工程制图实践十篇

发布时间:2024-04-26 02:47:04

工程制图实践篇1

关键词:工程制图;生物医学工程;实践与探讨

中图分类号:G642.0文献标志码:a文章编号:1674-9324(2017)29-0160-02

正确规范的绘制和阅读工程图是一名工程技术人员必备的基本素质。《工程制图》作为我院生物医学工程专业的必修基础课课程之一,主要涵盖了制图的基本知识、基本技能、基础理论,图样表达知识、零件图、装配图的读图与绘制能力。工程制图作为一门世界性的工程通用语言,同时结合我院作为医科院校生物医学工程学科特点,通过该课程的学习,目标是让学生能够掌握并且理解工程制图的基本知识而且可以熟练运用初步这门工程技术语言,在以后的医院或者企业研发的工作中可以得到有效的运用。

在我校的课程设置中,该课程设为医学物理、X线机、Ct[1]、mR等专业课程之前,在大一第一个学期开课,作为学习专业课之前非常重要的一门专业课程学习。为此,本课程的培养目标是塑造学生的空间想象和思维能力,引导学生把空间思维变成实际的图像和立体,同时培养学生使用仪器绘图、徒手绘图以及通过计算机软件绘图的能力。所以我校结合医学院校的特点[2],在工程制图中融入医疗仪器相关制图的内容和特点,贯穿学生的建模意识,加强学生的三维图形表达能力及其够形训练,扩宽传统的工程制图课程范围。针对该课程的特点和目标,本文中,我们通过近年来的教学实践,总结了在理论教学、多媒体教学、第二课堂、考试考核等方面的工作,希望能够提高当前的教学质量,实现教学相长。

一、明确教学目标,精选教学内容

课程学科的设计要求是教学内容应当新颖翔实,知识结构相对合理,能够体现本学科最新的科研成果和应用方向,课程结构清楚,各知识点相互联系并且联系紧密,能放映体现学科的自身特点。在教学教材的选择上,工科教材版本和材料选择余地交大,但是专门针对高校生物医学工程专业课程的兼具典型性与先进性的内容还不是很多。针对该问题,我院周凌宏教授、陈超敏教授在数十年对工程制图教学基础上,总结了以下五方面的课程主要教学内容:①投影的基础;②构型设计;③表达方法;④制图规范。在具体的课程教学中,坚持以基础、概念、原理知识教学为主,同时以兼顾医科院校生物医学工程学科的特点,在教学内容和形式上,逐渐引入生物医学其他学科的需求和内容的表达。比如,除了对基础知识的学习之外,在教学内容上适当补充当前生物医学工程中涉及工程制图学科内容的前沿应用及发展趋向,比如3D打印在医学中的应用以及和工程制图的联系,一则为了拓宽学生视野,二则提高学生学习兴趣,激发其探索的欲望。

二、合理利用多媒体教学手段

在《工程制图》的教学中,在讲解基础的理论知识需配合大量的图片和图画,如在讲解三视图的投影法概念时,要求在三维空间投影到二维平面的方法和原理。那么如何让学生直截了当理解的三视图构成、表现的形式,空口的语言表达似乎显得苍白无力。又比如在介绍组合体和零件图时,会有大量的空间图形。如果采用板书或者画图的方式,一是无法保证图像的准确性,二是浪费课堂的时间。所以,多媒体教学是一种有效而且必要的教学技术。通过多媒体动画的模拟和表达等手段将投影过程中比较复杂、枯燥的内容通过直观、形象、而且富有动感的方式和学生交流,可以达到立竿见影的效果,同时也充分调动学生在课堂教学中积极性,促进学生积极思考和探索的主动能动性。同时,对于教学中知识和内容,可以让学生将复制,方便他们课后继续学习,培养他们的自学能力。通过多媒体技术,互动教学成为了一种简单有效的交流方式,突破了单纯课堂教学的限制,形成良好的补充和反馈作用。比如学生们除了课堂的学习之外,还可以充分利用邮件,QQ或者微信的互动交流,实现答疑解惑的目的。

三、实践与理论课程紧密联系

《工程制图》课程作业内容的配置要有利于创新精神和实践能力的培养。如制图大作业是给出一组医疗仪器零件平面图.要求学生从一组平面图任选一个方案.结合前面所学的制图基本知识,查阅资料,确定设计方案.同时要求学生选择自己熟悉的零件完成工程制图大作业[3-4]。对此学生表现出极大兴趣,将所学知识直接在作业中得到体现[4]。在具体课程讲授过程中,通过讨论生活中的具体工程制图难题展开,从而引发学生主动思考解决问题的方法,带着实践中的疑惑开展理论学习,从而增强学生探索知识的好奇心和欲望,创造学生解决问题的能力。同时通过生活中实际难题与课堂理论的相结合,增强了学生学习理论知识的源动力。

四、坚持开放第二课堂

考虑到课堂的课时有限,针对学有余力,以及对工程制图感兴趣的学生。我校陈超敏教授在全校范围开设了工程制度CaD选修课[3-5]。该选修课可以作为常规课堂教学的辅助和延伸。而且可以根据学生在日常生活和学习中遇到的相关工程制图问题,自身自主性探索的同时,通过选修课老师的帮助和引领,得到完美的解决。比如,在此选修课学习中,我校中西医的医学生通过选修课的学习,在其医学论文中通过autoCaD软件的表达来展示其使用的设备结构和原理,其的医学课题研究提供极大帮助;也有医学生在临床业务中发现当前的手术剪存在可改进和提高的方面,通过工程制图和CaD的学习,帮助他很形象展示了自己的创造和发明,并且使他的设计和思想变成实物。通过类似的良性循环,吸引对工程制图刚兴趣以及有需求的学生进一步对工程制图的基础概念和思想进行锻炼,同时深化他们的实际动手能力。

五、结语

生物医学工程专业涵盖了工程技术、图像处理和医疗仪器的众多方向,具有高度交叉综合的特性[2]。由于生物医学工程具有特殊的复杂性且在我国的发展时问较短,如何将现有的教学模式与我同的医疗研究现状相结合,培养出一批兼具工程技术研发和生物医学基础能力的专用及研究人员,是该学科发展中的重要课题之一。工程制图作为我校生物医学工程专业必修的一门基础课,在教学上必须结合专业特点,从基础知识到理论应用,环环结合,以学生的实际知识水平为基准,扩展思路,开发新的教学模式,提高教学质量。本文中,我们介绍了我校在授课内容、教学方式及实践环节的实践与探索,有效地提高了教学质量,激发了学生的学习兴趣。

⒖嘉南祝

[1]张华,马建华.《Ct原理与技术》教学实践探索[J].教育教学论坛,2005,(6):160-161.

[2]刘平.工程制图课程创新教育的改革与探讨[J].中国高教研究,2008,(07):91-92.

[3]孟祥宾.构建科学的高师物理设计性实验教学体系[J].辽宁教育行政学院学报,2010,(09):159-161.

[4]丛文静,马晓霞,赵敏.工程制图自主式学习平台的构建[J].实验室研究与探索,2013,(12):197-199.

[5]刘平,刘楠.工程制图CaD考试的改革与探讨[J].中国成人教育,2008,(06):137-138.

[6]吴F.浅谈《机械基础》课考试考核方式改革[J].科技创新导报,2015,(10):150+152.

工程制图实践篇2

关键词:教学改革多媒体教学改革效果

引言

工程制图是工科院校学生必修的一门技术基础课,其目的是培养学生的空间思维能力、构形能力以及阅读和绘制工程图样的能力。近年来,由于受各学科方向课程规划总体学时压缩的影响,工程制图(非机类)课内计划学时也一再压缩,其学时已减到32~64学时左右,并且增加了计算机绘图的内容。为了适应这一变化的形势,保证教学目标的顺利实现,必须更新原有课程的体系和教学内容,改革传统的教学模式和教学方法。在这方面,我校进行了初步的研究与探索。

1课程体系的改革

工程制图的改革应立足于工科的培养目标和培养模式,结合各学科系列课程的整体优化,以培养学生空间构思能力、绘图和读图能力为目标,构建新的课程体系。基于国内外的发展状况,在工程制图课程体系的改革方面,我校确定围绕以下中心进行:密切结合工程制图和计算机绘图的应用;调整和削减画法几何内容;计算机绘图和手工绘图并重;三维CaD作为可视化设计工具加以应用。

2教学内容的改革

在教学内容的处理上,应削枝强干、注重实用,精选和更新有利于学生能力培养的内容和知识,删减不必要的、重复的和繁琐的部分,增加反映当代科技发展的内容。目前,我校工程制图的教学内容主要包括投影基础、工程图和计算机绘图三个部分。

2.1投影基础部分

非机械类学生的培养目标是:能够绘制和阅读简单的工程图样,并能掌握产品设计的基本知识,因此,对原有画法几何部分的内容应大大简化。例如:点、线、面的投影分析与截交线、相贯线两部分内容,虽然讲解学时少、深度浅,但面面俱到,不论是老师讲授还是学生学习都有困难;更重要的是这两部分对组合体的画图与读图的帮助并不明显,抽象的几何描述对学生在空间思维能力方面并没有直接的帮助。针对这些问题,在画法几何部分的教学过程中,笔者采取了以下改革措施:在讲授点、线、面的投影时,以“体”为纲,从立体入手,分析立体的投影,简单介绍点、线、面的图示特点,在体上抽象出点、线、面等基本几何元素,并对此进行分析,研究其投影原理及方法,并用分析点、线、面的方法来分析几何形体的投影,这样就把形体与点、线、面结合起来;对平面与曲面立体的投影应加强徒手绘图能力的训练;立体的截交线与相贯线的作图是该部分的教学难点,但在投影图中只要知道它们的形状、大小、相对位置,近似地画出截交线与相贯线的形状即可,因而在教学过程中对这部分内容可以降低其教学要求。

2.2工程图部分

对工程图部分,要熟悉机械制图的国家标准,讲清组合体三视图、视图表达方法、常用零件图和装配图的画法,提高学生的读图能力。由于计算机绘图的介入,尺规绘图将逐渐被摒弃,而徒手绘图则是不可取代的绘图方式。徒手绘图可以训练学生对投影关系、投影规律的掌握,培养空间想象能力和分析能力,表达设计思想、记录创意成果。因此,在教学中应减少尺规作图,加强草图绘制能力和计算机绘图能力的培养。组合体是工程制图的主要内容,应重点加强,特别是木模的徒手绘制,它不但可以提高学生的动手能力,而且还可以提高学生的空间分析能力与想象能力;尺寸标注应掌握尺寸标注的基本方法,尽可能正确、清晰地标注尺寸。同时增加技术图样的知识,使学生明白技术图样是制造、施工的重要技术文件。

