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所谓工程制图、CAD及制图测绘的一体化教学,包括下列五个“一体化”:工程制图、计算机绘图与制图测绘课堂教学过程的一体化;教材、习题集、教学大纲及教学计划所贯穿的思想和内容的一体化;多媒体教学和实践方式的一体化;教学场地(教室、绘图室、制图机房)的一体化;教学效果评价体系的一体化。首先是工程制图、计算机绘图与制图测绘课堂教学过程的一体化,将三个教学单元整合为一个整体,不再相互独立,由一位教师统一授课并指导实践与测绘,这样各环节没有时间间隔,互相促进,计算机绘图与制图测绘促使学生对制图知识的掌握与应用。若想实现工程制图、CAD及制图测绘的一体化教学,教材、习题集、教学大纲及教学计划所贯穿思想和内容的一体化是十分必要的,现行教材中这三个单元多是彼此分开,即便是工程制图和CAD结合在一本教材中,也多是将CAD附于制图内容之后作为其补充,不能真正实现内容的互动与一体化。因此需要编写统一的教材与习题集,在其中将三个教学环节按其内容的相关性有机的融为一个整体,也要编写新的教学大纲及教学计划[5]。接下来是多媒体教学和实践方式的一体化,以及教学场地(教室、绘图室、制图机房)的一体化。这主要表现在授课过程中,需要有先进的软硬件设施,硬件设施包括适宜的教学场地和配套教学设施,教学场地应建立具备多媒体设备、黑板、教学模型展示柜等综合性教室,制图教室与绘图室、计算机机房相邻配套;软件设施方面,要有优良的多媒体教学课件和较高版本的AutoCAD软件,尤其重要的是要有一支高水准的师资队伍,可以将一体化教学思想具体实施在教学过程中。软硬件二者兼备才能确保一体化教学的顺利进行[6]。最后是教学效果评价体系的一体化,要建立综合的教学效果评价体系,学生最终的成绩评定分为平时成绩、考试成绩、上机成绩、测绘成绩等几个方面,平时成绩包括作业与手工绘图作业两部分;考试试卷主要考察学生对于制图理论知识的掌握情况;上机成绩包括CAD各环节的成绩;测绘成绩则是对测绘过程与图纸质量综合的成绩评定。四部分在总成绩中各占不同的比例,建议平时成绩15%;考试成绩50%;上机成绩15%;测绘成绩20%。
2方案设计
笔者所在高校的机械类工程制图课程按照教学计划被分成两个学期进行,共84课时,其中第一个学期56课时,第二个学期28课时;CAD课程紧随其后,按照教学计划有28课时;制图测绘集中在测绘周进行,一般放在第二学期结束时或者第二学年中。按照专业教学培养计划,将工程制图、CAD及制图测绘三个教学单元进行一体化设计,主要思路是:将CAD与测绘纳入工程制图整体教学计划之中,成为一体的教学单元;将CAD嵌入到工程制图理论教学与测绘各个环节之中,紧随其后将制图理论知识与绘图方法在CAD中实现。按照以上思路具体设计的工程制图、CAD及制图测绘的一体化教学计划如表1所示。
3一体化教学实践的效果
笔者在工程制图、CAD及制图测绘的一体化教学的思路指导下,在所在的高校机械类专业制图教学过程中对此进行了初步尝试,取得了一系列比较明显的教学效果。(1)制图理论知识教学、计算机绘图与制图测绘内容有机结合,成为一个整体,去除了三个教学单元之间的时间间隔,使学生有效地掌握各部分知识,提高了学生的绘图与读图能力,这在学生的平时作业各项成绩中明显反映出来;尤其加强了计算机绘图的能力,在之前的教学过程中,经常出现学生在CAD上机实践中因为已经忘记制图的基本知识而导致的低级错误,在测绘环节中更是如此,时间间隔往往导致测绘作业质量不佳,使用一体化教学有效地解决了该问题。(2)工程制图多媒体课件与CAD辅助演示及CAD上机实践的有机结合,激发了学生学习的积极性,便于学生对知识的理解与吸收。以往的多媒体课件往往都是平面效果演示,虽然有一定的形象性,但仍不足以建立学生对形体的整体理解,在课堂教学中插入CAD辅助演示,使得教学内容更加生动形象,能提高学生的兴趣,加深对学习内容的掌握理解,这在较难的教学环节(如组合体、机件的表达方法、零件图等章)上表现的尤为明显;而在某一教学环节完成之后随即安排与其相联系的CAD教学环节以及上级实践,更加有效地巩固了所学的制图理论知识,也同时加强了计算机绘图的能力。(3)培养建立学生面向工程图样与形体的空间想象与分析能力,为其它专业课程的学习打下坚实基础。