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[摘要]机械制图课程是高职院校机械类专业重要的技术基础课,对学生的空间想象能力和立体与平面间进行相互转化的思维能力要求较高。文章针对高职院校的培养目标,论述了如何优化教学内容设置、改革教学方法以培养学生的抽象思维能力、空间想象能力、读图绘图能力。
[关键词]机械制图思维能力
[学科分类]G712
一、引言
《机械制图》是高职院校机械类专业的一门理论与实际密切联系的专业技术基础课程。本课程主要是培养学生正确熟练的读图、绘图技巧与能力,增强学生的分析判断能力,培养学生具有耐心细致的工作作风和严谨的工作态度。学生在学习专业课和从事生产实践中,经常涉及到机械制图知识,接触各种图样。因此,必须优化教学内容,改革教学方法,着重训练学生的抽象思维、空间想象能力,来培养学生的读图和绘图能力。
二、根据高职院校的培养目标,优化教学内容
本课程作为一门专业技术基础课,根据高职学生的特点,以形成空间想象与构思能力为指导,以机件投影规律为基础,以国家标准为规范,以培养学生的读图、绘图的实际操作能力为目标,以适用性、有效性为原则,精选教学内容,优化整合相关学科知识。
1.精选教学内容 根据“必需、够用”的原则,选择课程内容,加强教学实训环节,突出该课程与其他学科的横向联系,注重各学科之间的相互渗透。如删除画法几何中点、直线、平面投影中的相对位置关系以及投影变换等内容;压缩“截交线”、“相贯线”,着重讲解其原理和方法;重点讲解正投影的基本原理和点、直线、平面的投影规律,基本立体与组合体的三视图,读组合体视图,并加大机件的表达方法及机械图样的画法与阅读的比重,以提高学生的空间想象能力和读图能力。
2.优化整合相关学科的知识 传统的教育,将《机械制图》、《CAD计算机辅助设计》、《互换性与技术测量》等三门课程在不同学期讲授,这就不可避免地出现知识点不连贯的问题。比如,大多数院校都是先安排《机械制图》课程,后安排《互换性与技术测量》课程,而在《机械制图》中学习阅读零件图时,涉及到《互换性与技术测量》中尺寸公差、形位公差等方面的内容。因此,依据高职教育的职业能力培养的目的,把《互换性与技术测量》中的相关知识整合到《机械制图》中的一个教学单元。
随着计算机技术的迅速发展,计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)与计算机应用技术已经在生产过程中普遍应用,计算机绘图已是企业需要的一种技能,而且也是培养学生思维能力的工具。因此,要培养实用型职业技术专门人才,应该有机地融合机械制图与计算机绘图技术。
三、改革教学方法与手段,培养学生思维能力
机械制图课程的教学,应从课程实践性和直观性的特点出发考虑教学方法,在优化教学内容的前提下,通过改变传统的课堂教学思路、手段与方法,培养学生的思维模式,完善学生的思维方法,提高学生的思维能力和学习能力,为专业课的学习奠定基础。
(一)教与学有机结合,努力提高课堂教学实效
教与学有机结合,是教学必须遵循的客观规律,也是教学的一个重要原则。教与学有机结合实质是教师调动学生的学习主动性,特别是制图课程,学生参与课堂教学的积极性,参与的深度和广度,直接影响着课堂教学的效果。有关调动学生主动参与学习问题,着重以下两点值得研究:
1.建立新型师生关系 培养学生的思维能力,建立新型师生关系非常重要。所谓新型师生关系就是教师热爱、尊重、理解和信任学生,并和学生建立民主、平等、和谐的师生关系。有了这种平等、和谐的师生关系,就能够创造和谐的课堂气氛,消除学生在学习中的紧张感、自卑感,在学习中以愉悦的心情和积极的态度接受新知识,敢于畅所欲言,表现自我,发挥个人的主观能动性;这种教学气氛可唤起学生与教师的共鸣,有利于开发学生的思维潜能。
2.掌握学生的心理状态,帮助学生减轻心理负担。在三视图阅读阶段主要训练和掌握各视图间的投影联系,掌握几何体的组合形式和分析方法,培养对基本形状和位置关系的识读能力。在这一阶段中,学生空间想象能力还很差,读图知识还很少,读图困难最大。特别是空间想象能力差的学生,对识读图样,分析问题往往无从下手,心理压力特别大,往往在此时看到别的同学连续完成几个读图训练后,会感到自己是不是智商有问题、比别人笨……等等,使自信心受到严重影响。因此,教师要帮助学生从最简单的问题入手,耐心地与学生一道分析问题,引导学生思维,多加鼓励。学生通过一些简单的训练,得到正确答案后,开始逐步树立信心,再通过一段时间的努力,就会提高空间想象能力。