2.3工程制图与计算机绘图相结合

为了顺应计算机科学的迅猛发展,特别是在机械行业实施“甩图板”工程后,计算机绘图已在科研院所、工厂企业广泛地普及应用,计算机绘图已成为制图的主要形式和手段。

目前计算机绘图教学分为两种情况,一种是单独设课,即在制图教学中单独分出16学时用来介绍计算机绘图的内容。这种方法便于集中讲授计算机绘图课程,集中使用教学设备,避免现行教材与计算机绘图教学的矛盾;但这是一个独立的知识点,这种拼盘似的教学方式会使学生对计算机绘图掌握不彻底,应用能力差,且不能将计算机绘图与工程制图有机地紧密结合。另一种是将计算机绘图与工程制图相结合,将计算机绘图逐步地加入到工程制图中。这种教学时间较长,学生有比较充足的时间上机实践,可以将徒手草图、尺规绘图、计算机绘图技术融会贯通在一起,同步进行,使学生对计算机绘图与传统工程制图掌握得更牢固,应用得更灵活,便于学生在此基础上自学、掌握其他更先进的软件,使其毕业后很快就可上手工作,真正达到学有所长、学有所用的教学目的。

3教学方法的改革

工程制图的教学改革对教学方法提出了更高的要求,必须改革传统的教学方法。教学方法的改革是课程改革成功与否的重要因素。在传统的工程制图教学中,教师主要借助挂图、模型等教具加上黑板板书及口头表述的模式,进行灌输式的教学。这种讲授模式不利于学生形象思维能力培养,学生理解困难,也限制了课堂时间利用率的提高。尽管制图教师在教学中也积极采用启发式、讨论式、电化教学等方法和手段,但均不能实现突破性的、根本的变革。计算机科学技术的发展不断地带来新的机遇和挑战,利用多媒体技术手段改善传统的教学模式已成为必然趋势。

3.1利用Cai课件与传统授课方法相结合

采用多媒体技术开发的Cai课件教学,可将原本抽象、静止的教学内容,以图文并茂、形象逼真的动画形式表现出来,使学生既能看到三维形体的立体形状,又能看到动态的二维图形的作图过程,从而能够更深刻地理解三维立体与二维图形的对应关系,增强学生学习的兴趣。如我们开发的“相贯线”课件,采用动画的形式,生动地表现了相贯线空间形状随相交两立体的几何性质、相互位置以及大小不同而发生变化的过程。但多媒体课件一般是按教学内容要求,编排固定的封闭的教学软件,利用这样的课件进行课堂教学会形成“教学方法千人一面”,束缚教师创造性和个性的发展,不能体现教师的教学特色,削弱了课堂教学中教师的主导作用。因此,Cai教学并不能完全代替传统教学方法,尤其是不能替代教师多年锤炼而成的、行之有效的教学方法和经验。对于制图课程而言,有些重要授课内容和典型例题的讲解,仍然需要教师使用黑板和模型进行传授,设置直观环境,如:讲螺纹时,让学生先参观螺纹的生产加工和观察螺栓和螺母零件,然后再讲清看图的基本规律,并画出其投影图,帮助学生掌握绘图思路与要领。若将现代化教学手段与传统教学方式相结合,根据教学内容的特点和教学的实际情况选取不同的教学手段,则可弥补双方的不足,能够收到更好的教学效果。

3.2改进辅导和测评方法

工程制图是实践性很强的课程,每次课后学生需完成一定的作业,以培养学生的空间思维能力。多年来为辅导和批改制图作业,教师们花费了大量精力,但结果却不尽人意。许多学生并不关心作业批改效果,甚至互相抄袭作业。目前校园网已深入到学校的各个方面,逐渐发展成为行之有效的教学载体,成为校园内辅助教学的重要资源。在校园网上建立“工程图学教学网站”,实现学生网上访问电子教案,可重现教学过程,学生可以按个人需要灵活选学教学内容,实现网上答疑和获取教学信息。利用计算机教室和校园网进行答疑和测评是一种新手段,可以发挥计算机教室和校园网的优势,拓宽课堂空间,提高学生自学能力,调动学生积极性。现已研制出用于制图辅导和测试的Cai课件,改善了辅导、测评方法和手段。利用网络化教学,开辟“工程图学教学网站”,可构建立体化的教学平台,拓展学生学习的维度和空间,将极大地提高学生学习的效率和效果。

4课程教学改革的成效

经过近几年工程制图(非机类)教学改革实践,采用新的课程体系,使得在较少的教学课时下,保证了工程制图课程教学内容的紧凑性、衔接性;各种先进教学手段、教学方法的应用,使得课堂教学容量得以增加,课堂教学气氛浓厚,学生学习兴趣提高。教学过程中的重点和难点突出,学生的绘图和读图能力及计算机绘图能力较以前大大提高,学生的补考率大大降低,取得了较好的教学效果。

结束语

日新月异的科学技术将教育推向了一个崭新的时代。如果说传统的工程制图为现代工业技术的发展做出了巨大的贡献,那么现代工业技术又将传统的工程制图远远地抛在后面。因此,必须深化工程制图课程的教学改革,使工程制图这门古老的课程在培养目标、课程体系、教学内容、教学方法和手段等诸方面发生根本性的变革,努力把它建设成为一门内容合理、手段新颖、与科学技术发展不断适应的技术基础课。

参考文献:

[1]董国耀.面向21世纪的图学教育[m].北京:机械工业出版社,2000.

[2]左宗义,冯开平.几何与图学的现状与发展――第八届工程计算机图学与画法几何学国际会议介绍.工程图学学报,2000.1.

[3]程军,田宝俊.谈工程制图课程改革.华北工学院学报,2002.2.

[4]丁一,夏红等.现代化教学手段与“工程制图”教学.重庆大学学报,2002.3.

工程制图实践篇3

关键词:工程制图autoCaD并行教学

一、引言

《工程制图》是工科类专业技术平台课程中的一门基础课程,其主要目的是培养学生绘制和阅读工程图样的能力,而空间想象力的建立是学好工程制图的关键。近年随着多媒体教学方法的引入,Cai教学模式取得了很好的效果,但这只是对教学过程予以了改进,对学生的空间想象力的培养仍存在难以逾越的障碍。

autoCaD是美国autodesk公司开发的一种微机辅助设计和绘图软件包,现已成为国际上广为流行的绘图工具。autoCaD可以绘制任意二维和三维图形,同传统的尺规绘图相比,其绘图速度更快、精度更高。随着计算机的普及,目前CaD在设计类的各行业已广泛而全面地代替了尺规绘图,新形势要求高等学校工科类各专业的学生必须熟练掌握计算机绘图。

二、并行教学模式的提出

由于autoCaD是在《工程制图》的理论及标准下开发出来的绘图软件,因此多年来二者在教学中不是处于从属地位就是各自独立,事实表明这两种教学模式均存在无法满足教学目标的弊病。如何让有限的课时最大限度地满足教学,使学生在学习autoCaD绘图的过程中提高工程形体的构形能力,多面投影视图的分析能力,组合体图形的二、三维空间转换能力,同时让autoCaD的绘制过程在工程制图的理论指导下得以快速准确清晰的表达,已经成为许多院校在《工程制图》和《autoCaD》教学实践中重点研究和探讨的课题。并行教学是指同一学期由同一教师,根据两门课的教学目标及教学内容进行合理调整,教学所需课时合理分配,达到二者优势互补的一种教学方法。

三、并行教学方案的设定及实施

笔者以多年《工程制图》理论教学的经验及多年autoCaD软件绘图及教学的实践,利用学校强大的实验室软硬件设备尝试了在同一学期独自完成一个教学班的两门课的教学,并初步形成切实可行的教学方案及考试模式。现以所授两门课程教材为例,将并行教学方案的设定及实施介绍如下。

(一)工程制图的教学内容

工科类专业工程制图培养学生的四个能力:构形、表达、读图、绘图;三种技能:徒手绘图、尺规绘图、计算机绘图(此为近年新增加的技能)。笔者授课的教材是同济大学建筑制图教研室编著的《土建工程制图》,教学内容有:制图的基本知识和基本技能、正投影原理、投影制图、房屋建筑图、房屋结构图、室内给排水工程图等。

(二)autoCaD的教学内容

autoCaD的教材很多,基于我校实验室的硬件配置选择了autoCaD2007版本作为教学内容,辅助教材选用的是北京大学出版社的《土木工程计算机绘图》,内容有:autoCaD概述、二维图形的绘制、二维图形的修改、工程图形的环境设置、图案填充与文本注写、图块及属性,尺寸标注、正投影图和轴测图的绘制、建筑施工图的绘制、三维建模基础等。

(三)并行教学方案的设定及实施

工程制图教学中的各个知识点环环相扣,已形成不容打乱的经典体系,所以在并行教学的方案设定中是以工程制图课程的教学体系为主线,穿插融入autoCaD的教学内容,以确保在有限的课时内达到教学目标。

1.制图的基本知识和基本技能

该章的重点内容是制图基本规格,难点是平面图形的作图及尺寸注法。

(1)制图基本规格的内容是国家标准《技术制图》及《房屋建筑制图统一标准》(GB/t50001-2001)中的规定,有着语言语法的称谓。在传统教学中需要同学们强化记忆,由于这部分内容重要、量大却又枯燥难记忆,往往在学期结束学生也不能完全掌握。引入autoCaD工程图形的环境设置即可有效解决这一难题。方案是工程制图的这部分内容以Cai课件予以教授,然后讲授autoCaD内容,包括autoCaD概述、工程图形的绘图环境设置、二维图形的直线类对象绘制、相应的二维修改,并留有2课时的上机操作,操作内容是图形界限的设置、单位设置、图层设置及各层的图元特性选择,同时指定一种图纸幅面按尺寸绘制图框及标题栏,并将图形中常见的线型在相应的图层中绘制。

(2)平面图形的作图及尺寸注法,这部分内容是尺规绘图的基础,几何作图部分可直接插入autoCaD圆弧类对象的绘制内容及相应的修改进行讲授,并安排2个课时的上机操作。平面图形画法及平面图形的尺寸注法则先将尺寸基准及选取,两类尺寸——定形和定位尺寸,以及由此生成的三种线段——已知线段、中间线段、连接线段和画图步骤以Cai课件讲授,然后插入autoCaD的教学,内容是以实例介绍二维图形的绘制、修改、标注样式设置及尺寸标注,并安排5个课时的上机操作,内容是习题集上需用尺规绘制的大作业用autoCaD软件绘制,并作为第一次课程作业进行量化考核。

