李杞超 馮金龍 姜微

摘? ?要：“機械制圖”和“CAD繪圖”是普通高校工科專業(yè)獨立開設的課程，兩門課程具有密切的關聯(lián)性，在教學中應緊扣密接，防止內容脫節(jié)引起重復講述。文章針對機械制圖與CAD繪圖這兩門課程的特征與設置現(xiàn)狀，采用知識點有序碎片模塊化穿插整合的方法，形成“機械制圖”理論與實操完整系統(tǒng)的課程，并探究融合的教學方法。

關鍵詞：機械制圖; CAD繪圖;工科

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）01-0008-04

在現(xiàn)代工業(yè)先進生產(chǎn)和科學技術領域中，無論是機械制造業(yè)，還是房屋建筑業(yè)以及水利工程施工等，都不可缺少工程圖樣，它是表達設計意圖、交流技術思想和指導實際生產(chǎn)的重要工具[1]，是機械制圖與CAD繪圖共同的結晶，因此繪制標準的圖樣須將機械制圖與CAD繪圖融會貫通深入學習。目前，在人才培養(yǎng)方案中，“機械制圖”與“CAD繪圖”已是工科專業(yè)必修的主干技術基礎課程，但課程體系設置時始終將“機械制圖”和“CAD繪圖”開設為完全獨立的課程，由于二者分開教學引起許多關聯(lián)知識點銜接不夠緊密從而導致內容重復講述和教學資源浪費，教學效率低，教學質量不高。針對這兩門課程獨立開設存在的問題，根據(jù)課程的性質特征、課程設置的現(xiàn)狀，試結合教學實踐經(jīng)驗，提出將二者融合為一門課程開展教學，并探討融合一體的教學意義和實施辦法，為提高課程教學效果和質量奠定良好基礎和提供科學依據(jù)。

一、“機械制圖”與“CAD繪圖”課程融合的性質

“機械制圖”課程是探討繪制機械圖樣的基本理論和方法的一門專業(yè)技術基礎課，主要是研究應用正投影原理將平面幾何圖形及空間形體利用圖示和圖解的理論與方法展示圖形構造特征的課程。教學目標是要求學生透徹理解識圖、繪圖方法并能夠熟練應用，充分培養(yǎng)開發(fā)制圖能力和空間思維能力。在該課程教學實際運行中，很多學生不能做到在課堂內將空間形體完全映射在腦海中，由此難以跟上教師課堂授課節(jié)奏，導致脫離有效的課堂教學。教師若用大量課堂時間去引導學生構建空間形體，就會導致課程教學滯后，若將立體模型直接展示出來，雖然直觀，但學生對空間形體思考能力不能得到更好的鍛煉與開拓，空間思維能力得不到明顯提高，最終未能達到教學目標。“CAD繪圖”課程可以快速地建立任何立體幾何模型，同時可以生成二維工程圖，可促進學生對“機械制圖”課程的學習。該課程培養(yǎng)學生借助計算機及其圖形設備開展制圖設計工作，是探索繪圖軟件的各板塊基本設置、操作命令以及表達方式及技巧的一門重要技術課程。教學目標是建立在滿足機械制圖國家標準的基礎上，緊隨CAD繪圖軟件升級更新的節(jié)奏，快速提高識圖、繪圖設計技能和軟件應用的熟練程度。經(jīng)分析這兩門課程的教學目標和教學內容后不難發(fā)現(xiàn)，這兩門課程具有一定的共性，知識講授過程中需要緊密銜接，互相促進，減少重復講授，節(jié)省時間與教學資源，進而提高教學質量與效率[2]。在實際教學過程中發(fā)現(xiàn)大部分學生對CAD繪圖掌握的程度明顯優(yōu)于機械制圖，主要因素是源于學生興趣，因此將“CAD繪圖”課程有機、碎片靈活地融合到“機械制圖”課程中，在同一課堂上同一位教師進行講授，激發(fā)學生學習的興趣和積極性，培養(yǎng)學生空間思維能力，在此基礎上，將傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學方式有機結合，從理論到實踐再理論，循序漸進，構建起這兩門課程章節(jié)碎片化插入、知識點緊密銜接及理論與實操一體化的教學體系，充分利用時間，做到講、學、做緊密融合，提高教學效果和質量。

