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[摘 要]課題組通過分析機械制圖課程的教學(xué)現(xiàn)狀，提出將其與CAD二者融合教學(xué)的改革策略，充分利用多媒體技術(shù)手段，發(fā)揮CAD現(xiàn)代教育技術(shù)的優(yōu)勢，使教學(xué)內(nèi)容更加形象、直觀，從而達(dá)到深化課程改革的目的。這樣做不僅有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的想象力、觀察力和創(chuàng)造力，也能提升機械制圖和CAD的教學(xué)水平。

[關(guān)鍵詞]機械制圖;CAD;創(chuàng)新改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）04-0060-04

一、目前機械制圖教學(xué)中存在的問題

機械制圖作為面向工科類專業(yè)開設(shè)的一門基礎(chǔ)必修課程，其教學(xué)目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力及其相應(yīng)的抽象思維能力，使學(xué)生具備繪制和識讀樣圖的能力以及工程意識，貫徹和執(zhí)行相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。在以往的教學(xué)過程中，機械制圖課程通常過于注重手工繪圖技能的訓(xùn)練，授課教師偏重于引領(lǐng)學(xué)生利用直尺、三角板以及圓規(guī)實現(xiàn)樣圖的繪制。這樣的教學(xué)模式下，教師工作量大且教學(xué)不生動，教學(xué)模式單調(diào)，教學(xué)內(nèi)容與日后的工作實踐脫節(jié)，造成學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳，學(xué)生普遍反映該課程學(xué)習(xí)難度大，很難想象空間結(jié)構(gòu)。而CAD課程作為一門獨立的課程，其主要教學(xué)內(nèi)容是應(yīng)用機械制圖課程中掌握的知識、利用計算機進(jìn)行輔助設(shè)計與繪制，因而有些內(nèi)容難免與機械制圖課程有重疊。可見，由于機械制圖與CAD兩門相輔相成的課程被分割，導(dǎo)致部分知識點重復(fù)，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，同時也降低了教師的教學(xué)效率，影響了教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果。

近幾年，非機類專業(yè)機械制圖課程為貼近工程實際不斷地進(jìn)行改革，但僅僅局限于學(xué)時、內(nèi)容上的刪減，在教材的內(nèi)容、課程設(shè)置及考核方法上變動不大，仍然是對理論知識的闡述過多，實用性的知識介紹不足，改革總體效果不明顯。在課堂教學(xué)活動中，機械制圖課程過于注重理論知識的講解，課堂上以教師教學(xué)為主，學(xué)生完全處于被動的地位，其主觀能動性和創(chuàng)造性無法得到充分發(fā)揮。這種教學(xué)方式雖然保證了教學(xué)進(jìn)度，有利于教師將教材中的知識點傳授給學(xué)生，但其教學(xué)缺陷也十分明顯，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得不到激發(fā)，教師無法及時了解學(xué)生的接受程度，實際的教學(xué)效果無法得到有效的保證。

對于初次接觸機械制圖課程的非機類專業(yè)新生而言，其對新課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)有著較為濃厚的興趣，相較于傳統(tǒng)的較為枯燥的教育模式，他們更喜歡教師將內(nèi)容以PPT的方式呈現(xiàn)，以及結(jié)合大量的動畫等多種形式充實教學(xué)內(nèi)容。實現(xiàn)這些需要通過CAD教學(xué)來培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生的空間思維能力及平面圖形與空間形體轉(zhuǎn)換能力。如果學(xué)生繪圖能力差，就會在一定程度上阻礙學(xué)生分析與解決問題能力的提升。

學(xué)生的就業(yè)需求也對機械制圖提出了迫切的改革要求。生產(chǎn)單位在工作中大面積應(yīng)用CAD，基本上拋棄了傳統(tǒng)的手工繪圖。另外，工廠企業(yè)等用人單位對畢業(yè)生的要求也不斷提高，不僅要求畢業(yè)生能夠讀懂圖紙，更要求畢業(yè)生有一定的計算機繪圖能力，這是就業(yè)的基本條件。應(yīng)用型本科院校以培養(yǎng)一線應(yīng)用型人才為目標(biāo)，原有的教學(xué)模式不能滿足“工程教育專業(yè)認(rèn)證質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的要求[1]。從實踐來看，熟練掌握CAD繪圖的學(xué)生，其機械設(shè)計及制圖水平更高，就業(yè)選擇面更廣，日后的工作能力更強，相應(yīng)的工資待遇也更好。綜上，這些都在客觀上要求機械制圖課程進(jìn)行深層次的教學(xué)改革。