2.正投影原理

正投影原理是工程制图的投影理论基础,它是运用正投影原理在平面上正确地图示空间几何形体的手段,目的是培养并建立空间概念。该部分难点是特殊位置平面的投影特性应用,由于在实际的工程形体中,一般位置的平面几乎见不到,而具有投影面垂直面的形体较多,投影面垂直面在另两个投影图上的缩小相似形的判断显得尤为重要。为给读图打下基础,插入autoCaD的三维建模教学,利用拉伸、剖切绘制含有投影面垂直面的实例进行演示,以给予同学们直观的印象。

3.投影制图

该章重在使学生建立二维平面图形与三维空间物体之间的联系。重点内容是三视图的形成及三等规律、六面基本视图与辅助视图的内容及应用、读图的基本知识及基本要领;读图的基本方法;各种剖视图的画法及组合体尺寸标注方法。难点则是画图与读图。本章教学方案是重点内容以Cai课件予以讲授,难点内容并行插入autoCaD教学,内容有图案填充与文本注写、正投影图和轴测图的绘制及增加了二维平面图形转三维模型的作图方法。例如三视图的平面图与左侧立面图宽相等在传统教学的学生作业中表现出错误较多,插入autoCaD轴测图的教学可以使学生在绘制过程中清晰理解这一概念。又如读图的方法之一是补缺线,教学中笔者利用autoCaD图层的开启和关闭功能,将实例预先利用autoCaD绘好,将欲补的线条单独绘制在一层上,先引导学生建立各视图间的对应关系,找疑点,最后打开关闭的图层给出答案。而二维平面图形转三维模型教学内容的增加,使同学们对读图的基本要领和基本方法有了更进一步的理解,对建立二维与三维之间的联系有极大的帮助。最后安排9个课时的上机操作,并选择习题集上三道有代表性的习题用autoCaD软件绘制作为第二次课程作业进行量化考核(笔者选择的分别是以轴测图绘制六面基本视图并标注尺寸、将习题集上的三视图准确度量标注尺寸后绘制三视图及轴测图、将该三视图转变为三维模型并渲染)。

4.房屋建筑图

从该章开始进入专业图的教学,本章重点是建筑图的识读及绘制,这就要求学生在掌握建筑施工图的内容、用途、房屋建筑图的图示特点、建筑施工图的有关规定(《房屋建筑制图统一标准》GB50001-2010)后,对现实的工程图样具备识读及绘制能力,由于识读的内容可以在绘制中加深理解,因此在教学中加大了autoCaD绘制建筑图的比重,内容有多线设置及绘制、图块及属性,土木工程图形的尺寸标注、建筑施工图的绘制,并选择某建筑的底层平面图作为期末考核autoCaD绘制的大作业。该章只设置了6课时的上机时间,大作业让同学们利用业余时间绘制,事实证明同学们的潜能是巨大的。

5.房屋结构图

该章重点是识读房屋中起承重和支撑作用的各构件详图、结构布置图及工业厂房的钢结构图。该章方案是读图部分以Cai课件予以讲授,对于难以读懂的工业厂房的钢结构插入autoCaD三维建模边绘制边讲解。例如图一是某厂房的柱间支承:

图一柱间支承

图二西南等轴测图和东南等轴测图

结构虽不算复杂但由于同学们没有型钢的概念,难以完整的想象出具体结构。为此笔者利用autoCaD三维建模绘制出该支撑的三维立体图,并利用autoCaD的图形显示控制及三维观察详细的展现各节点的结构。图二是autoCaD绘制的柱间支承的西南等轴测图和东南等轴测图。该章最后设置了4课时的上机操作,练习绘制三维实体造型。

6.室内给排水工程图

该章教学内容主要是给排水平面图、系统图的识读。教学方案主要是以Cai课件予以讲授,但由于各管路的管道系统在空间转折较多,上下交叉重叠,因此管道系统图一般用轴测图进行表达,而轴测图在第三章已经实战练习过,因此本章只设置了2课时的上机操作,内容是将习题集上的水箱管道的管道系统图利用autoCaD绘制。

四、并行教学模式的考试方案

将尺规作图笔试与计算机绘图技能考核相结合,作为并行教学后的考核方法,原则上那些现实工作中即时用到的内容,如尺寸标注的四要素、投影的三等规律,看二视补三视,钢筋的标注及钢筋的等级、标高及建筑图和结构图的内容表达等可作为笔试内容,而将实际的工程图形作为上机考核内容,分值比例是期末考核80%+课程作业20%;而期末考核中尺规笔试占60%,autoCaD绘制大作业占40%。这一考核方式将同学们从学以致考转变为学以致用,一方面使得学生明白,学习的目的是为了学会和掌握适应新环境下社会需求的知识和技能。另一方面,也能综合测验学生的手工绘图和计算机作图两项基本技能。

五、教师在教学中应注意的问题

并行教学的主旨是利用两门课的优势互补而把autoCaD作为绘图工具及辅助读图工具贯穿于整个工程制图教学中,由于autoCaD功能强大,命令繁多,版本每年都更新,因此教师在教学中应注意。

(一)autoCaD版本的选择

autoCaD版本不宜用最新的,应选择社会上用得最广泛的即最流行的版本,并且是与学校硬件设备相匹配的版本。

(二)理论教学与实践教学相结合

理论教学是基础,实践环节是知识再现的途径,也是加深理解理论知识的手段,所以除了课堂安排的上机操作外,课后的练习同样重要。

(三)加强徒手绘图能力

这就需要教师做个有心人,多收集实际中的工程形体,教学中引导学生读懂图后,要求学生徒手绘出,而后作为课后练习题利用autoCaD予以绘制。

(四)尺规绘图需掌握要领

尺规绘图不做重点要求,但需熟练掌握圆规、三角尺的配合作图,可以选择一定量的习题让学生锻炼,因为这一过程有利于训练学生一丝不苟的工作作风。

参考文献:

工程制图实践篇4

作为工科类环境工程专业应用基础课程,工程制图是工程科技人员表达思想和设计理念的工具,对于学生后期完成环境工程原理、水污染控制工程、大气污染控制工程和固体废物处理与处置课程设计,以及最终的毕业设计尤为重要[1]。福建农林大学开设的环境工程专业融合了农学特色,强化土壤污染、水土保持等治理技术,拓宽了工程制图课程的应用领域[1]。此外,由于现代大学教育从传统模式转变为学分制,原有的课程总学时不断减少,导致工程制图与其他传统课程一样面临压缩课时的问题[2]。因此,如何把握新形势下工程制图课程教学规律,努力在传统教学方法的基础上积极而有步骤、有计划地开发教学课件、绘图软件和习题集,在强化学生手工绘图基础上进一步提高计算机绘图能力是一个值得探索的问题,对该课程教学的探索研究和实际应用具有重要意义[3-6]。

一、工程制图教学改革与实践总结

传统工程图学教学以教师为中心,以课堂讲授知识、学生课后练习为主要形式,在接受知识的过程中,学生处于被动地位,这样的教学观念已不适应目前人才培养需要[7-8]。为此,根据学院办学特色和环境工程专业的自身特点,结合现代教学手段,对工程制图课程教学开展了深入地探索研究和实践,积极转变教学观念,以学生为中心,教师作为导演设计教学情景和过程,让学生作为演员置身其中,主动参与,积极提问,与教师一起探讨,通过师生交流互动完成教学过程。学生可以充分发挥自身的特点,保持学习的主动性和创造性。(一)优化教学内容,构建新的课程体系

合理优化教学内容,构建新课程体系是教好工程制图的前提。对工程制图课程整体内容进行优化并不只是简单的增减,而是将传统与现代有机结合,精选内容,合理删减,突出重点。工程制图课程内容包括投影制图、机件的表达、建筑和结构施工图、建筑给水和排水施工图、化工制图等内容。投影制图部分主要采用粗细结合的讲授方式,本着“必须和够用”的原则删去难度较大的点、线、面综合性问题,并降低对截交线及相贯线内容的要求,而该部分教学的核心内容—组合体是重点培养学生的空间想象和思维能力,因此,在教学中将形体分析法和线面分析法作为主线贯穿始终,精讲多练,由浅入深地通过一系列绘图和读图实践,达到提高空间想象力的目的。建筑和结构施工图部分主要培养学生识图能力,为此只需简单介绍建筑平面图、立面图、剖面图、建筑详图、结构平面图和钢筋混凝土构件详图等内容,重点通过绘制标准规范的实际建筑施工图,强化学生图纸表达和识图能力。此外,基于农业院校的大背景,在工程制图课程内容优化的过程中适当融合了专业特点,将建筑给水排水施工图、工艺流程图、设备布置图和管路布置图作为了重点内容讲解。

(二)改革教学方法

1.借助现代教学手段,营造课堂气氛

按照新的环境工程专业教学计划,该课程教学时数大大减少(理论教学学时由60减至30学时),教师如果仍然采用传统的板书画图,并辅以挂图和模型讲授,不仅费时、费力,而且效果不佳。为此,在讲授过程中可引入了ppt动态课件和课堂画法几何教学软件。如通过动态设置颜色、绘线速度或声音,或反复进行动态演示,不仅使在常规教学中难以表达清楚的内容可以通过动态课件得到生动有效地展现,而且大大增加了课堂信息量,吸引了学生的注意力,激发了学习兴趣[9]。此外,还应注重与传统教学手段结合,借助画法几何教学软件现场绘图。

由于受成长环境和传统教育方式的影响,学生在课堂上多数处于被动接受状态,积极主动性较差,参与意识不强,而课堂教学过程是教师有效传授和学生积极学习的共同活动,两者的充分参与是完成精彩课堂教学的必要保证。因此,在工程制图教学过程中通过创设“问题情境”,即在某个知识点讲解完后,举几个典型的错误画法事例,让学生自由发言,引导学生找错纠错,并鼓励学生大胆上台表达出自己的想法,若有画错的地方再次引导大家一起分析直至问题解决。通过教师有目的地导演给学生留下思维和想象的空间,调动学生积极参与,既活跃了课堂气氛又加深了学生对具体知识点的理解[7]。

2.借助autocad绘图软件,强化习题训练、实验和实习

常规教学要求学生课后手工练习教师布置的习题、实验项目和实习内容,这一教学法存在修改困难、费时费力等问题,且缺乏对现代化绘图工具的有效利用,学生已学过的autocad软件没有机会运用,造成后续专业课程设计和毕业设计无法提高绘图效率[10]。对此,可编辑电子习题集,加强学生利用绘图软件画图的能力。在实验和实习环节则要求手工绘图和autocad绘图相结合,强化学生的识图和绘图能力[11]。同时,还可组建制图和设计实验室,为学生提供便利的工程制图实验和实习场所,为后续专业课程设计和毕业设计创造良好条件。

