀的現代化工程師應該主要具備以下3個方面的能力：

（1）工程實踐能力。

既強調單元工程的設計能力，更關注單元工程與系統、與環境的關聯，強調用聯系的觀點分析和解決工程實踐中出現的問題。

（2）多學科的背景以及多方面的能力。

既強調專業知識領域內的知識要點，更強調各個知識領域之間的關聯性和整體性，關注多學科的交叉與融合。強調所具備能力的多樣性，包括學習能力與自學能力、工程思維能力和創新能力、協調能力與組織能力等。

（3）職業道德以及社會責任感。

不僅要有高超的科學技術水平，還要有良好的人文素質，即宏思維能力，強調能把科技創新活動同人類社會的重大問題緊密結合?；诖蠊こ逃^的高等工程教育理念，課程改革是核心，大工程觀要在教學中通過各門課程加以落實。課程教學改革重點要處理好較寬的知識應用能力與較系統的專業知識體系的關系。

2機械制圖課程教學特點

機械制圖課程是理工科大學機械類專業必修的一門重要的技術基礎課，主要目的是培養學生識圖和繪制機械圖樣的能力，具有很強的工程實踐性。在大工程觀背景下，機械制圖課程的教學存在著與高素質應用型人才的高等工程教育培養目標不適應的地方，主要體現在：

（1）過于重視學科的發展以及學生科學知識的獲得，而忽視學生工程素質的培養；過于重視學生專業技術知識的學習，而忽視學生工程實踐能力的培養，以致在專業學習與實踐工程中，學生實際應用能力較差，能夠用到實踐中的產品設計能力弱，準確、標準、快速的完成視圖表達能力凸顯不足。

（2）傳統的教學采用以二維為主線的教學方式，整體、直觀表達不夠，使得學生對該課程難入門，且三維建模與形體表達能力不夠。

（3）教學手段貧乏，仍以課堂講授為主，課程缺少綜合性、與實際應用緊密聯系的實踐性教學環節，更缺少客觀考核學習效果的評價方式。教學空間封閉，尤其缺少引導學生深入學習較復雜機構圖樣的項目，不利于工程思維能力和創新能力的培養。

3課程改革的思路與內容

機械制圖課程改革，即應適應大工程觀理念的高等工程教育培養目標，強調工程意識、工程素質、工程實踐能力的培養。近年來，課程組在機械制圖課程教學活動中，堅持以大工程觀教育理念為導向，突出工程應用這一主題，在教學理念、教學內容、教學手段、教學方法等方面進行了一系列改革與實踐，取得了初步成效，對其他課程起到了示范作用。

（1）以制圖大賽為風向標，引入工程教學理念。

一方面，將國家制圖標準訓練作為常規化教學，通過常規化的國家制圖標準訓練，使學生制圖時做到結構設計合理、圖紙表達標準、尺寸及技術要求標注可測可加工，避免設計出來的圖紙不能應用到生產實踐中的尷尬。另一方面，以大賽要求深化教學理念，強化設計、制圖、表達三者間的關系，切實提高學生的綜合運用能力和現代設計能力。以制圖大賽作為課程教學的風向標，可以幫助學生明確學習目標，以大賽標準作為常規化教學，對學生工程實踐能力的獲得具有重要意義。

（2）引入三維—二維—三維的教學方法，突出直觀教學。

傳統的制圖教學以二維設計為主線，這種方式增加了抽象思維的難度，影響教學效果。三維—二維—三維的雙向教學方法，則突破傳統教學方法，以三維作為教學的切入點，采用直觀教學，更好的幫助學生掌握教學難點。由于三維實體模型具有形象、直觀的特點，使學生對制圖方法的掌握更為容易。等學生具備基本的二維圖制圖能力后，再由二維回到三維建模。使學生既能掌握由零部件到工程圖的轉換，完成設計的過程，又能實現由工程圖到具體的零部件的轉換，從而能夠校驗設計過程的合理性，理解設計的過程是一個不斷反復、不斷優化的過程，以符合現代工程設計的需要。三維—二維—三維的雙向教學方法，可以讓學生通過虛擬樣機的虛擬裝配、干涉檢查、機構運動分析等操作避免產品試制過程中可能遇到的問題，從而提高工程實踐應用能力。