二、機械制圖教學(xué)改革具體措施

（一）課程設(shè)置改革

機械制圖是CAD軟件繪圖的基礎(chǔ)，CAD軟件繪圖不能脫離機械制圖的學(xué)習(xí)而獨立進(jìn)行，必須在全面掌握制圖的基本理論、投影規(guī)律、表達(dá)方法和國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基礎(chǔ)上，才能應(yīng)用CAD軟件畫出符合要求的機械圖樣[2]。利用好CAD軟件可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)機械制圖的效率;借助計算機，可以使圖樣的繪制更加準(zhǔn)確、快捷與直觀。比如要求繪制圓、曲線和多邊形等規(guī)則圖樣，學(xué)生只要通過CAD軟件直接繪制即可，可以節(jié)約很多時間;而且通過其中的多種輔助工具——正交、極軸和追蹤等功能，可以為繪圖提供很多便利，大大減少計算成本。CAD軟件提供的這些功能為使用者提供了諸多便利。機械制圖與CAD相結(jié)合是制圖現(xiàn)代化的體現(xiàn)，也是時代的要求。CAD不僅是繪圖的工具和手段，還是設(shè)計、計算新思維的體現(xiàn)。機械制圖與CAD的緊密結(jié)合對提高工作效率、縮短設(shè)計周期起到了巨大的作用。

機械制圖與CAD作為兩門獨立的課程在學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目的上，都具有一定的差異。如果能將兩門課程有效地融合起來，使它們在內(nèi)容上實現(xiàn)和諧統(tǒng)一，不僅能夠避免重復(fù)，而且可以豐富教學(xué)方法，使學(xué)生在較為直觀地學(xué)習(xí)機械制圖的相關(guān)知識的過程中，潛移默化地掌握CAD軟件的使用方法。

機械制圖與CAD相輔相成，只有兩門課程協(xié)同合作才能發(fā)揮其優(yōu)勢。將兩門課程合并后，可以更名為“機械制圖與CAD”，對原有內(nèi)容、教學(xué)大綱、教學(xué)計劃及教學(xué)方案進(jìn)行合理的調(diào)整與優(yōu)化，按照內(nèi)容將教學(xué)模塊列出。各專業(yè)可以根據(jù)實際需求、學(xué)時多寡及分類，有選擇地合理統(tǒng)籌安排課程的授課內(nèi)容。

課程設(shè)置將機械制圖作為主線，并作為全書的總綱。教師應(yīng)采用靈活的教學(xué)手段，利用CAD技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容中復(fù)雜的圖形制作成分解動畫，運用多媒體技術(shù)將其呈現(xiàn)，以加深學(xué)生對圖形的理解和過程的感受[3]，培養(yǎng)學(xué)生的實際讀圖、繪圖能力，并融合機械制圖規(guī)范、相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、互換性與測量技術(shù)及CAD繪圖方法等內(nèi)容，更強調(diào)課程的綜合性和使用性，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)合格的工程技術(shù)人才。在授課過程中，CAD內(nèi)容將貫穿始終，與機械制圖的內(nèi)容互相融合，并通過適量的手工繪圖，培養(yǎng)學(xué)生堅實的繪圖基本功。需要強調(diào)的是，手工繪圖與CAD繪圖兩者都要兼顧，兩者的作業(yè)練習(xí)量比例要適當(dāng)，通過相應(yīng)的評價方式，將其與課程考核掛鉤，使教與學(xué)實現(xiàn)和諧統(tǒng)一。