学生在初步阅读零件图遇到的困难,往往不在于形体本身有多复杂,而在于对这些结构的不了解。诸如倒角、凸台、退刀槽、键槽等的形状并不复杂,教师在讲解过程中不应该从单纯几何形状的角度去分析解释,而要让学生明白结构的作用与形状、开阔学生的视野,让学生了解大量的投影以外的知识,提示学生复习与其他相关课程的知识,采取各种不同的教学手段,培养学生的思维能力。
(二)采用有效的教学方法与手段,训练学生的思维能力
制图与识图的实质就是思维的过程,更确切地说是展示和发展思维的过程。因此,制图课程应灵活运用现代教育技术,采用启发式教学,直观教学以及讲练结合等教学方法,注重学生思路的引导和启发,以提高学生的学习兴趣和学习主动性,培养学生的思维能力。
1.启发式教学 心理学表明,学生在学习中的探索兴趣是来自于好奇。因此,教师要有意识地设疑,使学生因“疑”生奇,因“奇”生趣,主动思考、积极探索。按照学生的认知规律,以学生探索过程为主线,教师将所讲授的内容设计成具体的问题系列,用所创设的问题情境来启发学生思维,引导学生自主探索。在设计提问情境时,主要考虑:
(1)循序渐进 为了使学生尽快建立空间概念,可以从三投影面体系的建立着手,由点的投影到线的投影、由线的投影到面的投影、由面的投影到基本体的投影、由简单的基本体投影到复杂组合体的投影,以“由简到繁”的教学规则循序渐进,既能理清学生的学习思路,又能体现出本课程的教学特点。在每一个教学环节都设计问题情境,所设的问题应环环相扣,层次分明,有明显的阶梯,引导学生步步爬坡,深化思考。例如,讲解各种位置直线的投影特征时,先讲清投影面垂直线,即垂直于某一个投影面,而与另两个投影面平行的直线的投影特征。而对投影面平行线、一般位置直线,则设计成问题情境,让学生思考、讨论,教师指导。
(2)难易适度 所设的问题要紧扣教学内容,针对性强,并与新旧知识、纵横知识紧密联系,做到繁简得当,难易适度,以便与学生思维活动发生共振,使学生既有所得,使其得到思维训练。例如,设计圆锥面上点的投影问题时,首先提示圆锥面在三投影面是一般位置的曲面,其投影不具有实形性和积聚性。切记所设计的问题即不要过难,学生高不可攀,难以回答,也不要过于简单,学生无所用心,索然无味。此外,所设计的问题不要过于笼统,学生不得要领,答非所问。
2.直观教学 机械制图课所表达的物是具体、直观的。因此,在机械制图课教学中,根据具体情况,适当灵活地运用实物、模型、挂图等直观教学模具,用生动的语言讲解,形象地描述,使学生在看得见、摸得着的情境之中留下深刻印象,让抽象的概念具体化,死板的描述形象化,枯燥的知识趣味化,引发学生更深入地思考。例如,在讲解用形体分析法对组合体读图时,如图1所示的轴承座三视图。首先将一个视图按照轮廓线构成的线框分割成几个平面图形,它们通常是各简单立体表面的投影。然后按照投影规律找出它们在其他视图上对应的图形,从而想象出各简单立体的形状。根据图形特点分析出各简单立体间的相对位置关系及组成方式,再综合想象出组合体的整体形状。最后给出该形体的轴测图,如图2所示,让学生对自己想象的形体和给出的轴测图进行比较,判定对错,找出差距。用同样的方法,对不同形状的典型零件图多做读图训练,以此使学生逐步掌握读组合体读图的方法。
另外,结合生产实际进行现场教学,注重理论教学与生产实践紧密结合。高职学生绝大多数都是从学校到学校,由于缺乏生产实践经验,对零件的结构工艺性,装配图的规定画法,主视图选择及究竟需要几个视图,如何表达,怎样才算一张完整的零件图或装配图等,往往一知半解,似懂非懂。单靠课堂上的讲解与画图,学生很难真正理解和掌握。因此、走出课堂到生产第一线参观、学习,了解各种机械设备及常见零件的加工方法和机器的装配过程,了解各种标准件、常用件的应用。现场教学和课堂教学相结合,就有利于提高学生的能力和素质,也有助于学生真正掌握所学的内容。