（3）融入項目法教學，教學輔導因材施教。

教學過程中，融入項目法教學，提高學生的學習主動性。用符合專業實際需要的案例給學生布置學習任務，以此引出教學內容。以學生為主體，分組合作，在此過程中以建議的形式給學生提供必要的知識信息，以提問的形式引導學生拿出解決方案。然后對不同的方案進行討論、分析、選出最佳方案。教學過程中，加強對學生的個體輔導，并針對不同層次學生的學習方法指導因材施教。融入項目驅動教學法，將變學生被動學習為主動學習，培養學生的發散思維與求異思維，對培養學生的工程綜合素質與創新能力有極大的促進作用。

（4）創辦第二課堂，提高創新能力。

創辦第二課堂，加強課外輔導，采用項目驅動經行教學，滿足不同層次學生的需要，培養學生的創新設計能力。項目內容來源于兩方面：一是大賽項目；二是學生自主構思產品，如科技論文報告會參賽作品。教學過程中將制圖與表達方法相結合。老師給出項目任務后，由學生利用三維軟件完成構思設計或建立實物模型（如用橡皮泥制作），結合模型的特點，選擇不同的表達方法（包括不同的剖切面和剖切種類），加以分析比較，選擇合適的方法完成二維平面圖，繪制零件圖和裝配圖。最后建立三維動畫，驗證設計標準。通過第二課堂，學生根據自己的認知水平、知識結構層次自由選擇學習內容，自行規劃、安排學習進程，達到學習個性化的目的。

（5）考核方式。

考核，有利于強化學生的技能訓練?？茖W、合理的考核方式應該注重對學生素質和能力的考查。《機械制圖》是一門工程性、實踐性都非常強的專業基礎課，其有效的考核方式尤其應突出學生的實踐應用能力，強調繪圖的工程可用性?！稒C械制圖》的考核可分為三個部分：徒手繪圖、課程結束性考試和項目設計考查。徒手繪圖能力考核，占課程總成績的20％。這部分考核，應突出考核徒手繪圖及機件表達能力，從視圖表達和尺寸標注，到最終形成圖紙，要求圖線清晰、投影正確、尺寸標注正確合理、字體工整。課程結束性考試，占課程總成績的50％。考核內容包括：繪圖基礎知識的掌握和工程圖的閱讀、分析與繪制。繪圖基礎知識含：機械制圖的國家標準、幾何作圖；常用的基本投影方法；平面體、曲面體的三視圖及體表面取點；常用的平面與回轉體相交的截交線；平面體與回轉體的表面交線和圓柱正交的相貫線等等。工程圖的閱讀、分析與繪制含：組合體、軸測圖、典型機件、標準件與常用件的讀圖繪圖方法、符合國家標準的常規畫法及尺寸標注方法；裝配圖、零件圖的工藝結構、尺寸標注、表面粗糙度及技術要求的標注方法；公差與配合、形位公差的標注方法；從裝配圖拆畫零件圖，并合理的標注零件的尺寸等。項目設計考核，占課程總成績的30％。項目設計內容，需結合工程實例，指定幾個機械產品，讓學生分組選做。讓學生利用第二課堂，通過討論、作業、測繪和計算機繪圖等環節完成一個復雜機構的產品設計與建模。該項目考核中強調結合現代設計理念，提高三維設計能力，因此對該部分30％的考核比重分配建議：對二維設計的能力考核占課程總成績的10％，要求能夠選擇合適的方法完成二維平面圖，繪制零件圖和裝配圖；對三維設計的能力考核占課程總成績的20％，要求能建立三維動畫，驗證設計標準。

4結語

以大工程觀教育理念為指導思想，對機械制圖課程進行課程建設和教學改革，極大的激發了學生的學習興趣、提高了教學效果，增強了學生的機械制圖能力。自2009年來參加高教杯制圖大賽，多次獲得國家級一等獎、二等獎的優異成績。實踐證明，大工程觀教育體系有利于培養學生的工程實踐能力和創新能力。

作者：高恒強 單位：中國地質大學（武漢）機電學院