具體的課程安排實施如下：共安排24學(xué)時的上機訓(xùn)練;為提高練習(xí)效果，每次上機練習(xí)為4學(xué)時。機房前三次課以教師講授和演示操作為主，學(xué)生學(xué)習(xí)操作為輔，基本操作熟練后，后三次課以學(xué)生練習(xí)為主，教師講授為輔[4]。首先在制圖基礎(chǔ)知識與尺規(guī)繪圖講授之后，安排一次起重鉤的圖紙尺規(guī)繪圖，讓學(xué)生體會傳統(tǒng)制圖方法。隨后安排第一次CAD基本繪圖操作的講授，介紹平面圖形的畫法，讓學(xué)生了解軟件的運行環(huán)境、界面組成及繪圖環(huán)境設(shè)置、文件輸入輸出、AutoCAD命令的執(zhí)行特點，讓學(xué)生掌握AutoCAD的鼠標(biāo)操作、圖形的現(xiàn)實與控制，掌握直線、圓、矩形、樣條曲線等基本的繪圖命令操作、圖層的設(shè)置與修改，同時介紹刪除、復(fù)制、鏡像、偏移等編輯命令操作。本次課的思政方面要求學(xué)生嚴(yán)格執(zhí)行實驗室的管理規(guī)范，培養(yǎng)良好的行為習(xí)慣和愛護(hù)公共財物的優(yōu)秀品德。在講授點線面內(nèi)容后，安排學(xué)生第二次上機，要求學(xué)生盡快掌握CAD基本繪圖命令， 同樣繪制起重鉤，讓學(xué)生感受尺規(guī)繪圖與計算機繪圖的不同之處。在講授三視圖畫法后，進(jìn)行第三次計算機繪圖，引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)三視圖的繪制，并掌握尺寸標(biāo)注的步驟，尺寸標(biāo)注樣式的設(shè)置、管理和編輯。講授軸測圖與剖視圖的內(nèi)容后，組織第四次上機，要求學(xué)生掌握軸測圖與剖視圖的計算機繪制、圖塊的相關(guān)操作和圖塊屬性的編輯。講授螺紋緊固件、齒輪等標(biāo)準(zhǔn)件與零件圖的理論內(nèi)容后，進(jìn)行第五次上機操作，要求學(xué)生掌握零件圖的繪制步驟和方法。本次課的思政內(nèi)容是用圖紙出錯會給生產(chǎn)帶來損失甚至嚴(yán)重的生產(chǎn)事故來教育學(xué)生，幫助學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真對待圖紙、一線一字都不能馬虎的習(xí)慣，從而培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和使命感。講授完裝備圖的繪制后，安排第六次上機，要求學(xué)生掌握裝配圖的繪制步驟和方法，以及裝配圖的明細(xì)欄和零件指引線等的繪制步驟和方法，掌握練習(xí)實體的創(chuàng)建和編輯、打印布局的創(chuàng)建及頁面設(shè)置。實踐證明，在經(jīng)過三次的教師上機指導(dǎo)與訓(xùn)練后，學(xué)生都能夠熟練掌握計算機繪圖的基本操作。

將兩門課程合并后，課程內(nèi)容緊湊，減少了教學(xué)學(xué)時，CAD教學(xué)穿插在機械制圖課程中，可以幫助學(xué)生更好地理解機械制圖三維立體和二維圖形之間的投影規(guī)律[5]，增加機械制圖課程與CAD課程的趣味性，營造活躍的課堂氛圍，使學(xué)生在快樂的環(huán)境中學(xué)習(xí)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生具備良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，增強學(xué)生的綜合能力，最終實現(xiàn)機械制圖與CAD課程的教學(xué)目標(biāo)。大量實際教學(xué)案例的演示等可以充實教學(xué)內(nèi)容，輔助教學(xué)過程;同時，利用CAD三維構(gòu)圖既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)了學(xué)生的空間想象能力，又增加了機械制圖課程的直觀教學(xué)手段[6-7]。

（二）授課方式改革

兩門課程融合后，可以將教學(xué)內(nèi)容制作成各種更為形象的、直觀的和三維的多媒體課件。多媒體課件以其圖文并茂的畫面、逼真形象的動畫和直觀的動態(tài)模擬，提高了課程的趣味，使一些難懂且抽象的授課內(nèi)容變得形象生動而具體。在教學(xué)過程中，CAD的加入可以加強教師與學(xué)生的互動，有效地幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和自學(xué)能力[8]。通過CAD軟件授課和多媒體授課相結(jié)合，可以把機械制圖與CAD兩門課程整合后的內(nèi)容按照各知識點及相關(guān)模塊，靈活地穿插講解，使教學(xué)更加生動活潑，也讓學(xué)生加深對知識點的印象，從而提高教學(xué)質(zhì)量。CAD軟件可以將結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的不容易直觀理解的圖樣三維化，并通過動畫展示，達(dá)到事半功倍的效果，使學(xué)生在充分地理解相關(guān)知識點的同時提高空間思維能力，提升學(xué)習(xí)興趣的同時降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

