加强表达力培养的“机械制图及CAD”课程教学改革

何航红　王丽萍　覃钰杰

关键词：机械制图；理实一体化；教学改革；零部件表达力

一、概述

“机械制图及CAD”是机械类相关专业的一门专业技术基础课程，本课程的主要任务是培养学生具备识读、绘制机械图样的能力和基本零部件测绘能力，一般开设于第一学年，其教学效果的好坏直接影响学生后续课程的学习。而刚踏入大学校门的大一新生普遍缺乏生产实践经历，对零部件的工作原理、零件加工方法和部件装配技术等内容非常陌生。由于课程课时缩减，教学中常常减少零件图和装配图绘制及识读训练，训练不足的情况下常常出现图纸表达方案不合理、错误较多、质量不高的现象。因此，需要在机械制图教学中将理论和实践相结合，进行理实一体化教学改革，增加实战训练，增强零件图和装配图的表达力。

二、制图课教学存在的主要问题

（一）教学方式单一

制图课教学大多采用教师在课堂上讲授和学生在课后练习的传统教学方式，没有针对教学内容的特点采用不同的教学方式，尤其是零件图和装配图的教学，没用结合生产实践，没有体现“以学生为主体”的教学理念。

（二）学生绘图质量不高

近年来，由于学时压缩，制图课教学中规定学生应完成的制图量明显不足，学生绘图练习量减少，零件图和装配图在实际绘图训练中只能各绘制1～2张，且难度较低，以至于学生对国家制图标准、绘图方法不熟练，绘图质量不高，对后续的毕业设计等相关教学带来了影响。产生这些问题的原因除了客观上学时较少外，主要还是对重点内容和技能重视不够，训练和要求不到位。

（三）学生图样表达力较弱

多数学生对零件图或装配图的重点表达不明确，缺乏根据零部件工作要求和结构特点选择合理方案的意识，往往依赖三维造型软件造型，直接生成三视图，主要原因仍是学生在制图课中参与较大型的绘图实践次数太少。

（四）教学效率不够高

由于后续实训环节往往需要重复讲授前期课堂授课内容，造成课时的浪费。“机械制图及CAD”最后两部分的教学内容为零件图和装配图，学校普遍会在理论课程教学完成后，安排1～2周的“机械零部件测绘”专周实训。如果测绘实训和理论教学时间间隔较长，学生在测绘实训时已经遗忘所学的理论知识，教师又将重复讲解，造成课时的浪费；而理论教学时缺乏结合实际的训练，理论教学效果也不理想，最终造成内容重复讲授而效果不佳的现象。

（五）考核方式不全面

传统的成绩评定方式未能体现课程的核心要求，对学生图纸表达力的培养没能起到促进和激励作用。大多数学校的制图课程的成绩评定方式分为平时成绩和结课成绩两部分，各占一定的权重。课程考核一般以闭卷笔试和机试的方式进行，笔试着重对知识点进行考核，平时成绩以课后作业成绩和图纸的质量进行评定。这套考核方式注重结果评价，没有体现学生在训练过程中的态度、表现以及分析问题和解决问题的能力，无法客观、全面评价学生的图样表达能力。

三、课程教学的改革措施

（一）调整教学安排

将课程教学内容整合为三个模块：机械制图基本知识与基本技能模块；零件图的表达与识读模块；装配图的表达与识读模块（具体见图1）。机械制图基本知识与基本技能模块主要学习机械制图基本理论和方法、计算机绘图基本操作。该模块以知识学习为主，安排在第一学期完成教学。将模块二零件图模块、模块三装配图模块的教学与后续第二学期的“机械零部件测绘”专周实训结合，一边教学一边实训，避免重复教学，提高课时利用率，增加绘图读图实践训练，便于开展方案制订及讨论等多种教学形式，加强制图表达力的培养。

将零件图、装配图模块和“机械零部件测绘”专周教学时间设置为两周，以齿轮油泵作為案例，第一周进行零件图的绘制及识读，第二周进行装配图的绘制及识读，具体安排见表1。

（二）改革教学模式

模块一中基础知识模块仍然采用传统理论讲授教学模式，筑牢机械制图相关表达基础。将模块二零件图和模块三装配图的教学模式改为理实一体化教学，依托机械零部件测绘专周实训进行教学，增加制图知识与实际生产应用相结合的环节，突破以往理论与实践相脱节的现象，通过“在做中学、在学中做”的方式加强学生机械图样表达力的培养。

理实一体化教学模式不是理论教学和实践教学在形式上的简单组合，而是在教学中充分发挥教师的主导作用，从学生图样表达能力形成的认知规律出发。先从读图人手，通过对比和归纳总结，建立认知，再通过绘图训练强化能力，从简单到复杂将任务分别整合为若干项目，设定教学任务和教学目标。简单的轴类零件和轮盘类零件学生独立确定表达方案，重点实践尺寸标注和技术要求注写的正确、完整、清晰、合理，提高学生正确绘图的能力；较复杂的叉架类零件、箱体类零件以及装配体，通过学生识读、讨论、纠错、改进等方式重点培养学生合理选择表达方案的能力。各项目按照测绘实训工作步骤实施，让师生边教、边学、边做，实现理论与实践的有机结合，全程构建素质和技能培养框架，提高教学质量。在整个教学环节中，理论和实践交替进行，没有固定的先实后理或先理后实，而是理中有实，实中有理，充分调动和激发学生学习兴趣。