二、機械制圖課程設置現(xiàn)狀

（一）課程內容與教學模式不能有機結合

“機械制圖”課程具有抽象性、實踐性強的特點，需要學習者具有一定的抽象思維和邏輯思維及動手能力。該課程教學內容主要包含機械制圖國家標準，正投影法及三視圖表達方式，點、線、面的基本投影規(guī)律及空間相對位置關系、軸測圖、機件的表達方式、標準件和常用件、零件圖與裝配圖等，課程知識點眾多繁雜難懂，學習者若想學懂弄清靈活應用，需要具有一定的空間想象能力和實踐動手能力。該課程多數(shù)高校開設在大學第一學期，在實際講授學習過程中，受固定模式的教學章節(jié)設置、不合理的教學進度安排、灌輸式的授課方式等因素的影響，對于剛步入大學仍然習慣于中學時期學習模式的學生而言，自主學習能力比較薄弱，一直以被動式方式在接受教學內容，限制了空間思維的開拓，影響了學生的主觀能動性，同時學生對自己的培養(yǎng)歷程、事業(yè)定位及成才塑造處于朦朧模糊階段，由此對本門課程缺乏學習興趣和自主性，課堂上無心聽講，對課程產(chǎn)生厭倦心理，最終導致學生不能完成課程學習任務，課堂表現(xiàn)和學習成績都不盡如人意。

（二）學時不足，學習難度較大

近年來，隨著各高校對人才培養(yǎng)方案的修訂與教學目標的調整，各專業(yè)設置課程總學時逐年縮減，其中“機械制圖”課程對于非機械類專業(yè)學生基本維持在32學時，對于機械類專業(yè)學生設定在48—64學時。這樣的課時設置只能滿足學生對畫法幾何篇章、機件常用表達方式和標準件等章節(jié)的基礎知識學習，而對于與實踐應用密切關聯(lián)的零件圖與裝配圖的學習時間分配嚴重不足，雖然一些高校對機械類的學生配有部分測繪實踐課程，但學生不能很好地利用理論基礎知識將空間形體抽象出來繪制在圖紙上，實際動手作圖時缺乏解題思路，總是感覺無從下手，無法發(fā)揮自主意識，致使學生對課程產(chǎn)生排斥心理，直接影響到學生后期相關課程的學習、課程設計和畢業(yè)設計等，專業(yè)圖形識圖和繪圖困難、知識匱乏的詬病[3]。

（三）傳統(tǒng)教學方法的不足

傳統(tǒng)的教學方法是單一的黑板粉筆式教學，教師授課時要花費大量時間繪制幾何與工程圖形，其間學生處于非思考等待狀態(tài)，導致課堂上學習時間有效利用率不高，授課進度相對緩慢，而且教師手工繪圖技術水平的高低，在一定程度上直接關系到教學效果和授課效率[4]?，F(xiàn)代教學模式基本都借助多媒體輔助教學模式，節(jié)省了教師課堂上繪圖時間，但所設置課程總學時量也隨之減少，課程講授速度相對變快。學生在課堂上若能緊跟教師講解思路，基本可以理解題意與圖形繪制，但由于自身空間思維開拓還不足，自主思考問題與繪圖時，腦海中不能構建起整體的繪圖順序，解題繪圖思路不明朗，使得部分學生逐漸進入缺少學習原動力、內驅力的學習狀態(tài)。與此同時選擇或制作的教學課件與授課效果密切相關，直接影響教師與學生交流互動機會和教學效果，所以在滿足授課任務的前提要求下，課件選用需要適合教師本身授課風格與被教授對象特點，進而提高總體教學效果和質量。此外能夠反映學生學習效果的最直接手段就是考核，本課程考核方式多采用課堂制圖與期末筆試以及復雜零件的零件圖與裝置部件的裝配圖繪制，此類由紙面呈現(xiàn)的考核方式比較單一，只能反映出學生掌握理論知識的優(yōu)劣，并不能較好地反映學生空間想象能力及形體構造能力被塑造與提升的效果，動手能力和實際應用能力更無法體現(xiàn)。