機械制圖與CAD課程合并后，在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)以手工制圖為基礎(chǔ)，以計算機制圖為主，在適應(yīng)時代發(fā)展的前提下，同時保證手工繪制圖樣的傳承，從而提高學(xué)生設(shè)計制圖的綜合能力[9]，培養(yǎng)適合時代要求的合格人才。

同時，可以在課程教授中加入思政元素，例如在講到“螺釘畫法”時，可用圖片的方式講解雷鋒那種不論做什么工作都腳踏實地的“螺絲釘精神”，如圖1所示。要求學(xué)生用甘當(dāng)革命螺絲釘?shù)膶嵏删駥Υ约旱膶W(xué)習(xí)與工作，在平凡的崗位為國家和人民創(chuàng)造不平凡的成績。引導(dǎo)學(xué)生要有干一行、鉆一行、愛一行的敬業(yè)態(tài)度[10];要有刻苦學(xué)習(xí)和扎實工作的“釘子”精神，增強社會責(zé)任感、團(tuán)隊精神與服務(wù)社會的成就感，培養(yǎng)勤儉節(jié)約與艱苦奮斗的優(yōu)良作風(fēng)。

在學(xué)習(xí)裝配圖的表達(dá)方案時，可用視頻演示安全閥的各種表達(dá)方案，如圖2所示，讓學(xué)生了解裝配圖的表達(dá)方案是否合適、部件的表達(dá)是否簡單與清楚，這是主要矛盾;而主視圖的表達(dá)與選擇，是主要矛盾的主要方面，決定了表達(dá)方案的優(yōu)劣。主視圖表達(dá)方案確定后，其他視圖均為次要方面，所以主視圖的表達(dá)方案是解決問題的關(guān)鍵。唯物辯證法認(rèn)為矛盾的兩個方面并不是絕對均衡的，通常有主次之分，解決問題應(yīng)抓住矛盾的主要方面。要求學(xué)生學(xué)會用唯物辯證法的觀點分析和解決問題，培養(yǎng)科學(xué)的思維習(xí)慣。

（三）考試形式改革

打破傳統(tǒng)的以試卷為主的考核形式，采用計算機上機考試，要求學(xué)生既要熟悉計算機繪圖，又要掌握制圖理論。為了提升考試效率防止舞弊行為，我校制圖研究室研發(fā)了一套計算機考試系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部含有多套試卷，學(xué)生隨機抽取，一臺電腦只能提交一份試卷，這樣可有效防止學(xué)生使用U盤復(fù)制拷貝現(xiàn)象的發(fā)生，同時還可以通過計算機自動批閱試卷，提高閱卷的速度與準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)亦可用于一部分平時成績的核定。

三、教學(xué)改革嘗試結(jié)果

第一，機械制圖和CAD課程作為工科學(xué)生的兩門基礎(chǔ)性學(xué)科，其教學(xué)改革的質(zhì)量關(guān)系著我校教學(xué)的質(zhì)量與效果，同時對人才的培養(yǎng)有著重要的影響和作用，具有重大的研究價值。將機械制圖和CAD這兩門課程有機融合，能夠使課程內(nèi)容更加合理、緊湊，減少不必要的教學(xué)學(xué)時，能更好地實現(xiàn)開設(shè)制圖課的同時進(jìn)行計算機繪圖實踐能力培養(yǎng)的目的。

一體化教學(xué)能把抽象的理論知識轉(zhuǎn)化到形象的實踐中去，能縮短學(xué)生從理論到實際生產(chǎn)的距離，能挖掘?qū)W生的空間思維能力。教學(xué)改革以增強學(xué)生職業(yè)能力、滿足社會和企業(yè)對人才的需求為目的，優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容，突出計算機繪圖能力的培養(yǎng)。教學(xué)改革不僅能使學(xué)生更加直觀形象地學(xué)習(xí)機械制圖的基本知識，掌握計算機繪圖軟件，提高學(xué)生的空間想象能力，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還有效避免了內(nèi)容上的重復(fù)，豐富了教學(xué)方法和手段，提高了教學(xué)效率。