二、工程制图教学改革的创新点及应用效果

(一)创新点

学校工程制图教改经过几年的努力和探索实践,本着以学生为主体的教育理念,将教师所用辅助教学课件、学生所用学习辅导系统、模型库、工程实际模型等各种资源整合,完成了教学方式、课程和教材优化、多媒体课件制作等方面的改革,实现了构型变换教学,拓宽了工程制图专业口径,其成果无论用于教学还是制图实践都取得了良好的实际效果[12]。其创新之处如下。

(1)立足于体现农林特色的环境工程专业工程制图教学改革,拓宽了工程制图的应用领域。

(2)为适应短学时课程需求,自编工程制图教材,进一步优化课程教学内容,构建了新的课程体系。

(3)创造性地改变教学方法,活跃课堂气氛,调动学生学习积极性和提高学习效率。

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(4)有重点地突出课堂画法几何绘图软件教学、多媒体教学和学生计算机绘图。

(5)有目的地运用autocad软件自编大量电子习题集,提高学生计算机绘图能力。

(6)组建多媒体制图与绘图实验室,为学生提供工程制图实验和实习场所,并为后续专业课程设计和毕业设创造良好条件。

(二)应用效果

(1)课程体系改革有特色,教学软件生动、直观、信息量大,课堂教学质量明显提高。

(2)复杂知识简单化,学生普遍反映更容易理解接受。

(3)自编教材较适合农林院校环境工程专业工程制图教学需要,重点突出。

(4)自编电子习题实用性强。

(5)制图与绘图设计室给学生创造了工程实践环境,切实有效提高了学生的识图和绘图能力。

此外,由于该课程教学阶段为学生打下坚实的识图和绘图基础,后续课程设计及毕业设计阶段学生的阅图能力、手工绘图能力、计算机绘图能力明显提高。

工程制图实践篇5

关键词:研讨式教学;教学改革;工程制图

作者简介:朱志亮(1982-),男,浙江温州人,温州大学物理与电子信息工程学院,讲师;

胡静(1982-),女,浙江温州人,浙江工贸职业技术学院,助教。

中图分类号:G642.0文献标识码:a文章编号:1007-0079(2013)14-0079-02

目前国内教育界对于研讨式教学已经形成了一定的共识,研讨式教学是指在教师的启发引导下,围绕教学中的重点难点内容、疑难问题、有争议的学术问题或学科前沿问题,通过学生查阅资料、独立思考,展开课堂讨论和交流,在不同观点相互交流补充、碰撞交锋中实现教学目标的一种教学方法。[1]

研讨式教学关键是以学生为主体地位,由教师提出问题,学生通过讨论研究和交流得到答案。和以往不同的是,教师不需要自己进行分析和解答,而是将这个过程改由学生自己来完成,教师只需要提供分析的思路就可以了。通过这种方式,学生不仅仅能够获得更深刻的认识,更重要的是培养了学生学习和认识事物的方法。比如在设计中对于功能问题的解决,教师在找出问题所在后,可以指导学生分析问题出现的原因,并搜寻其他相似例子中解决问题的办法,由学生自行改正。

根据笔者的教学实践,研讨式教学最重要的是根据教学内容选取合适的研讨话题,不仅要求能激发学生学习兴趣,更重要的是通过“抽茧剥丝”的方式层层递进,在教师的主导下将讨论引导至相应的知识点,最终达到让学生在轻松、活跃的气氛下主动学习掌握知识技能的目的。

一、研讨式教学的积极意义

笔者在日常的课堂教学活动中非常关注学生的反应,也一直尝试用合适的问题激发学生的思考。在课堂教学中引入研讨式教学至少可以带来以下三方面好处。

1.有助于学生集中注意力

由于各方面原因,课堂纪律一直是不少大学教师心中的痛,尤其是手机等现代化通讯设备的使用更加剧了课堂管理的难度,这不仅影响了教师的上课情绪,更重要的是影响了学生的学习效果。如何使学生在两节课的时间内保持注意力高度集中是摆在很多教师面前的现实难题,适当的时候抛出合适的问题可以很好地解决这一问题。

2.有助于激发学生的思考和创造性

学生的潜力是无限的,但是以往填鸭式的教学模式极大地压抑甚至扼杀了学生的思考和创造能力,通过研讨式教学,可以很好地激发学生的学习记忆和他们的思维创新。如在讲解物体三视图时,笔者曾经布置给学生一个讨论题:“为何点的空间位置可以由两面投影确定,而由点组成的物体却需要三面投影才能确定结构”,引起了学生极大的思考兴趣并给出了许多不同的答案,最终的解释让他们对于这一涉及投影本质的问题有了更深刻的理解。又如在讲解直线的投影规律时,曾经给出过一个“点的两面投影均在直线投影上且横坐标相同的情况下,能否确定空间此点就在该直线上”的问题,激发学生积极思考与热烈讨论,并有学生分别以坐标计算法、射线交叉法、反证法等角度给出证明,部分答案甚至超出了预计,这些都说明了学生的潜力是很大的,关键在于如何通过合适的方式去引导。

3.有助于加深理解和记忆

科学的记忆应建立在理解的基础上,一个让人冥思苦想过的问题留在头脑中的记忆是最持久深刻的。正是基于这一特性,研讨式教学相对于以往教师纯讲解式教学更有助于学生对于知识的理解和记忆,这也是教学改革的主要目的和方向。

二、“工程制图”课程现存问题

“工程制图”课程是培养工科学生创造性思维的基础。而现有的“工程制图”的课堂教学一般采取的主要教学方式为讲解式,教学过程基本上由教师一人设计和控制,从开始讲解到如何演示课件、如何提问、最后要得出哪些结论等都已心中有数,整个过程井然有序,教学活动就在这个早已有了结论的完美设计中按部就班地由老师自导自演着。整个过程开始之初就已经预知,所谓的教学过程就只有流程而没有变化,即没有多大发挥也没有多少创造,只会让学生被动学习,被动接受知识,更谈不上对学生自主学习、探索式学习的培养,这也是该课程目前最大的问题。[2,5]如何通过课堂教学的改革激发学生的创造性思维,进而培养创新型人才,对于落实应用型人才培养的定位至关重要。

针对现有教学模式的不足,应大胆改革传统讲解式的课堂教学模式,积极采用研讨式教学,改变过去那种在很大程度上束缚了学生思维的填鸭式教学方法,培养出头脑灵活、思维开阔、勇于探索的创新人才。[4]

三、“工程制图”研讨式教学探索

在目前学生已经习惯讲解式教学的情况下,采取研讨式教学,需要仔细制订研讨内容,控制研讨方式,使它与常规的课堂讲授有机结合,使学生能逐渐适应教学模式的转变。研讨式教学的具体实施步骤应包含以下内容。

1.设计并挑选研讨课题

开展研讨式教学,选择研讨课题很重要,对于“工程制图”这样的理论与实践结合类课程,并不是每一章节都适用专题研讨式的教学方法。研讨式教学比较适用于信息量大、知识点较多、综合性较强的章节,如立体的投影、零件图、装配图、计算机辅助设计等章节内容。在设计研讨课题时既要紧扣教学内容,同时又要选择学生较易理解、较常接触的实际设计问题。[3]

2.课前充分准备

相对传统教学,研讨式教学是一种动态开放式教学方式,虽然教师把教学的主角让给了学生,但决不意味着教师便能置身事外、袖手旁观。相反,为保证教学效果,教师需事先花更多精力做好各项准备工作。教师在精心设计好研讨课题之后,必须尽量拓宽视野和思路,从各个角度去寻找问题的正确答案。与此同时,还要努力运用发散思维,周密思考从这一研讨题目出发有可能还会引申出哪些关联问题、学生将会提出怎样的见解、究竟应该怎样去解答这些问题。其次要做好对学生的动员与引导。教师在设计研讨课的过程中,要把教学目的、教学内容、研讨题目以及程序等一系列教学方案提前发给学生,这样才能使学生做到心中有数、有所准备、有的放矢。让学生有充分的时间和条件去阅读教材,通过各种途径搜集有效素材,形成自己的观点和认识。

3.组织课堂讨论与评议

课堂讨论是研讨式教学的主要形式,也是整个教学过程的中心环节,研讨式教学的成果就在这里产生。它需要教师和学生的积极参与。为保证讨论能顺利展开,并在有限的时间里取得成果,教师应全面策划,充当好主持人角色。研讨课的课堂活动形式多种多样,教师可以打破传统的上课形式,将全班学生分成若干个小组,每个小组在其组员个人研究的基础上进行讨论,学生先内部协商,即在本组内部争辩究竟哪个观点是正确的,然后再相互协商,即针对当前问题提出自己的看法,并对别人的观点做出分析和评论。此时教师应以平等的身份加入小组成员的讨论之中,鼓励每位学生都发表自己的意见,引导小组集思广益,把本组研究成果与教材提出的观点相联系,形成对研究对象的基本认识。

四、研讨式教学模式的可行性分析

研讨式教学能否顺利开展的三大关键因素是:合适的研讨课题、学生的知识基础、教师的执教水平,下面从三方面论证“工程制图”进行研讨式教学的可行性:

第一,“工程制图”是一门大一阶段承上启下且与实际结合非常紧密的课程,容易寻找到既让学生感兴趣又能融合本课程知识要点的讨论课题,这是研讨式教学能否开展的关键因素。比如在“投影基础“和“立体投影”章节中,可以就投影的几何原理设计研讨课题,使学生能充分运用中学所学的几何知识进行思考讨论。又如在“机件的图样画法”、“零件图”等章节中,可以选取实际的零件或机件,让学生分组自行完成设计,并就各自方案的优劣进行研讨、分析。

第二,本课程进行研讨式教学对于学生的知识基础要求不高。本课程的学习基础主要集中在“立体几何”,与其他课程的关联度不高,即其他课程的掌握水平不会影响本课程的学习,在进行研讨式教学时,主要考查的是学生的想象力和创造力,这也是本课程可以进行研讨式教学的有利条件。

第三,任课老师较为丰富的本课程教学经验。笔者四年多来一直从事本课程的教学工作,通过多年的课堂教学实践和作业批改,对本课程的知识点和课程要求有着较深的理解,对学生在各章节出现的疑问和学习难点有着深刻的体会,同时,在教学中一直非常重视教学质量和学生反馈,这些都是开展研讨式教学的有利基础。

五、结论

研讨式教学对于创新型、应用型人才培养的积极作用已成为广泛共识,在对研讨式教学及所适用课程进行深入分析的基础上,本文对“工程制图”课程采取研讨式教学的实施方案及可行性进行了一定的探索。

参考文献:

[1]韩芳.浅析研讨式教学在高校教育中的应用[J].科教文汇,2010,(1):10-13.