（四）“CAD繪圖”與“機械制圖”課程未能緊密結合

目前，大部分高等院校在人才培養(yǎng)方案中進行專業(yè)課程體系設置時，將“機械制圖”和“CAD繪圖”開設為兩門完全獨立的課程。開設時間安排在不同學期，即使個別院校安排在同一個學期內，也是采取先講授“機械制圖”課程再講授“CAD繪圖”課程的授課順序，并且這兩門課程多數(shù)不是同一位教師授課，這樣教學安排的弊端就是兩門課程相關聯(lián)的知識點不能緊密銜接融合，容易導致課程教學內容脫節(jié)，無法起到相互促進的作用。為了提高兩門課程的教學效果，有些高校在教學方法上有所改進，采用在“機械制圖”課程教學內容中插入幾章“CAD繪圖”課程內容強化繪圖訓練，或在“CAD繪圖”課程教學前插入部分“機械制圖”課程內容增強繪圖理論基礎知識，但這種穿插添加式方法并不能有效整合兩門課程內容，學生對兩門課程學習程度不夠深入，效果不理想，無法達到預期的教學目標。

三、“機械制圖”與“CAD繪圖”融合一體化教學的意義

在傳統(tǒng)的“機械制圖”教學過程中，許多教學內容缺少具體的繪圖動態(tài)演示和空間形體結構展示，使學生的空間思維理解和制圖精準度都受到了極大的限制?，F(xiàn)代“機械制圖”教學方法中采用多媒體教學授課方式，授課課件中可以十分清晰地演示繪圖動態(tài)過程以及展示形體結構模型，但利用何種方法如何繪制這些形體結構模型，還未能充分展現(xiàn)，因此探索更高效的“機械制圖”教學方式并結合實踐應用是十分必要的。CAD繪圖軟件的出現(xiàn)和在現(xiàn)代設計界的廣泛應用，逐步形成了“CAD繪圖”與“機械制圖”兩門課程緊密融合的教學模式。二者緊密融合的優(yōu)勢在于一定程度上能夠較好地提高學生自主學習的積極性和主動性?！皺C械制圖”課程相對“CAD繪圖”課程學習較乏味，其理論性知識較繁雜，空間邏輯思維要求高，不易理解學懂，而且傳統(tǒng)手工制圖比較煩瑣，修改難度大，繪制精度不高，學生學習積極性不高并存有抵觸情緒。而計算機作為輔助學習工具，相應軟件開發(fā)較成熟，其中CAD繪圖在“機械制圖”課程中得到了廣泛應用，大大簡化了煩瑣的手工機械制圖，提高了繪圖精度，修改便捷，可以更加清晰、直觀地展示三維模型，有助于學生對“機械制圖”課程深入學習與理解，激發(fā)學生學習積極性，增強識圖繪圖能力?！癈AD繪圖”與“機械制圖”兩門課程融為一體教學能夠相互促進，相互彌補短板，提升兩門課程的教學效果?！皺C械制圖”教學是單純從點到線再到面，最后擴展為三維型體，學生受傳統(tǒng)的教學模式影響，一直處于抽象思維環(huán)境中，對于空間想象接受能力不足的學生而言，久而久之失去了對該門課程的學習興趣，影響教學效果和質量，而“CAD繪圖”教學可將傳統(tǒng)的教學模式逆向轉換為從三維型體到面、線、點的直觀、形象的教學模式，使那些靜止、軸向的教學內容得以形象化的呈現(xiàn)，讓學生能更直觀地觀察到動態(tài)作圖的每一個細節(jié)，確保學生清晰理解物體的結構特征[5]。這對于調動學生主動學習的積極性，充分發(fā)揮學生在教學中的主體作用具有十分重要的意義，而且將單一課程中重復的內容有機整合，優(yōu)勢擴充、不足處互補，理論與實操銜接緊密，使學生能夠更系統(tǒng)專業(yè)地學習機械制圖技術，并且對于拓展學生的思維，迅速提升識圖繪圖能力，強化創(chuàng)新意識具有十分重要的作用，對于適應新時代教學改革的實際需求，實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新科技型人才的教學目標意義深遠。此外在現(xiàn)代許多企業(yè)實際應用中，機械制圖依然是各企業(yè)的產(chǎn)品、機械零件表達的理論基礎，但早已將其中的傳統(tǒng)手工繪圖與制圖方法進行舍棄，處于時代滯后的技術與教學內容不斷被淘汰，企業(yè)研發(fā)設計等相關部門對工科院校的專業(yè)學生素質要求漸行漸高，機械產(chǎn)品的二維圖、三維圖均是應用計算機及輔助設計軟件進行繪制?？偠灾?，“機械制圖”課程是識圖繪圖基礎，“CAD繪圖”課程是識圖繪圖精準靈活展現(xiàn)，二者已是工科類專業(yè)學生不可缺少的學習內容，因此兩門課程緊密融合是提升教學成效的關鍵[6]。