面向工程图样与形体的空间想象与分析能力其实就是从由二维平面图样想象还原三维形体,以及由三维形体投射对应到二维平面图样两个互逆的思维过程,这两个过程可以利用AutoCAD软件进行形象演示,如在AutoCAD中的“绘图”工具栏有各角度的平面视图和轴测图的显示效果,方便进行二维视图与三维形体之间的相互转换,在讲授组合体、表达方法等内容时可以将形体的立体模型构建出来,再让学生反复观看各角度的平面视图和轴测图的显示效果,这样就能有效培养出学生的空间想象与分析能力。(4)在各实践环节,尤其是制图测绘中提高了学生的绘图效率与质量,为以后工作中的实际应用奠定基础。传统的制图测绘要求学生手工作图,工作量很大,造成学生在测绘周的大多数时间都在机械地模仿甚至抄袭,缺乏对测绘设计各环节的深入理解思考与综合运用,而在一体化教学中学生之前已经掌握了AutoCAD的功能命令,并在练习中有了一定的熟练性,因此可以将测绘作业在AutoCAD中实现,过程中就减少了程式化绘图的时间,增加了学生理解思考各环节的时间,这使得在实际教学过程中学生测绘作业的图纸质量有了明显的提高。
4一体化教学实践中发现的问题与解决思路
工程制图、CAD及制图测绘一体化教学取得明显效果的同时,在教学过程中也发现若干问题,如下:(1)教材编写的问题。由于现行条件不充分,笔者在教学过程中使用的是以原本教学模式编订的教材,其中工程制图与CAD分别是两本独立的教材,制图测绘在两本教材中都没有被列入,而只是由教师根据测绘任务指导书进行实施,因此在教学过程中出现多本教材同时交错使用的问题,给教学效果带来不利的影响,因此编写将工程制图、CAD及制图测绘三部分内容有机结合为一体的新教材就成为迫切需要解决的问题,笔者已经着手申请教材编写,希望尽早完成并出版。(2)学生在计算机绘图中的抄袭拷贝现象。电子文档的复制拷贝极其方便,这也导致一部分学生不去自主认真的完成作业,只是简单拷贝抄袭他人作业,这种现象在制图测绘中表现尤为明显,而这一问题若不能解决,将严重影响教学效果。其解决思路是:在制图测绘中设置多个不同的专题,将学生划分多个小组进行专题测绘,在小组内部再将各部件绘图任务分配给各人,而某个学生最终成绩的评定将由他所担负的这部分测绘作业作为重要依据。(3)任课教师评价打分的严格性。学生的成绩评定分为平时成绩、考试成绩、上机成绩、测绘成绩四个方面,由于考试卷面成绩只占总成绩的50%,其它三项都是教师根据学生的平时表现与作业质量打分,有一定的主观性,在实际教学过程中有的教师在平时成绩、上机成绩、测绘成绩三项的打分上有较大的随意性,或者为使某学生及格而在这三项上不合实际的提分,就造成最终的综合成绩无法表明学生对制图的掌握程度。这就要求教师以认真负责的态度对待每个学生和每个教学环节,尽量将学生对每个教学环节的掌握程度通过成绩反映出来。
5结论
1“甩图板”的实践应用研究
系统的理论教学模式改革,使学生具备了工程图样的读图与绘图能力、计算机绘制工程图纸的能力和计算机创建三维模型、装配体的能力。而如何在后续的课程设计、综合实验及毕业设计环节熟练应用CAD软件进行设计、绘图,如何教学到应用全面贯彻甩图板才是重中之重。机类学生基本所有实践环节都与工程制图密不可分。如机器测绘的工程图纸、机械原理课程设计的机构简图、机械设计课程设计环节设计的减速器的零件图和装配图、机械制造技术基础的工装等,包括综合性环节的毕业设计,都要甩掉图板,科学地使用计算机辅助设计软件。以开设在第3学期的为期2周的机器测绘为例,就是对工程制图能力的一个综合应用,是全面提高学生制图能力和计算机绘图能力的综合性实践环节。按原教学安排,2周的机器测绘,学生要分组对一小型仪表车床进行拆装、对零件进行测绘、绘制零件草图、绘制零件工作图、汇总数据绘制装配图,其中手工绘制零件工作图和机器装配图,绘图量大、耗时多,多数同学绘图质量不高。如果甩掉图板,绘制草图后,计算机绘制零件二维工程图纸和装配图,不但绘图质量大大提高,效率也会有很大提高,这样学生就可以有剩余的时间完成部分零件的三维建模,甚至可以完成三维装配及动画演示,甩图板后学生在机器测绘环节完成的仪表车床装配体如图1所示,可见甩图板教学模式的教学改革成果显著。
2机类学生工程制图实现“甩图板”的实践结果分析