[2]解晓梅.高校工程制图学课程改革与创新实践的探讨[J].装备制造,2009,(11):11-14.

[3]许良元.工程制图教学思想、教学方法的探讨[J].吉林农业,2011,(1):14-17.

工程制图实践篇6

【摘要】阐述了制药工程专业《工程制图》互动式课堂教学的模式,结合实践,从如何激发学生的学习兴趣、教学内容、教学策略、教学过程及环节等几方面进行了探讨。

【关键词】制药工程专业工程制图课堂教学

abstract:thispaperintroducedtheintercommunicationmodelofengineeringGraphicsclassroomteachinginpharmaceuticalengineeringspeciality,anddiscussedtheintercommunicationmodelwhichincludinghowtointerestthestimulation,theteachingcontents,theteachingdesign,andtheteachingcourse.

Keywords:pharmaceuticalengineeringspeciality;engineeringgraphics;Classroomteaching

传统的课堂教学模式往往是教师满堂灌,学生被动听,双方缺乏沟通与交流,教学效果不太理想。其原因有两方面:一方面,学生被教师“牵着走”,思维不活跃,时间长了会觉得枯燥乏味,容易疲劳;另一方面,教师在课堂上得不到学生的回应,课堂气氛沉闷,教师的情绪自然也会受到影响,不利于教学水平的发挥,同时也不利于学生创新能力的培养。互动式课堂教学是师生在课堂上相互交流、相互启发,师生双方的积极性和能动性都被充分调动,课堂气氛活跃。对学生而言意味着主体性的凸现、个性的表现;对教师而言,既是知识的传授者,又是知识的学习者[1]。

《工程制图》是制药工程专业学生必修的一门专业基础课程,传统的《工程制图》教学是以投影理论为基础,培养学生的图形思维能力和空间想象能力,其主要目的与任务是培养学生绘制、阅读工程图样的能力。投影理论并不复杂,但零件的空间形体却极为丰富,因而需要用更多的时间来培养学生的空间反应能力、立体思维能力,而这种能力是很难靠教师单方面的说教就能取得的,它必须通过学生与教师双方的努力,教师应“授人以渔”,而非“授人以鱼”[2],学生则应努力学会“捕鱼”的方法。为达到这个目的,我们在多年的教学实践基础上,建立了一套行之有效的互动式课堂教学模式。

1激发学生的学习兴趣

学生的学习态度,对教学效果有很大的影响,如何调动学生的学习积极性,变“要我学”为“我要学”,变“被动学习”为“自主学习”。爱因斯坦曾说:“我思想的发展在某种意义上常常起源于好奇心”。学习兴趣是推动学生努力学习的内部动力,有利于学生创新思维的培养和发展。如何激发学生的学习热情,是教师主导地位的体现。

首先,在进行教学设计时,应充分挖掘课程中令学生感兴趣的内容。《工程制图》以工程图样为研究对象,以图形为主,在设计制作课件时,尽量避免出现大段文字说明,而应以图示、图解进行说明,将投影理论、国家标准、作图方法、看图方法寓于图形中,充分利用高科技、网络资源,运用动画形式展示课件内容,吸引学生的眼球,激发学生的好奇心。

其次,学生渴望在轻松的环境中完成学习,而教师也希望自己在讲台上讲的内容能引起学生的共鸣,能得到及时的反馈。因而可尽量多地提供学生参与的机会,充分调动学生的学习积极性,创造一个良好的教学氛围。要达到一个理想的教学氛围,就必须建立新型的师生关系,改由原来的支配控制与被支配控制的关系为平等合作的关系,同时及时评价学生的学习行为和结果,进行有效的双向教学反馈,适时地给予鼓励性评价,可以强化学习动机。

此外,在教学过程中要积极鼓励学生大胆质疑,大胆想象,敢于用新观点、新角度去发表自己的独到见解,来强化学生的“问题意识”,从而提高学生的学习兴趣。教师的提问、启发对学生是一种触动,学生的反问和质疑对教师也是一种挑战。

2教学内容的设计与优化

精心安排每堂课的内容是教师备课的重点,在课堂上是否能始终抓住学生的心,主要取决于教学内容安排的是否合理。首先,教师要理清课程的知识体系,依据教学大纲将教学内容划出层次,分出单元,再根据学时,确定每堂课的内容;其次每堂课应突出知识点,在这些知识点中确定出重点和难点,在一堂课中,知识点可以有若干个,但重点不宜多,一般设1~2个即可,找出其中最关键的部分重点讲解,用知识延伸的方法囊括其余的知识点,特殊情况及应注意的问题可放在讨论中,启发学生自己得出结论[3];每次课堂中的问题都应精心准备,在设计问题时既要考虑到提问的目的和内容,又要针对学生的心理特征,同时选择恰当的提问方式,以达到师生互动,优化教学的目的;同时,每堂课的内容不要安排得太满,以便能及时根据学生的学习情况调整授课内容。此外,由于学生是动态的,每届学生的知识、能力水平特点都有所不同,对教学产生直接的影响,这就需要经常进行研究和调整。

例如,在“看组合体视图”一节中,教学重点就是“利用形体分析法看图的方法与步骤”。针对这个重点,可以设计几道难度层次不同的例题,如2个常用几何形体的叠加、3个形体的叠加,最后举一个切割体的例子引出“线面分析法”这个知识点。此外,看图时的一些注意事项如“看图时应将多个视图联系起来”“看图时应从特征视图开始”“视图中线条、线框、虚实线的含义”等均可放在讨论环节中,使学生产生深刻的印象,这样安排教学内容,主题明确,学生只要掌握了方法,无论多么复杂的形体都可以将它分解,分析出形体的结构,最终完成三视图。

3教学策略、教学过程的设计与优化

教学策略的设计是根据教学目标和教学内容,选择教学方法、确定教学顺序等,最终体现在教学过程中。首先,教学媒体的选择,从最初的黑板、粉笔、三角板、圆规到后来的挂图、实物模型,到现在的电子教案、多媒体课件、投影仪、绘图软件的应用以及一些高科技新产品等,如何充分利用这些资源各施所长,优化组合是进行教学策略设计的中心任务。电子教案画面字体清晰、美观,重点突出;多媒体课件中的动画效果能随着授课节奏不断变化,能充分体现作图方法与步骤,同时能吸引学生的注意力,利于理解接受;绘图软件的应用既降低了教师的劳动强度,又能引发学生对计算机绘图的兴趣,三维造型更能帮助学生理解形体。但任何一种媒体都不可能适应所有的教学情境,如古老的实物模型,可以给学生更直接的感受和实际动手能力的锻炼;投影仪可以直接展示学生的作业,教师可以用它对学生的作业进行点评;虽然黑板和粉笔已经很大程度被多媒体课件所取代,但有时还是可以发挥一些作用的,如徒手绘图能力的培养、作图思路的展开、一些重点、要点等都可以写在黑板上。总之,教学媒体应该是学生进行发现、探究、接受新信息并最终掌握知识形成能力的工具,是学生学习的帮手,而不再是教师讲解演示的工具。

其次,在教学过程的设计中要遵循学生的认知规律及学习心理,充分发挥教师的主导作用,体现学生的主体地位。教师的主导作用体现在善于“引导”上,要引导学生的学习主动性,激发其学习热情;启发学生独立思考,激活学生的创造性思维;诱导学生在积极的探究中学习,同时营造出课堂互动的教学氛围,充分体现出学生的主体地位,进一步提高学习质量。例如,在讲“组合体概念”一节中,可先导入“构形制图”的概念,构形制图作为一种基础和训练,可以强化学生的思维和提高空间想象能力,同时激发学生的学习兴趣。

例:一个平板上制有3个孔,试设计出一个塞块,使它能沿着3个不同方向,不留间隙地通过平板上的3个已知孔。见图1。

通过这个例子不但能加深学生对三视图的理解、组合体的形成原理、形体结构与视图之间的对应关系等等,同时能激发起学生的学习热情。

4教学环节的合理安排

将一次课(2个学时)划分为几个单元,每个单元都对应着一个重点,由于每个重点的难度不同,课时安排也应有所区别。对于一些简单问题不需要花太多时间,对于一些涉及基本概念、直观思维的问题,应鼓励学生进行抢答,而对于一些需要由学生归纳总结、举一反三、深入探究的问题,就必须提供一定的时间和空间,根据教学内容有意识地设计几个高潮,对于课时的分配教师应做到心中有数。

如何设计出课堂高潮,这需要教师通过教学实践不断地去总结归纳。例如,在进行“视图的二补三”训练中,由二维平面图形想象出形体的空间结构,需要培养学生具有较抽象的形象思维能力,在该阶段可有意识地设计“一题多解”的例子,鼓励学生充分发挥发散性思维,设计出各种符合投影图的形体结构。例:根据已知的主、俯视图补画出左视图。见图2。

这是典型的一题多解,该组合体可以是由其中任意3个进行排列组合,因而它的答案有很多种,教师可在一旁指导点拨,鼓励学生求异、发散思维,大胆创新,有时学生想出来的形体是教师意想不到的。

在互动课堂的教学实践中,经常会出现一些教师不曾预料的问题,妥善处理好课堂上出现的各种问题不仅是对教师教学理念的考验,也有利于培养学生独立思考。教师可根据具体状况进行一些调整,但都不应超出教师设计的范围。只有这样才能体现“学生为主体,教师为主导”的现代教育理念,使得课堂的学习气氛活而不乱,有张有弛,高潮迭起,营造一种和谐、轻松、激动的课堂氛围,使师生都进入最佳学习状态。

【参考文献】

[1]黄庆丰.树立创新观念 构建互动式课堂教学[J].陕西师范大学学报(哲学社会科学版),2005,S1:306.

[2]秦克铸,庞云凤.适应新课改的要求,加强学生提出问题能力的培养[J].教育探索,2005,4:40.