3.运用现代教育技术,提高教学质量。灵活使用多媒体课件和绘图软件,使教学内容更加形象、直观,把抽象问题具体化,复杂问题简单化,有助于学生抽象思维,构造空间模型,帮助学生对知识的理解和掌握,降低机械制图课的学习难度,提高学生的学习兴趣,提高教学质量。例如,讲授剖视图时,用动画把零件剖切方法、剖切后零件的内部结构直观地展现在学生面前,并用CAD制作出各种各样的剖视习题,供学生上机练习时使用。这样既让学生练习了CAD绘图技术,又使其学到了机械制图知识,达到了机械制图与CAD绘图的有机结合。在课堂上,用CAD调出学生的答案,把学生普遍出现的典型错误展现出来,供大家讨论,由教师给予讲评,并给出答案和三维模型。这种二维图形与三维建模进行穿插教学的方法,能够激发学生的学习兴趣,活跃课堂气氛,减轻学生的畏难心理。另外,可以通过观看有关录像,了解零部件生产的加工常识及加工过程,使学生对图样增强感性认识。
4.讲练结合 在教学过程中“以训练为主线”进行形式多样的制图、绘图训练,以培养学生的空间想象能力、思维能力和识图能力。读图与画图是学习制图课的两个方面,是制图课必须培养的两个能力。机械图样是机械行业的共同语言,要求学生既会阅读理解,还会绘图表达。尽管专业类型对学生培养要求各有不同,但从培养的途径和方法而言,阅读和绘图表达两种能力是相辅相成、共同提高的。要培养读图能力往往是从画图着手。一般说来绘图能力强的学生,其读图能力也强,但读图能力强的人不一定绘图能力也强。因此,在初步练习绘制基本体及组合体时应让学生边看边测,边想边画,反复思考,实际物体的各个不同侧面转化为二维空间中的表现形式及各种表达方法,以及各部分之间的对应关系。在读图练习时,应尽量采用生产中的实际图样来进行读图练习,以达到加强培养由空间到平面和由平面到空间的思维能力以及学以致用的目的。
四、结束语
总之,高职院校机械制图教学要突出自身特色,结合学生实际,优化教学内容,不断改进教学方法,激发学生的学习兴趣,训练学生的思维能力,为后续专业课的学习奠定扎实的基础。
[参考文献]
[1]王谟金.机械制图[M].北京:清华大学出版社,2008.4
[2]蓝汝铭.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2008.6
[3]冯宝全.解生泽 周超梅.机械制图[M].北京:北京理工大学出版社,2008.8.
(作者单位:吉林铁道职业技术学院)
[关键词]机械制图思维能力
[学科分类]G712
一、引言
《机械制图》是高职院校机械类专业的一门理论与实际密切联系的专业技术基础课程。本课程主要是培养学生正确熟练的读图、绘图技巧与能力,增强学生的分析判断能力,培养学生具有耐心细致的工作作风和严谨的工作态度。学生在学习专业课和从事生产实践中,经常涉及到机械制图知识,接触各种图样。因此,必须优化教学内容,改革教学方法,着重训练学生的抽象思维、空间想象能力,来培养学生的读图和绘图能力。
二、根据高职院校的培养目标,优化教学内容
本课程作为一门专业技术基础课,根据高职学生的特点,以形成空间想象与构思能力为指导,以机件投影规律为基础,以国家标准为规范,以培养学生的读图、绘图的实际操作能力为目标,以适用性、有效性为原则,精选教学内容,优化整合相关学科知识。
1.精选教学内容 根据“必需、够用”的原则,选择课程内容,加强教学实训环节,突出该课程与其他学科的横向联系,注重各学科之间的相互渗透。如删除画法几何中点、直线、平面投影中的相对位置关系以及投影变换等内容;压缩“截交线”、“相贯线”,着重讲解其原理和方法;重点讲解正投影的基本原理和点、直线、平面的投影规律,基本立体与组合体的三视图,读组合体视图,并加大机件的表达方法及机械图样的画法与阅读的比重,以提高学生的空间想象能力和读图能力。
2.优化整合相关学科的知识 传统的教育,将《机械制图》、《CAD计算机辅助设计》、《互换性与技术测量》等三门课程在不同学期讲授,这就不可避免地出现知识点不连贯的问题。比如,大多数院校都是先安排《机械制图》课程,后安排《互换性与技术测量》课程,而在《机械制图》中学习阅读零件图时,涉及到《互换性与技术测量》中尺寸公差、形位公差等方面的内容。因此,依据高职教育的职业能力培养的目的,把《互换性与技术测量》中的相关知识整合到《机械制图》中的一个教学单元。