四、“機械制圖”與“CAD繪圖”融合一體化教學策略

（一）調整課程內容融合設置

以模塊化嵌入的方式將“機械制圖”與“CAD繪圖”兩門課程的內容有效穿插整合，各章節(jié)的理論知識與繪圖操作內容緊密銜接，形成機械制圖理論與繪圖操作完整的一門課程，即“機械制圖理論與實操”。融合過程中絕對打破兩門課程的界限，以知識點有序碎片化并結合理論與實操點對點的形式，制圖理論基本知識為先，緊密扣接對應的CAD繪圖操作知識點，形成完整系統(tǒng)的制圖課程內容。在各知識點融合時，CAD基本繪圖內容能夠順利融入機械制圖內容中，基本在零件圖與裝配圖內容之前，已全部融入。為了制圖實操內容更加系統(tǒng)化，可在零件圖與裝配圖內容中穿插綜合制圖內容，加強對制圖理論與操作綜合思考和增強繪圖能力。總體來說，兩門課程內容能夠靈活有機融合，互相促進，實現(xiàn)理論與實踐一體化教學模式。

（二）優(yōu)化課程教學內容

根據(jù)教學要求，對制圖課程教學內容進行有效調整，壓縮手工繪圖與理論知識內容教學，增加CAD繪圖內容教學。將CAD繪圖課程與傳統(tǒng)制圖課程進行相互融合，創(chuàng)建新的教學方案。在“機械制圖”課程中制圖基本知識章節(jié)講述制圖國家標準和圓弧連接（尋求圓心）等知識點，許多知識點需要強行記憶才能繪制出標準的手工圖，但運用CAD繪圖可以便捷許多，例如尺寸箭頭的繪制，長寬比例通常是4 ∶ 1或6 ∶ 1，手工繪制需要定位量取再繪制，繪制多個尺寸時剪頭大小一致性差，而CAD繪圖只需要設置好相關比例，點擊尺寸標注相關命令就可自動標注，特別針對多個尺寸標注時更能體現(xiàn)出優(yōu)越性。圓弧連接找圓心時，利用CAD繪圖可以開啟對象捕捉和對象跟蹤等設置，可直接尋到圓心，簡化了用幾何法尋找圓心的步驟。立體的表面交線章節(jié)中包括截交線和相貫線等相關知識，截交線和相貫線實際應用性較低，而且這兩項內容占用課時較多，學生普遍反映不易理解，對該部分知識存有抵觸心理，國家相關標準規(guī)定，在設計繪圖時相貫線可以采用簡要畫法，因此在教學過程中，教師可以適量減少截交線和相貫線等相關理論知識點的講解。在CAD繪圖操作的教學中，可以利用三點繪制圓弧方法對相貫線的簡要畫法進行補充，利用減少講解理論基礎知識的時間讓學生進行實操訓練，這對學生而言，接受和掌握該部分的知識就會感到輕松容易。在學習繪制軸測圖時，可將CAD繪圖中的三維建模模塊應用到軸測圖繪制中，通過拉伸、旋轉、抽殼等命令繪制展示形體模型，使學生對軸測圖知識易于理解與繪制?？傊?，根據(jù)“CAD繪圖”與“機械制圖”兩門課在日常教學中實施情況，必須整合重疊的教學內容，使各部分知識點緊密融合，合理優(yōu)化教學內容、優(yōu)化教學資源。