工程制图实践篇7

关键词:GoogleSketchUp,制图与识图,空间想象,教学研究

中图分类号:G424.1文献标识码:a

0引言

《建筑工程制图与识图》是高等职业技术院校建筑工程技术、建筑工程管理等与建筑相关专业的通用基础课,既是后续专业课程学习的基础,又是具有独立培养学生识图和绘图能力的课程。因此,该门课程在大土木建筑中是非常重要的一门能力课。组合形体三视图的识读是该课程的重点和难点。进行识读训练是培养学生空间想象能力的重要手段,具有较强的识图能力不仅是学好该课程的关键,同时,建筑工程类专业毕业生在施工企业工作的基础是建筑图纸的识读[1]。图纸的识图是根据给出的视图,想象出形体的空间形状。以往一直是采用传统的形体分析法和线面分析法进行读图训练。随着现代科技的飞速发展,计算机三维建模技术已逐渐引入到工程制图中,特别是GoogleSketchUp的应用,这一现代技术手段在改变传统设计方法的同时,也为《建筑工程制图与识图》的教学方式提供了新的思路。

1GoogleSketchUp软件简介

GoogleSketchup是一款易于使用的3D设计建模软件,蕴含着强大功能的构思与表达的工具,可快速、方便地对三维创意进行创建、观察和修改,能帮助设计师在创作过程中快速形成空间形体的三维方案草图。其可视化的以点定线、以线定面、以面围体的建模过程,与《建筑工程制图与识图》中画法几何所介绍的人脑想像形体的形成过程是相同的。该软件特有的直接在立体任意表面画草图并可对任意封闭草图线框进行推拉的功能,为三维模型的创建和编辑修改提供了迅速和强大的保证,这一点是其它三维软件所不能比拟的。

与autoCaD、3Dmax、Solidworks、Solidedge、inventor之类软件比起来,SketchUp可以说是最为简单和直观的一套三维建模软件,非常适合学生去学习和研究三维软件的使用。作为《建筑工程制图与识图》讲授的辅助工具,特别是组合体的成形及三视图的识读,只需掌握以下五组基本功能按钮:

(1)画图按钮:包括矩形、直线、圆、圆弧四个按钮。

(2)构造按钮:包括拉伸、移动或复制、旋转、沿路径拉伸四个按钮。

(3)查看按钮:包括旋转查看、平移查看、放大、放大至当前窗四个按钮。

(4)视图按钮:包括等角透视、顶视图、底视图、前视图、后视图、左视图、右视图六个按钮。

(5)风格按钮:包括X光模式、背面边线、线框、消隐、着色、材质贴图、单色七个按钮。

2传统教学模式的不足

长时间以来,高职院校师生普遍认为《建筑工程制图与识图》中几何画法理论部分,特别是组合体读图部分难教难学。运用传统的形体分析法和线面分析法读图感觉到抽象、难懂。因为组合体由点、线、面基本要素组成,特别是复杂切割类组合体视图,在还没有想像出组合体的形状之前,是无法分析体上点、线、面的投影的,造成学生很难读懂,直接影响教学效果[2]。早期《建筑工程制图与识图》课教学采取的辅助工具有挂图、教模等,随着投影机和计算机的普及,多媒体教学进入课堂,然而《建筑工程制图与识图》多媒体教学普遍上只是传统教学方法作进了幻灯里,并未从根本上对《建筑工程制图与识图》教学的难点有所突破[3]。分析原因,主要在于静止的二维平面图形无法向三维实体转变,不能给学习带来直观的感受。

3应用GoogleSketchUp辅助教学模式实例分析

笔者在从事教学过程中,将GoogleSketchup的应用引入到二维视图的识读中,实际上是在识图过程与软件SketchUp的操作结合起来[4][5],可轻易完成从平面图形到三维实体的构建转换,直观形象地将形体逐步构建的过程展示出来,为快速看懂组合体三视图提供了一条有效的途径。

创建三维模型时,运用先宏观建模后微观修正、先初步建立后细部修改的原则,在不断假想和修正的过程中,最终完善三维模型的建立。下面以具体的组合体三视图识读为例,说明GoogleSketchup在教学过程中的辅助作用。

需要说明的是,应用SketchUp创建组合体空间形体模型的主要目的是形象直观地定性地模拟从平面图形到立体的逐步转换。因此进行每一步构形时,不需要按尺寸精确建模,大概接近视图形状即可,这样可大大提高建模速度。此外,为使模型的构建过程具有直观强烈的立体感,且方便与形体的三视图做对比,在进行模型主体构建前,将模型观察方式转换为轴测立体图,并随时灵活运用软件所提供的形体六个视图方向的按钮对所构建形体按正视、俯视和左视三个方向进行切换观察。以图1中的三视图为例,具体描述运用SketchUp构建其空间形体的过程。

图1组合体三视图

(1)(2)(3)(4)

图2组合体创建过程

第一步:以正面视图为主,根据正面视图反映出来的外轮廓形状确定三面投影体系及X轴、Y轴、Z轴,然后绘制出与外轮廓形状相同、大小相似的平面。

第二步:将组合体想象成柱状体,将平面拉伸成柱状体。

第三步:观察形体水平视图,在柱状体上绘制出两段平行线段,将柱状体中坡面分成三部分,每部分为一封闭线框。结合视图按钮观察形体正面视图和水平视图。

第四步:在柱状体中沿前面绘制的两段平行线段切割一个三棱柱,初步完成组合体的创建。

第五步:运用视图按钮,反复观察创建形体的三视图与已知三视图是否吻合。当确认无误时,则创建形体就是三视图所示组合体,组合体创建也就完成。

4结语

在《建筑工程制图与识图》课程中对学生进行有针对性的空间想象能力训练,特别是在具备多媒体教学资源的情况下,将SketchUp软件向学生展示组合体的形成过程,能使复杂抽象的组合体读图过程变得生动、直观和具体,对开发学生空间想象力具有较强的指导意义,为后续专业课程的学习奠定了良好的基础。

参考文献:

[1]张晓非,吕明明,马哲,等.论Sketchup在二年级建筑设计教学中的辅助作用[J].高等建筑教育,2009,18(4):68-70.

[2]侯卫,周雪峰,齐峰,等.基于应用能力培养的土木工程制图课程教学研究[J].高等建筑教育,2010,19(1):70-73.

[3]牛炳昆,高春艳.建筑工程制图教学改革探索[J].山西建筑,2010,36(13):174-175.

工程制图实践篇8

关键词:工程图学;现代工程制图技术;课程内容体系;教学改革

中图分类号:G712文献标识码:a文章编号:1672-5727(2012)03-0150-02

现代工程制图技术是一门研究用正投影法绘制和阅读工程图样、利用计算机绘图的技术基础课。课程既有严格的理论,又融实践训练为一体,将传统与现代制图技术相结合,是高职工科专业的专业必修课。课程教学强调理论联系实际,理论实践交替进行,强化综合练习、零件测绘实训等环节,从而达到培养目标。通过本课程的学习,结合与之相应的实践性教学,使学生掌握零件图与装配图的画法、能读懂零件图与装配图、能进行手工和计算机绘制符合国家标准的工程图样,具备一个高素质高级职业技术人员的基本能力素质。

教学现状及存在的主要问题

作为机电类的高职毕业生,所面向的就业岗位大量是在现代制造企业。现代制造企业的机电产品及机电一体化产品所占的比重很大,因此对学生识图和绘图能力要求较高,要求学生必须同时掌握机械工程图样和电子电气工程图样绘制,在实际生产应用时手工绘图和计算机绘图技术同样不可缺少。

目前,高职制图类教材繁多,主要有教育部规划教材、教育部精品教材、教育行政部门重点建设教材、行业出版教材、自编教材等。上述教材并没有在层次和模式上形成由低到高、逐渐过渡的空间。往往根据不同专业(行业)的需要编写成机械类制图、电气工程制图等专业制图教材。不同类型的制图教学在专业制图上的教学内容不同,总学时数也有较大差异。有必要构建传统和现代融为一体、理论和实训融为一体,充分体现工学结合,突出技能与应用技术实训的现代工程制图技术新课程内容体系,并编写相应的教材,以满足现代高技能人才培养的需要。

机械制图与计算机绘图存在独立分离的格局,学生只用计算机来绘图,却不会解决实际问题,毕业后甚至仍需重新培训。计算机绘图课程教学的专业针对性不强,教学出发点不同,也难以完全实现计算机绘图的优势。另外,学生学完了制图课,基本上形成了传统手工绘图的思维方式,再转到计算机绘图的学习,计算机绘图思维方法和工作方式受到制约,从而影响了学习兴趣和效果。另一种现象,就是认为现在科学技术发展了,从而忽视传统制图的重要性,简单地甩掉图板,导致学生缺乏对机械工程制图课程内容的系统学习,结果绘制出的图样达不到国家制图标准,并不能指导工程实践和生产。有的学生只会抄绘图样,却看不懂图样所表达的物体及其结构特点和功用。

在教学改革的浪潮中,有的教学计划简单地将计算机绘图课程与机械制图课程合二为一,忽视了学生学习的认知规律,设想机械制图是一门专业技术基础课程,需要开设在其他课程前面。因此,多数高职教学计划总是在第一个学期就安排了制图课,而且都在一个学期中匆匆结课,学生对专业知识了解甚少,比如对工艺结构、形位公差、表面质量、尺寸精度和配合性质等概念很模糊。在这种状态下,想真正掌握计算机绘图和机械制图的要求是不现实的,结果是毕业生识读和绘制图样的能力偏低。

改革理念及思路

课程设计的依据和指导思想根据教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》以及现代企业技术革新和发展需求,高等职业教育的人才培养定位是第一线技术应用型人才,他们既具有必备的基础理论和专门知识,又具有较强技术应用能力,并且能适应现代化生产第一线的需要。制造类专业毕业生就业去向是以机电产品制造相关行业为主的企业,根据学生的特点和各专业的人才培养方案以及为后续课程教学奠定基础,制定出适应不同专业的课程教学大纲。

课程设计的理念现代工程制图技术作为工科各专业必修的技术基础课,课程目的是使学生具有识读现代工程图样的能力和初步表达设计思想的能力,为专业学习打好基础,既有基础性,又有较强的实践性,在整个专业培养方案中占有相当重要的地位和课时份额,并要突出工学结合等实践性教学环节。

课程整体设计的思路课程教学采用理论与实践相结合的方法,投影基础理论和国家制图技术标准等内容以教师讲授为主,通过画法几何、平面图形绘制、实体模型制作和零件测绘实训,使学生掌握基本的机械工程图样绘制的能力和阅读工程图样的能力。整个课程教学注重学生应用能力的培养,调动学生的积极性,注意教学过程紧密联系机械制造的工艺过程和设计造型基础,理论与实践相融合。采用多媒体和板书相结合的教学手段,利用机械模型及制造过程、虚拟零件制作过程和机器装配过程视频,有效提高学生的读图和绘图能力。通过各个实践性教学环节,帮助学生理解模型与图样之间的关系,并初步了解机械零件的结构工艺性及制造加工过程,为后续专业课的学习打下良好的基础。各教学环节围绕专业培养目标,首先进行机械工程制图的理论和实践教学环节,随后安排计算机绘图教学内容,以使学生绘制机械工程图样更加准确,掌握计算机绘图方法,具有运用计算机绘制机械工程图样的能力,使学生的综合图形表达能力和设计能力得到进一步提高,为学习后续课程设计及毕业设计做好准备。