随着计算机技术的迅速发展,计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)与计算机应用技术已经在生产过程中普遍应用,计算机绘图已是企业需要的一种技能,而且也是培养学生思维能力的工具。因此,要培养实用型职业技术专门人才,应该有机地融合机械制图与计算机绘图技术。
三、改革教学方法与手段,培养学生思维能力
机械制图课程的教学,应从课程实践性和直观性的特点出发考虑教学方法,在优化教学内容的前提下,通过改变传统的课堂教学思路、手段与方法,培养学生的思维模式,完善学生的思维方法,提高学生的思维能力和学习能力,为专业课的学习奠定基础。
(一)教与学有机结合,努力提高课堂教学实效
教与学有机结合,是教学必须遵循的客观规律,也是教学的一个重要原则。教与学有机结合实质是教师调动学生的学习主动性,特别是制图课程,学生参与课堂教学的积极性,参与的深度和广度,直接影响着课堂教学的效果。有关调动学生主动参与学习问题,着重以下两点值得研究:
1.建立新型师生关系 培养学生的思维能力,建立新型师生关系非常重要。所谓新型师生关系就是教师热爱、尊重、理解和信任学生,并和学生建立民主、平等、和谐的师生关系。有了这种平等、和谐的师生关系,就能够创造和谐的课堂气氛,消除学生在学习中的紧张感、自卑感,在学习中以愉悦的心情和积极的态度接受新知识,敢于畅所欲言,表现自我,发挥个人的主观能动性;这种教学气氛可唤起学生与教师的共鸣,有利于开发学生的思维潜能。
2.掌握学生的心理状态,帮助学生减轻心理负担。在三视图阅读阶段主要训练和掌握各视图间的投影联系,掌握几何体的组合形式和分析方法,培养对基本形状和位置关系的识读能力。在这一阶段中,学生空间想象能力还很差,读图知识还很少,读图困难最大。特别是空间想象能力差的学生,对识读图样,分析问题往往无从下手,心理压力特别大,往往在此时看到别的同学连续完成几个读图训练后,会感到自己是不是智商有问题、比别人笨……等等,使自信心受到严重影响。因此,教师要帮助学生从最简单的问题入手,耐心地与学生一道分析问题,引导学生思维,多加鼓励。学生通过一些简单的训练,得到正确答案后,开始逐步树立信心,再通过一段时间的努力,就会提高空间想象能力。
学生在初步阅读零件图遇到的困难,往往不在于形体本身有多复杂,而在于对这些结构的不了解。诸如倒角、凸台、退刀槽、键槽等的形状并不复杂,教师在讲解过程中不应该从单纯几何形状的角度去分析解释,而要让学生明白结构的作用与形状、开阔学生的视野,让学生了解大量的投影以外的知识,提示学生复习与其他相关课程的知识,采取各种不同的教学手段,培养学生的思维能力。
(二)采用有效的教学方法与手段,训练学生的思维能力
制图与识图的实质就是思维的过程,更确切地说是展示和发展思维的过程。因此,制图课程应灵活运用现代教育技术,采用启发式教学,直观教学以及讲练结合等教学方法,注重学生思路的引导和启发,以提高学生的学习兴趣和学习主动性,培养学生的思维能力。
1.启发式教学 心理学表明,学生在学习中的探索兴趣是来自于好奇。因此,教师要有意识地设疑,使学生因“疑”生奇,因“奇”生趣,主动思考、积极探索。按照学生的认知规律,以学生探索过程为主线,教师将所讲授的内容设计成具体的问题系列,用所创设的问题情境来启发学生思维,引导学生自主探索。在设计提问情境时,主要考虑:
(1)循序渐进 为了使学生尽快建立空间概念,可以从三投影面体系的建立着手,由点的投影到线的投影、由线的投影到面的投影、由面的投影到基本体的投影、由简单的基本体投影到复杂组合体的投影,以“由简到繁”的教学规则循序渐进,既能理清学生的学习思路,又能体现出本课程的教学特点。在每一个教学环节都设计问题情境,所设的问题应环环相扣,层次分明,有明显的阶梯,引导学生步步爬坡,深化思考。例如,讲解各种位置直线的投影特征时,先讲清投影面垂直线,即垂直于某一个投影面,而与另两个投影面平行的直线的投影特征。而对投影面平行线、一般位置直线,则设计成问题情境,让学生思考、讨论,教师指导。