（三）完善課程教學步驟

“CAD繪圖”與“機械制圖”教學的有機融合需要保證在合適的時機開展，做到章對章、節(jié)對節(jié)以及點對點的緊密銜接。在學習制圖基本知識章節(jié)過程中，可以結合CAD繪圖中的線形設置和尺寸標注命令等相關內容進行講解，加深學生對各線形表達意義的理解和記憶，兩部分知識可以相互促進，取長補短。在學習點、線、面的投影相關知識時，可以融入CAD繪圖中的點、線等平面圖繪制方法，促進學生對投影的相關知識的理解，同時能夠熟悉CAD繪圖的基本命令，提高了學生對制圖的學習興趣。在學習組合體知識時引入CAD平面繪圖知識和三維實體建模，不僅能鞏固機械制圖投影的相關知識，而且更直觀清晰地將實體展現(xiàn)出來，增強學生對組合體結構的空間想象能力，更加透徹理解組合體教學中的形體分析法和線面分析法。學習機件視圖表達內容時，學生可以在CAD繪圖軟件中利用所學理論知識，通過所學繪圖操作命令繪制相關結構的主視圖、剖視圖以及局部放大圖等，并加深理解各視圖的表達方法與意義。在學習零件圖與裝配圖知識時，CAD繪圖基本知識已完成講授，此時可直接利用CAD繪圖軟件對零件圖和裝配圖進行實體建模以及生成工程圖，使學生在繪圖過程中，切實享受到CAD繪圖的便捷性，對此產(chǎn)生濃厚的興趣?？傊?，在培養(yǎng)方案教學計劃課程設置中，應將這兩門課程合二為一，在日常教學過程中，教師應在合適的時機將“CAD繪圖”和“機械制圖”教學有機融合起來，增強理論與實操的緊密銜接，合理優(yōu)化教學步驟，充分顯現(xiàn)兩門課程可互助互利互補的融合優(yōu)勢，提高學生對兩門課程學習的積極性和自主性。

（四）創(chuàng)新課程教學方法

傳統(tǒng)的教學方法是教師在臺上講，學生在座位上聽，無論是采用板書粉筆式教學方式，還是多媒體授課模式，都是一種灌壓被動式教學方法，學生學習的主動性和積極性不高。為了加強學生學習的積極性，教學方法上需要不斷優(yōu)化創(chuàng)新。在CAD繪圖與機械制圖內容緊密融合形成一門課程的基礎上，授課教室選擇計算機實驗室，保證學生每人一臺計算機。在講授課堂上，可以融入現(xiàn)代多媒體技術和學生機網(wǎng)絡同步技術進行制圖理論知識和CAD繪圖操作知識講授[7]。在學生機與教師機完全同步狀態(tài)下，利用CAD繪圖技術展開平面圖像的旋轉、拉伸，對三維實體進行建模繪制，并結合多媒體設備進行相關環(huán)境設置、輔助補充講解等。當講完相應知識點后需要學生自己繪圖操作訓練時，將其切換到單獨控制狀態(tài)，自行操作學習相關命令和繪制機械圖，期間教師可針對作圖過程中遇到問題的學生進行輔導，增強學習交流，真正做到講完就練，練中有講，講練結合，實現(xiàn)“做中教、學中做、做中學”，教、學、做一體化的目標，讓授課方式更加人性化。通過教師講授與學生自己動手制圖相結合，學生能更加輕松地繪制機械圖形和直觀地展示立體圖形，促進學生對各部分知識的理解與掌握，提升學生學習興趣和空間思維能力，提高教學效果和質量。

五、結論

“機械制圖”與“CAD繪圖”課程在教學安排層次化、教學內容模塊化和教學方法整體化等方面進行多角度緊密融合，尋求新穎、有效的教學模式，構建起課堂教學與實踐訓練有機融合的教學體系，快速地實現(xiàn)理論知識與空間立體模型的緊扣結合。二者融合一體不僅減少課程學時總量，提高資源利用率，而且在課堂上教師易于教、學生易于學，增強課堂教學的直觀感和靈活性，激發(fā)學生空間思維能力和學習制圖課程的興趣，有助于更優(yōu)質地完成相關知識的學習。目前盡管這兩門課程的融合仍處于初始階段，還有許多需要完善優(yōu)化之處，但只要在工作中不斷總結教學成功經(jīng)驗，改善不足，鍥而不舍地努力探究與實踐，就可以不斷提高機械制圖理論與實操教學的整體質量，有利于課程教學效果的提升，培養(yǎng)更專業(yè)的尖端人才。

參考文獻：

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