实践教学环节的总体设计思想实践性教学环节是现代工程制图技术课程内容体系中必不可少的关键环节,对学生综合素质的提高和创新能力的培养具有不可替代的作用。实践教学的总体设计思想是:打好基础,突出应用。应对教学内容和体系进行改革,充分结合各专业特点,教学应在注重基础理论知识系统性特点的基础上,适当引入现代工程制图技术研究的新成果,适时增添新的教学内容。通过对教学方法和手段的不断研究和改革,为现代工程制图实践教学建立稳定的高素质师资队伍;不断更新和扩充实训设施,逐步完善并全方位开放实训室,创造优良的实训环境,积极将实践性教学环节向课外、校外延伸。以高素质机电制造工程创新人才培养为核心,努力构建现代工程制图技术实践教学新体系,打破传统的单一性、演示性、验证性为主的实验式教学模式,建立新型的综合性、创新性和应用性的实践训练教学模式。

课程内容体系框架的构建

建立课程内容体系结构我们根据新时期人才培养需求对教学内容进行了优化重组,充分注重传统机械制图内容,与以计算机图形学技术为主体的新知识融会贯通,推陈出新,力求做到提高课堂知识含量,加强知识的实践性、工程性和科学性,按认知规律组织教学。现代工程制图技术课程内容体系结构如图1所示,各知识模块理论与实践相结合、传统内容与现代制图技术应用紧密结合,充分体现了课程的时代性,适应社会需求。现代工程制图技术是现代科学技术与工程制图相结合而形成的新学科,是一门既有系统理论、又有很强实践性的技术基础课,其主要任务是培养学生的看图、计算机绘图、空间想象和空间思维能力。通过本课程学习,学生会应用正投影法图示空间物体,具有一定的看图能力、空间想象能力和空间思维能力,能看懂中等复杂程度的工程图样,会查阅有关手册和标准,同时,还应掌握徒手绘图的技能和技巧,并能熟练使用绘图软件绘制机械、电气工程图样。

实践性课程的内容表现形式(见图2)在实践教学方面,探索和构建以创新实践能力培养贯穿教学全过程的实践教学新体系;建设以网络为平台的现代化机械工程制图实践教学系统。

课程教学内容体系的特色(1)具有基础知识平台,涵盖机械制图基础理论、基本技能与应用技术、应用实训。(2)设有多个层次:针对不同专业、不同基础的学生,分设不同的教学内容。(3)特色模块:包括综合知识应用与实训模块,结合不同专业岗位提出不同知识要求。(4)课程考核及评价与国家《制图员资格证书》鉴定相结合。

课程教学内容体系的创新(1)计算机辅助教学手段使抽象的机械制图教学成为培养学生空间想象力的途径。(2)整合了适应制图课程教与学需要的丰富的教学资源库,助学效果和特色显著。编制了配套的多媒体教学课件、习题集配套辅助课件及解答。(3)按照高等职业教育的培养目标和特点编写了《现代工程制图技术》教材。新教材注重学生能力的培养,增加实训力度,力求符合高职特色。在内容选取上,对偏而深的画法几何等内容适当降低了理论要求,并结合教学实际进行适当的删减,以适应生产第一线对应用型人才的要求。(4)丰富了网络学习资源内容,构建网上在线《自我测试》系统,学生能方便地检查自己的学习情况。(5)人才培养方案将现代工程制图技术的训练贯串到每一个学期。第一学期学生学习机械工程制图课程和机械零件测绘实训,在教师辅导下练习典型零件的草图绘制和零件图样的绘制;第二学期有金工实习和立体划线,学生还结合金工实习,巩固机械工程制图知识,提高实际应用能力;第三学期进行课程设计,第四学期安排计算机绘图教学,从而进一步复习巩固机械工程制图知识,三年级毕业设计,使学生的制图综合应用能力逐渐提高和巩固,取得了显著的效果。

实践效果数控技术和汽车制造与装配技术两个专业2007级后的440名学生按照新的课程教学内容体系进行教学的实践表明,学生制图综合应用能力明显提高。2010届两个专业242名毕业生全部获得国家《制图员职业资格证书》,在就业中起到了良好的作用,深受用人单位的好评。

结语

课程内容体系的构建是以就业为导向,以提高教学质量为宗旨,以培养学生知识、素质和综合应用能力为目的。根据专业岗位需要取舍课程内容,使结构层次分明,强调教学效果,运用新技术改进教学手段,主动适应经济和社会发展需要,把传统工程制图与计算机绘图有机融合为一体,形成新的现代工程制图技术课程,为培养学生有效掌握工程图样的识读图能力和绘制能力构筑了良好的基础平台。

参考文献:

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[5]徐跃增.工程制图[m].北京:中国劳动社会保障出版社,2004.

工程制图实践篇9

关键词:工程制图;实践课程;教学模式

工程制图实践教学旨在巩固和提升专业理论知识,加强学生动手操作能力和培养学生的应用能力。现有的教学过程通常采用教师课前布置题目,学生分组进行拆装,拟定绘制方案,教师进行绘制方案的检查,学生分组进行部件测绘、绘制草图的过程。如何进行工程制图传统实践教学模式改革,降低学生学习难度,激发学生主动学习兴趣,提高学生动手实践能力,借助现有教学资源,建立一种用于新疆少数民族学生的工程制图实践课混合式教学模式,是目前新疆各大工科院校亟待解决的问题。

1民族学生工程制图实践课程教学特点及存在的问题

的工程制图实践教学模式对于民族学生来说并不适用,主要存在以下问题。(1)民族学生工程制图理论基础及绘图能力相对薄弱,部分学生甚至还有语言障碍,大部分学生的自主学习能力相对较差,很多绘图能力及技巧都需要教师手把手示范。针对此种现状,现有的慕课及微课教学手段对少数民族学生并不完全适用。(2)现有工程制图实践课程教学内容单一陈旧,民族工科学生工程制图空间理论基础薄弱,实践课程教学内容直接由之前简单的形体三维图直接转换为复杂机械的绘制,很多同学无法适应。因而教师需要选择一些教学内容难度适中,学生感兴趣的项目来进行实践课程教学。(3)课堂上学生的兴趣点都在拆卸机器上,课堂上大部分时间用于拆装,进行部件尺寸测绘,对于零件及装配体表达方案选择、尺寸标注、技术要求、明细表的填写等方面并不注重。在课后又无人指导,学生碰到绘图技术方面的问题,仅依靠自己又无法解决,因此大多学生对测绘实践课没有兴趣,最后提交的图纸错误也很多,远远达不到工程制图实践课课程教学要求与目标,严重影响了该门课程实践教学的良性开展。(4)现有民族学生工程制图实践教学过程中,学生仅仅依据教师示范,可以掌握拆装、测绘等实践操作技巧,图样表达技术却没有掌握,实践项目内容一更换,学生又完全没有了头绪。如何针对现有新疆民族工科学生具备的知识基础现状,利用已有教学资源,构建一种新的适用于新疆少数民族工科学生工程制图实践课程教学体系,提高学生对该门课程的学习兴趣,降低课程学习难度,给予更多工程实践项目的学习与指导,以实践培养学生的工程技术及图纸表达能力,在培养民族学生的综合能力方面将会取得较好的效果。

2混合式教学模式特点

现有的教学模式种类较多,各大高校教师也都选择适用于自己所授课程的教学模式给学生进行授课,并无固定模式可寻。针对民族学生人才培养方案目标与要求,利用学校现有教学资源,本文建立一种适用于少数民族学生层次的混合式教学模式,该方式主要为微课视频、项目式教学、课堂授课等方式相结合来进行教学的授课模式。微课视频是目前上课教师常采用的教学手段,课前由授课教师根据教学内容进行整合,将教学内容的重点、难点知识进行提炼后进行授课的视频短片。利用该视频的学习,学生可以花较少的时间很轻松地掌握章节内容的重点知识。但是需要学生具有较强的自学能力,也需要教师花很多的时间提前准备[1-6]。项目式教学模式主要特点就是每个实践教学项目都包含多项工作任务,可以由几个学生共同完成,项目开始前需要对每个学生进行任务分工,项目开始后学生需要利用已有基础知识,通过参与项目实践去完成各自的任务。在项目具体实施过程中,学生完成各自任务时也有可能遇到仅凭个人无法解决的问题,这时就需要将项目组的其他成员集中在一起,通过共同集中讨论,协商解决遇到的难题。在项目式教学过程中的一个最大的特点就是在项目前期是由学生按照计划独自完成的,仅在讨论阶段才出现学生与学生,学生与教师进行交流,由于基础薄弱,民族学生的自学能力相对较差,在自学阶段会出现很多问题。因此在此阶段可以采用教师在项目式教学过程中作为其中的一个成员全程参与的方式进行指导,时刻准备帮助学生解决他们碰到的问题。通过这样的教学方式才能尝试让学生由“学会”向“会学”的转变[7-13]。

3工程制图实践课程项目式教学模式案例

工程制图实践课程混合式教学设计中,教师的主要任务是在授课前先进行项目内容规划、制定项目任务要求、制定项目工作计划;针对在教学过程可能发生的情况以及学生对项目的接受程度进行评估,并逐步引导学生进入到项目任务学习中,帮助学生解决他们所面临的问题直至课程教学任务结束。按照明确项目任务-制定计划-实施-交流-评价为序安排工程制图装配体测绘实验。而在装配体测绘项目选择时,尽量选择一些简单的机械装置,该机械装置能够完成简单的功用。一方面机构功能简单,便于学生理解;另一方面绘制的图形较简单,学生可以没有困难地绘制出正确的图形,零件图及装配图的绘制技术又得以掌握。一般选择小型机械,如千斤顶、机用虎钳,手摇式苹果去皮机等能完成一定功用的小型机械作为装配体测绘模型。以装配体测绘为例进行工程制图实践课程项目式教学模式案例为例进行说明。该实践项目案例流程见图1。课堂教学在进行手把手式教学的过程中,学生获得了整个装配体如何进行测绘的过程学习,教师还需布置一个简单的测绘项目任务,让学生自己独立完成,并写出项目整个完成流程。该教学方式在2016学年20班民族学生中进行了采用,教学效果得到了明显的提高。在学生中反映较好。教学后学生对该课的反馈意见中,大多同学表示这种教学方法,可以让他们学以致用,并且很多同学表示希望能增加一些食品加工方面的机械,比如和面机、制馕机,烤肉机等。我们将在以后的授课过程中,根据学生兴趣不断地增加、补充新的教学视频资源。