第二，按照各專業(yè)對制圖課程的要求，采用分層分類教學(xué)，為專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。根據(jù)各專業(yè)學(xué)時多少、專業(yè)需求情況，分大類合理統(tǒng)籌制圖課程授課內(nèi)容;刪去和工程實踐關(guān)聯(lián)不大的理論知識教學(xué);將教材理論知識與CAD操作適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合，把一些內(nèi)容變?yōu)閷W(xué)生的課后作業(yè)，要求學(xué)生獨立完成，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)從知識課堂向能力課堂、開放課堂轉(zhuǎn)變。教學(xué)采用多媒體教學(xué)、板書、動畫、借助繪圖軟件演示等多種手段，讓學(xué)生自己動手進(jìn)行繪圖實踐。原有機械制圖內(nèi)容和CAD繪圖的有機融合，可以讓學(xué)生在掌握機械制圖知識并獲得專業(yè)技能的同時，形成利用工具軟件解決問題的好習(xí)慣，這對提高學(xué)生的自學(xué)能力、空間思維能力及創(chuàng)新能力起到良好的促進(jìn)作用，對高等學(xué)校培養(yǎng)實用型人才具有重大的意義。

第三，考試?yán)米灾餮邪l(fā)的計算機考核系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部含有多套試卷，學(xué)生隨機抽取，要求學(xué)生既能熟練運用CAD軟件，又能掌握制圖的基礎(chǔ)知識，同時系統(tǒng)能有效防止舞弊行為。

自我校進(jìn)行機械制圖與CAD課程相結(jié)合的教學(xué)改革以來，加上后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，越來越多的學(xué)生積極參與各類競賽，在每年“三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽”與“機械創(chuàng)新設(shè)計大賽”中均取得優(yōu)異成績。此項教學(xué)改革有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果、實踐技能與創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)高技能創(chuàng)新型人才。

機械制圖與CAD課程建設(shè)和教學(xué)改革是一項應(yīng)該長期堅持并不斷完善的系統(tǒng)工程，這對培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力有著重要的影響。只有在教學(xué)中不斷進(jìn)行積極的嘗試、創(chuàng)新的探索，靈活地運用教學(xué)手段與教學(xué)方法，并注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，建立健全完善考核制度，才能真正地提高教學(xué)質(zhì)量。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 蔣敏，樂天明.工程制圖課程教學(xué)改革研究與實踐[J].大學(xué)教育，2018（4）：60-62.

[2] 張斌，宇曉明，焦洪宇.《機械制圖與CAD》教學(xué)實踐與教學(xué)改革探索[J].教育教學(xué)論壇，2017（47）：97-98.

[3] 方小菊，陳繼清.高職院校機械制圖與CAD課程教學(xué)改革研究[J].廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011（2）：27-29.

[4] 方錫武，李芳.以CAD軟件使用為輔線的工程制圖教學(xué)改革[J].大學(xué)教育，2016（8）：157-158.

[5] 高利斌，王紅斌，劉天成.《機械制圖與CAD》課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2019（3）：146-148.

[6] 王健，白舒霞，郝瑞睿，等.基于翻轉(zhuǎn)課堂理念下的課程教學(xué)設(shè)計探討：以中醫(yī)內(nèi)科學(xué)為例[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2020（5）：37-38.

[7] 趙凱.高職《機械制造技術(shù)》課程特點及教學(xué)探討[J].機械管理開發(fā)，2012（4）：200，202.

[8] 李國昌.《機械制圖》與《CAD》課程融合改革探索[J].才智，2009（33）：49.

[9] 張婷婷.淺談高職《機械制圖及CAD》課程信息化教學(xué)設(shè)計及實踐[J].科學(xué)中國人，2017（23）：489.

[10] 高成慧，付正飛.“機械制圖”課程育人資源的設(shè)計與開發(fā)[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2019（8）：58-60.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]