理实一体化教学同时也是教学场所的一体化。教学中引入实训工作环境，同时通过视频、影像等现代化信息技术手段构建基于生产实际的教学环境，帮助学生了解零件上各结构的作用、零件加工方法、各零件之间的连接方式、装配体的工作原理及装配过程，并通过学生亲自动手拆装实践促进学生理解零件和装配体的表达重点，启发学生主动思考表达方案的选择和确定，引导学生分析表达方案的优劣，创新地思考表达方案的优化，提升学生机械图样的表达力。

（三）改革教学方法

采取单一课堂讲授的传统教学方法并不利于学生图样表达力的培养。根据教学内容特点采用不同的教学方法，将各种教学方法融合进行教学，有助于学生全面掌握绘图所需的各种知识和技能，提高绘图的速度和正确率，提高机械图样的表达力。

1.项目化教学法

项目教学法是指师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动，要求学生运用已有的知识和经验，通过自己亲手操作解决实际问题，目的在于促进学生能力的发展。零件图和装配图两个模块内容与生产实践高度相关，学校机械制图教学团队经过研讨，选取齿轮油泵测绘为教学项目，根据工作过程又分为8个子项目。8个项目完成后，学生不仅对机械零部件的测绘操作熟练且规范，而且能熟练表达中等复杂程度的零部件。

2.类比教学法

在零件图模块教学中，先从读图人手。每种类型零件提供多套图纸，让学生分析并总结零件结构特点、视图表达方案、尺寸基准位置、定位尺寸标注和技术要求注写等方面的异同，要求学生熟练掌握每种零件的结构特点及表达要求，然后再进行目标零件的测绘。类比法进行读图教学，不仅训练了学生读图能力，而且经过不同结构零件图的观察、对比和总结，学生已全方位掌握了相关内容，在绘图工程中才不会出现盲目作图，避免无目标地表达，提高绘图的表达力和图纸质量。

3.小组合作教学法

在零件图和装配图模块教学中实施小组教学组织形式，用小组合作学习的教学方法开展教学。每个小组指定一名组长，每个（或每两个）学生都有自己的工作任务，小组成员一起完成各个子项目。同一组中学习能力强、成绩中等和能力稍弱的学生均有配置，学习能力强的学生可以承担难度较大的工作，能力弱的学生负责难度较小的工作，能力弱的学生也能有工作的体现价值。课前，小组成员各自学习、讨论形成初步方案；课中，教师组织各小组代表展示本组方案，教师点评或小组互评找出问题，最后各小组修改优化得到合理方案。通过小组合作教学法，学生的团队合作精神得到发扬，个人潜能得到彰显，学习能力得到发展，增强了教学实效。

4.改革课程考核评价方法

成绩的评定应能客观、全面地反映学生对知识和技能的掌握情况和学习效果。由于改革后的教学安排将零件图和装配图模块与测绘实训教学融合进行理实一体化教学，因此考核评价也应该多样化、针对性地进行综合评价，促进学生图样表达力的培养。

第一学期教学安排为模块一基本知识的学习，包含制图基本理论和计算机基本操作。考核评价方案分结课考核评价和过程性评价两大部分，具体做法是制图基本理论结课考核占40%、计算机绘图操作结课考核占30%、学习过程评价占30%。学习过程评价中教师评价占20%，由教师根据课前和课后线上自主学习情况、线下课堂操练速度、协助教师指导学生学习等方面进行评价；学习过程评价中，学生自评及组内互评占10%，让学生参与评价工作，体现了评价主体多元化。

第二学期教学安排为模块二零件图和模块三装配图的理实一体化教学，考核评价方案加大过程性考核的权重，体现实训教学考核评价体系的特点，针对学生在理实一体化教学中自主学习、讨论提问、小组合作完成等情况进行考核评分，而不仅以图纸的质量进行评价（具体考核方案及考核标准见表2）。增加答辩环节，每个小组成员自述工作内容，教师了解在小组合作教学中每位成员的具体工作内容，评价更公平合理，有利于学生团队意识的培养。

四、课程教学改革的效果

（一）学生认可度高

在2020—2021学年，学校机械制图教学团队在智能制造专业20级1班开设的“机械制图及CAD”课程教学中采用了新的教学安排与教学模式（2班仍采用传统的教学方式），受到学生好评，有效激发了学生学习积极性。

（二）提高课程教学质量

以智能制造专业20级1班和2班学生进行教学改革成效评估，对比数据为学年考试成绩（见表3），结果显示，前者在基础知识掌握和读图绘图能力方面显著高于前者。

此外，学生首次参加学科竞赛也取得了较好成绩。2022年8月，学校首次组队参加第十五届“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛，智能制造专业4个参赛队获得团体国赛三等奖1项，省赛二等奖1项、三等獎1项；25名参赛学生中5人获国赛三等奖，17人省赛获奖。

经过两年的实践证明：教学安排、教学模式、教学方法、考核评价方案的改进，多种教学方法与教学手段的综合运用，改变了过去教学实践不足、理论教学与测绘实训相脱节的现象，增强了图样表达力的训练，图纸质量明显提高。同时，课程教学改革对教师的综合素质提出了更高的要求，促进了教师教学能力的快速提升。

作者简介：何航红（1974— ），女，汉族，广西桂平人，在职研究生，桂林理工大学南宁分校副教授。