4结语

将微课及项目式教学引入原有教学模式中对新疆少数民族学生工程制图实践课程教学模式进行改造,实际上是在工程制图实践课程改革中进一步强化实践环节,增加零件测绘部分的学时,继续改造及完善可组装、拆卸的模块化教具实物模型和制图开放展示实践模型室。努力构建传统图学理论与现代技术应用相结合,重视教与学的结合,重视教学过程学生的参与性,实践环节与现代设计技术相结合,让学生和老师共同学习、研究,提出问题,共同讨论研究,建立课内外相辅相承的学习方式的课程体系,积极发挥网络教学优势,不断地进行网络资源案例的补充,辅助少数民族工科学生的工程制图实践课程学习。该方式能够降低学习难度,并能培养学生的参与学习及参与设计的意识,进一步激发他们的学习兴趣。

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工程制图实践篇10

关键词:工程图学;工程素质;创新能力

中图分类号:G642.3文献标识码:a文章编号:1007-0079(2014)11-0116-02

工程图学是一门技术基础课程,用图形研究工程与产品图形信息表达、图形理解和图样绘制,课程的研究对象为工程与产品的工程图样或信息模型,课程的任务主要进行三种能力的培养,即工程图形表达能力(二、三维表达与初步的构形设计能力)、图形形象思维能力(空间想象能力)、工程图样绘制能力(手工绘制与计算机绘制)。[1]

中国已经是世界上的工业化强国,也应该成为工程教育的强国,工程教育是以培养工程人才为目标的教育教学活动,它以应用和实践为主,强调实学、集成和创新的原则,其人才培养的方向是综合性、实践性和创造性。工程图学课程既有系统的理论性,又有很强的实践性,是理工科大学生学习工程知识、接触工程实践的第一门课程。教育部工程图学教学指导委员会明确提出了将“创造性构型设计能力的培养”作为工程图学课程教学任务,通过工程图学课程学习培养学生的创新能力和工程意识。为此,本文提出了面向工程素质和创新能力培养的工程图学课程教学改革研究。

一、理论教学改革研究

1.合理安排教学学时

目前重庆邮电大学(以下简称“我校”)主要在自动化与电气工程类、通信与信息工程类、光电工程类等专业开设有“工程图学”、“制图基础与计算机绘图”课程。通过相关调研论证,以及针对目前社会需求,笔者对学时执行情况进行了调整,缩减理论学时,增加实验学时,提高学生实践操作能力。新的课时执行情况是由于机械类对工程图样的绘制和阅读能力要求相对多一些,依旧执行原48理论学时,实验学时由8学时增加至16学时;而对于非机类各专业,理论学时由原来的40/32/24学时统一调整为32学时,实验学时由8学时调整至16学时。对于不同专业制订针对专业的绘图要求,开设不同实验内容。

2.构建新的教学内容

工程图学是一门理论与实践紧密结合的课程,除了讲授必要的理论知识外,更重视学生实践能力和工程素质的培养。如何将创新设计的理念引入到课程中来,激发学生的创新思维,培养学生的工程素质,需要对现有的课程教学内容进行改革。如图1所示工程图学新的教学内容,以创新性构型设计为主线,划分为投影理论基础、构型表达基础、创新构型基础、工程规范基础、绘图能力基础五个模块。[2,3]

新的教学内容缩减了传统画图技能培训内容,增加了创新造型设计环节,以及以二维或三维的方式进行工程图样设计的实践绘图环节。如点线面的投影部分,采取以投影动画和例题讲解的方式,引出教学内容,让学生自己分析总结。如线的投影部分,线包括投影面垂直线和平行线,细分为正垂线、铅垂线、侧垂线、正平线、水平线、侧平线、一般位置直线。没必要把每一种线的投影特性都面面俱到讲解,可以只讲其一,余下留给学生自学,在课堂上配以一两道综合习题即可,面的投影亦如此。而对于以往教学中的难点部分――立体的表面交线,考虑到以往教学中花费了大量学时,取得的教学效果并不显著的特点,再结合企业实际应用时立体表面交线往往由简单的线条代替,因此这部分内容重点以三维动画演示为主,演示平面立体、曲面立体、组合体在不同位置发生截交、相贯时交线的形状。直观形象的相交过程可拓宽学生的空间思维,再配以综合习题加以练习,教学效果得到了显著提高。

教学内容中工程规范基础模块,针对48理论学时的机械专业可以重点讲解标准件与非标件、零件图与装配图、加工工艺及生产成本、互换性等内容。而对于32理论学时的非机类其他专业,只重点讲解国标规范、零件图与装配图,其他内容简答介绍即可。因为零件是学生走进工程的一个窗口,学生通过对零件的认识,形成对装配体的认识,继而形成对工程的认识。因此对零件图和装配图的讲解,可增强学生的构型思维,提高工程素质。[4]

3.分专业选用教材

机械类教材选用含形体表达、机械图、加工工艺等内容较多的教材,非机类选用侧重工程图学基础的教材,但一定配备有相应的习题集以及三维模型实例,以增加学生的空间想象能力,提高空间逻辑思维能力和创造性构型设计能力。对于有双语教学要求的专业,特别注意最好选用含有中英文对照的双语教材,以增强学生的自学能力。

二、实践教学改革研究

教学应该以学生为主体,以能力为本位,实践教学的目的就是提高学生动手能力、培养专业兴趣。因此工程图学课程更应该重视实践教学,精心设计实践教学环节,在实践中培养学生的工程素质和创新能力。工程图学的相关实践教学内容划分为基础实践、综合实践、创新实践三个层次,具体如下:

1.基础实践[5]

基础实践培养学生理论联系实际的应用能力,包括机械认知实验、拆装实验、测绘实验、计算机绘图实验等,基础实践环节针对理工科各专业考虑为必做实践教学环节。其中机械认知实验包括机械认知实验室、工程实训中心、先进制造实验中心等参观学习,使学生对实际的机械和产品产生直观感性的认识;拆装实验包括对一些简单零部件、机构的拆装,如泵、减速箱、连杆机构等,通过拆装实验,熟悉标准件与非标件、零件图与装配图的关系等,激发学生的产品及工程意识,引入工艺及成品概念,提升构型及创新思维;测绘实验通过对简单机器如车床等的测量,完成后期的绘制工作,在此过程中强化构型尺寸标注、形体表达、互换性与测量技术等知识的运用,培养学生的工程对象综合表达能力和独立处理设计问题的能力,使之具备一定的工程设计水平,同时培养协同工作能力和团队精神。计算机绘图实验部分掌握二维绘图工具autoCaD、三维绘图工具Solidworks的基本作图方法,在绘图过程中培养学生严谨的工程态度和创新的构型思维。

2.综合实践

综合实践以典型零件为案例,设计从形体表达方法、零件测绘、徒手绘制、尺规作图、计算机绘图、三维造型到构型于一体的综合实验,引导性地培养学生创新能力。这部分内容可考虑理工科各专业学生都参与,针对不同专业特点,以具体产品为对象,制订符合专业的综合实践内容,以强化学生综合工程素质能力的培养。如针对机械专业开设微型数控车床综合实验,完成测绘、草图设计、尺寸修正、三维造型、二维图纸、加工装配等一系列综合训练内容;针对通信工程专业,开设SoC平台设计及无线基站设计实验,完成新增设备/拆除设备/原有设备的设计、电源线/信号线/线缆的设计、设备布置、空间要求、尺寸标注、技术说明、三维模拟设计等综合实验内容。

3.创新实践

创新实践可考虑在开放实验室内进行,作为开放实验内容,为学生选做部分。创新实践内容主要结合全国CaD技能大赛、全国大学生机械创新设计大赛等设置问题,按照竞赛命题方式进行训练,提高学生的多向思维能力、创造性能力、工程设计能力、计算机绘图能力等。

三、教学方法改革研究

学生是教学活动的主体,教师是知识传播的主体,而教学方法是教学改革的主体,好的教学方法应该厚基础、重能力、求创新、升素质,可以使学生从“理解”到“应用”,从“理论”到“实践”,从“学会”到“会学”,因此探索好的教学方法是课程教学改革的重点内容之一。

1.以学定教,顺学而导

在较少的理论课时情况下,教师授课更应该突出授课重点难点内容,以产品设计和工程实例为主线,强调如何运用所学知识解决实际问题,以及为了解决实际问题需要学习哪些知识。在教学过程中以师生互动、生生互动等形式引导学生去自学,去探究,使学生从“学会”到“会学”。

2.以动炼能,以趣引能

兴趣是学习最好的老师,通过例题练习、工程案例讲解、动画模型演示等教学方法,提高学生的学习兴趣,引导创新能力。工程图学课程是理论与实践紧密结合的课程,针对不同阶段的教学内容布置不同的训练题目,在实践环节中让学生多加参与,锻炼和培养学生的动手能力和创新能力。

3.以研带学,以赛促学

教学和科研是相互渗透、不可分割的两部分,学生参与教师的科研项目,有助于在实践的基础上培养探索精神和创造能力。另外积极鼓励学生参与各项竞赛,如大学生CaD技能大赛、全国大学生机械创新设计大赛、大学生创新创业立项项目等活动,在竞赛中培养创新能力,提升工程素质。

四、教学资源建设与开发

丰富的教学资源将更好地促进理论及实践教学,提高教学效果,加快推进工程图学课程教学改革。

1.多媒体的应用

充分利用计算机对文、图、声、像的处理作用,全面引入多媒体教学、动画演示、工程图样展示等教学手段,解决以往教学需要教师大量板书,或携带大量实物模型和挂图,教学效率低的问题。电子教案可突破视觉限制,可以分重复性分步骤、多角度的演示构型过程,使教学更加形象生动,提高教学效率。同时将三维软件Solidworks引入课堂,使教学内容由静态变动态、由二维变三维、由单色变多色,激发学生学习的热情。通过演示专业工程图样案例,让学生加深认识课程和专业的关系,明确学习目标。

2.建设课程网站

完善课程网站建设,丰富教学资源,学生可通过网站获取授课计划、电子教案、三维模型、授课录像、作业习题等相关资源,同时增设留言板块,拓宽师生交流途径,及时了解学生对课程的需求。

3.创造实践条件

建设好开放实验室、工程实训中心、先进制造实验中心,为学生提供计算机二维/三维构型练习条件、零部件拆装条件、产品加工装配条件等实践条件,使学生有更多的机会完成测试――设计――标注――出图――加工――装配――检验等系统的练习,建立工程意识,提供创新训练条件。

4.其他资源建设

建设机械认知实验室,设置模型陈列柜,展示实物模型,如组合体相贯模型、截交模型、零部件模型、机构运动模型、微型车床模型等,配以相应的图纸,让学生将图纸与实物结合起来,增强立体想象能力,激发创新思维。

素质教育是高校教育的核心,创新教育是人才培养的重点,工程图学课程将根据科技发展和社会需求,及时进行教育教学改革,为国家和社会培养一批创新能力强、工程素质高的人才。

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