以我校2011级机械设计制造及其自动化专业机械电子工程方向B142121班为例,对其机械设计课程设计环节计算机辅助设计软件使用情况做一统计及分析,具体数据如表3所示(该课程设计图纸内容包括2张零件图和1张装配图)。31名学生自愿选择是否使用CAD软件,结果显示,大部分学生都会选择CAD软件进行辅助绘图工具,并成绩较好。学生普遍反映,使用CAD软件完成课程设计收获很大,不但提高效率和图纸质量,又有机会熟悉和练习CAD软件,为后续的其他课程设计、毕业设计乃至工作都打下了良好的基础。
3结语
工程制图是专业基础课,是第一学期开设的课程,此门课程学习的好坏影响到后续专业课程的学习和毕业后走向工作岗位的能力。因此,建筑类各专业的学生必须掌握好本门课程,担任本门课程的教师也有必要进行学情分析。我们中职的学生大多数是高中落榜生和辍学生,学生文化基础普遍很差,由于中职学校为生存的需要,不得不选择这些学生。中职学生的学习基础差,他们也就丧失了学习的兴趣,有些学生坐在教室里,不是因为自己喜爱本专业,而是家长要求孩子来学校,学习是为了家长。进入校门,不是为了学习,也不知道自己该怎么学习,这个心态在中职学生中普遍存在。他们中有部分人没有学习目标,就是为了混日子,还有一部分学生学习方法不对,课前不预习,课后不复习,不写作业,没有养成良好的学习习惯,自我控制能力也很差。所以在教学中,我们中职老师要建立以能力为导向的多样化教学模式,理论联系实际,采取直观演示法、模型操作法、设疑诱导法、讲练结合法来激发学生自主学习的兴趣,从而培养他们的创新精神。
2教学过程分析
传统的教学模式是老师讲,学生听,对于注意力不集中的中职学生来说认真听讲、全神贯注无疑是件难事。老师大多采用板书、挂图的方式,既浪费了时间又让学生感到枯燥无味,无法提高学生的学习热情。针对这一情况,我和其他的制图老师参照精品课程制作了一套适合我们中职学生的多媒体课件,采用图文并茂的形式教学,在教学过程中用实物模型和三维动画演示来解决教学过程中的难点,让抽象变为简单,变难点为趣点,激发学生学习兴趣,提高教学效果。教学中我也常常采用让学生分组切萝卜的方法培养他们的动手能力和协作精神,一部分学生制作模型,一部分学生把模型画成三视图,然后再将模型切割,最后再画切割后的三视图,这样学生在积极的氛围中通过这种实物制作的方法顺利完成了组合体的投影,也为后续学习内容打下了坚实的基础。为了使理论联系实际,我们中职建筑专业课老师经常带领学生到施工现场,进行现场识图,让学生把实物模型变成图示模型,由图示模型联想施工图图纸,逆向思维让学生掌握所学知识,从而获得了成就感和自豪感。这种方法不但真正做到了理论联系实际,同时也激发了学生的学习兴趣,明白了所学知识的实用性。对于识图、读图部分,我将实际工程的图纸分发给同学们,让他们直接拿着图纸到施工现场,对照施工现场和图纸进行讲解,这样学生很快就掌握了所学知识,同时这种方法打破了常规的课堂教学,迎合了学生活泼好动和喜欢室外活动的特点,学生的实践能力也在现场教学中得到了提高,教学效果显著,为后续课程奠定了坚实的基础。班级学生成绩参差不齐,如果教学方法不当就会出现两极分化。因此,在组织教学过程中,对于考核根据学生情况制定了相应的考核方法。在备课的时候我会充分考虑学生的特点,针对学生的实际情况提出不同的学习要求,考核也是多样化的,如考勤所占的比例为10%,课堂表现占20%,平时作业占20%,模型制作与绘图占20%,考试占30%,这样就加重了平时成绩,注重实践与理论的结合。由于CAD软件的兴起,计算机绘图几乎完全取代了手工绘图,学生就业大多是在生产第一线,所以有些人认为可以不学手绘图,我认为不可以一刀切,只需要把教学的重心由原来的手工绘图部分转向识图,适当减少手工绘图的课时就可以,并不能完全放弃。我还要学生明白手工绘图是我们识读工程图的基础,绘图和识图是相辅相成不可分割的。手工绘制草图,绘图时基本能做到心想手到,速度更快;手工绘图有利于活跃思维和捕捉设计灵感,便于表达思想和技术交流。因此它是搞设计时捕捉概念,完善设计及现场交流的重要手段。实践也证明只有学会手工绘制工程图的人,才能更好地掌握和使用计算机绘图。教学过程中,我会选择具有代表性的图纸让学生抄绘,学生在抄绘过程中的大部分时间是识图,这就促使学生掌握国家的制图规范,做到一举多得。
3结语