(2)难易适度 所设的问题要紧扣教学内容,针对性强,并与新旧知识、纵横知识紧密联系,做到繁简得当,难易适度,以便与学生思维活动发生共振,使学生既有所得,使其得到思维训练。例如,设计圆锥面上点的投影问题时,首先提示圆锥面在三投影面是一般位置的曲面,其投影不具有实形性和积聚性。切记所设计的问题即不要过难,学生高不可攀,难以回答,也不要过于简单,学生无所用心,索然无味。此外,所设计的问题不要过于笼统,学生不得要领,答非所问。
2.直观教学 机械制图课所表达的物是具体、直观的。因此,在机械制图课教学中,根据具体情况,适当灵活地运用实物、模型、挂图等直观教学模具,用生动的语言讲解,形象地描述,使学生在看得见、摸得着的情境之中留下深刻印象,让抽象的概念具体化,死板的描述形象化,枯燥的知识趣味化,引发学生更深入地思考。例如,在讲解用形体分析法对组合体读图时,如图1所示的轴承座三视图。首先将一个视图按照轮廓线构成的线框分割成几个平面图形,它们通常是各简单立体表面的投影。然后按照投影规律找出它们在其他视图上对应的图形,从而想象出各简单立体的形状。根据图形特点分析出各简单立体间的相对位置关系及组成方式,再综合想象出组合体的整体形状。最后给出该形体的轴测图,如图2所示,让学生对自己想象的形体和给出的轴测图进行比较,判定对错,找出差距。用同样的方法,对不同形状的典型零件图多做读图训练,以此使学生逐步掌握读组合体读图的方法。
另外,结合生产实际进行现场教学,注重理论教学与生产实践紧密结合。高职学生绝大多数都是从学校到学校,由于缺乏生产实践经验,对零件的结构工艺性,装配图的规定画法,主视图选择及究竟需要几个视图,如何表达,怎样才算一张完整的零件图或装配图等,往往一知半解,似懂非懂。单靠课堂上的讲解与画图,学生很难真正理解和掌握。因此、走出课堂到生产第一线参观、学习,了解各种机械设备及常见零件的加工方法和机器的装配过程,了解各种标准件、常用件的应用。现场教学和课堂教学相结合,就有利于提高学生的能力和素质,也有助于学生真正掌握所学的内容。
3.运用现代教育技术,提高教学质量。灵活使用多媒体课件和绘图软件,使教学内容更加形象、直观,把抽象问题具体化,复杂问题简单化,有助于学生抽象思维,构造空间模型,帮助学生对知识的理解和掌握,降低机械制图课的学习难度,提高学生的学习兴趣,提高教学质量。例如,讲授剖视图时,用动画把零件剖切方法、剖切后零件的内部结构直观地展现在学生面前,并用CAD制作出各种各样的剖视习题,供学生上机练习时使用。这样既让学生练习了CAD绘图技术,又使其学到了机械制图知识,达到了机械制图与CAD绘图的有机结合。在课堂上,用CAD调出学生的答案,把学生普遍出现的典型错误展现出来,供大家讨论,由教师给予讲评,并给出答案和三维模型。这种二维图形与三维建模进行穿插教学的方法,能够激发学生的学习兴趣,活跃课堂气氛,减轻学生的畏难心理。另外,可以通过观看有关录像,了解零部件生产的加工常识及加工过程,使学生对图样增强感性认识。
4.讲练结合 在教学过程中“以训练为主线”进行形式多样的制图、绘图训练,以培养学生的空间想象能力、思维能力和识图能力。读图与画图是学习制图课的两个方面,是制图课必须培养的两个能力。机械图样是机械行业的共同语言,要求学生既会阅读理解,还会绘图表达。尽管专业类型对学生培养要求各有不同,但从培养的途径和方法而言,阅读和绘图表达两种能力是相辅相成、共同提高的。要培养读图能力往往是从画图着手。一般说来绘图能力强的学生,其读图能力也强,但读图能力强的人不一定绘图能力也强。因此,在初步练习绘制基本体及组合体时应让学生边看边测,边想边画,反复思考,实际物体的各个不同侧面转化为二维空间中的表现形式及各种表达方法,以及各部分之间的对应关系。在读图练习时,应尽量采用生产中的实际图样来进行读图练习,以达到加强培养由空间到平面和由平面到空间的思维能力以及学以致用的目的。
四、结束语
总之,高职院校机械制图教学要突出自身特色,结合学生实际,优化教学内容,不断改进教学方法,激发学生的学习兴趣,训练学生的思维能力,为后续专业课的学习奠定扎实的基础。
[参考文献]
[1]王谟金.机械制图[M].北京:清华大学出版社,2008.4
[2]蓝汝铭.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2008.6
[3]冯宝全.解生泽 周超梅.机械制图[M].北京:北京理工大学出版社,2008.8.
(作者单位:吉林铁道职业技术学院)