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【摘要】 《机械制图》是众多理工科专业如车工工艺、热处理工艺、金属材料等三十多种专业的主干基础科目。主要以手工绘图为主,学生觉得难学,画图时间太长。随着机械加工的自动化,单纯的手工绘图已经不适应时代的要求。而《AutoCAD》只让学生知道如何用电脑绘图,却没说明为什么这样画,画出的图如何去读,即两门课是独立进行教学甚至分开两学期开课,造成学科之间脱节,效果不好。文章从整合两门课进行了教学的探索和实践,阐述了整合的过程和实例,并通过对比两个年级的效果,得出结论:整合是可行的,效果是显著的。
【关键词】 机械制图 AutoCAD 探索 实践
【中图分类号】 G420 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)04(b)-0017-03
《机械制图》一直是机械相关专业学生必修的一门主干技术基础课,在机械制图、车工工艺、钳工工艺、热处理工艺、金属材料、电工学、磨工工艺等三十多种专业中开设此科目。以前主要是把它作为基础理论课讲解,当然也强调动手方面,但主要是手工绘图,学生觉得比较烦、比较难,特别是学到后面的零件图、剖视图时尤其如此,并且随着电脑应用的普遍化,机械加工的自动化,单纯的手工绘图已经不适应时代的要求。而《AutoCAD》主要以案例教学的方法让学生知道如何用电脑绘图,却没告诉学生为什么这样画,画出的图如何去读。也就是说两门课都是独立进行教学甚至分开两学期开课,没有结合起来,造成学科之间脱节,不连贯,因此学习的效果不明显。
2010年至2012年初,笔者就《机械制图与AutoCAD按模块实施教学的探索与实践》进行了立项研究,做了以下初步的教学探索和实践:
1 整合《机械制图》和《AutoCAD》
首先,成立项目小组,于2010年3月,深入班级(08、09级),了解学生的知识基础和实际水平;2010年4月至6月,根据学生的认知水平及接受能力,对两门课程认真研究,找出其共同的结合点,使两门课有机地整合起来,成为一门综合课程;2010年7月至8月,制订切实可行的教学方案并编写校本教材《机械制图与AutoCAD》,以“模块教学法”进行一体化教学,使学科之间相互联系,这样做既有利于学生学习的连续性,又增强了学生学习的兴趣,为后续课程打下坚实的基础。这两门课实施“模块教学法”方案如下:
1.1 将两门课整合成九个模块
制图基本知识、常用几何作图、投影基本知识、组合体的视图及其尺寸标注、轴测图、机件的表达方法、标准件与常用件、零件图、装配图。这九个模块将以《机械制图》为基础,以《AutoCAD》为实训进行检验。
1.2 教师融会贯通两门课程进行授课
根据教改计划,教师对每个模块采用先在课堂讲解、示范手工绘图,再到多媒体教室演示CAD绘图、最后到网络室实训的一体化教学方法。
比如:在讲授模块四《组合体的视图及尺寸标注》时,笔者进行了如下的实践:
(1)先在课堂上讲解示范手工绘图方法,让学生跟着用草稿纸画图:
①利用多媒体课件放映一个支架的模型(如右图):请学生分析这是一个什么组合体,由多少部分来组合而成。
学生分析:这个组合体是综合型的组合体。由四部分组成:底板、圆筒、肋板、立板。
表扬学生分析正确,并通过多媒体课件逐个拆开每一部分,如下图。
②视图的选择:
主视图的选择:一般选择能较多反映各组成部分形状特征和相互关系的那一面作为主视图。(多媒体课件放映,指出哪面作为主视图)
③讲解并在黑板上板书画图过程:
选择比例,确定图幅、布置视图→画底板→画圆筒→画肋板→画立板→检查描深:加粗轮廓线,并把每部分的平齐或错开、相交等的线擦去或补齐→最后结果:
在画图时,要强调学生根据正投影法“长对正、高平齐、宽相等”的规律画图。
(2)多媒体示范电脑CAD绘图
笔者让学生在课堂上用手工画了组合体的三视图后,又用CAD绘图软件示范一次,着重强调以下难点和重点:
①保证正投影法的规律:“长对正、高平齐、宽相等”,是利用了CAD软件(以下简称软件)的“对象捕捉”和“对象追踪”功能:
②选择线型“细点划线、粗实线、虚线、细实线”等是利用了软件中的“图层特性管理器”功能。
③对于对称的图型,在画图时,经常采用的是软件中的“镜像”命令,即下图第三个按钮。本例中组合体的四个组成部分都可采用这一命令绘图。
例如:本例组合体底板的俯视图,就可画一半对称图之后(如图七),再用镜像命令画出完整的俯视图(如图八)。,④要熟练掌握相对坐标和极坐标的运用方法。
相对坐标命令是:“@X,0、@0,Y”。其中X和Y是指所画线段在X轴和Y轴方向上的长度(分正负:如果线段是沿着X、Y轴的正方向,则取正值,反之取负值)。
绝对坐标命令是:“@尺寸<角度”,其中尺寸是指X、Y轴或任意方向上的线段长度,角度有0、±90、180或任意角度。沿着X、Y轴正方向的分别是0和90,沿着X、Y轴负方向的则分别为180和-90。
一般用相对坐标较容易,因为只有尺寸分正负,0是不变的。
笔者在讲解这些难点和重点时,都会用课堂所学的组合体为例,分别演示和讲授,这样就可避免独立讲解个别命令而无具体实例的通病,让学生更直观的理解所学内容。
(3)学生到网络室实训
在演示完以上的重点和难点之后,学生跃跃欲试,笔者就趁热打铁,让学生到网络室自己亲自用软件,实训所学的例子。
就这样,通过“教”与“学”活动发展的一体化教学模式,即:活动→乐学→应用→成功→发展,学生的学习兴趣被调动起来了,也收到了良好的效果。
2 指导学生正确的学习方法
2.1 指导学生养成课前预习,上课时,跟画、跟学、阅读、讨论、练习,课后独立完成作业的好习惯。 2.2 学生在网络室进行实训时,教师可以在教师机上再示范一次当天的任务,然后教师巡回指导和检查学生完成任务的情况,引导学生理解各种绘图工具和命令的使用,学生只要一步步跟着做,通过亲自操作完成任务,就能掌握每个模块应具有的技能。
在讲解绘图工具和命令的使用时,教师要融会贯通各种命令,善于用对比的方法进行教学,这样才能达到整合课程和事半功倍的效果。
比如:在讲解相对坐标和绝对坐标时,可用这两种不同的坐标画一个尺寸相同的矩形来进行对比讲解。用相对坐标:单击工具栏上的“”直线按钮,单击一点为起点,输入“@100,0”、“@0,90”、“@-100,0”、“C”;用绝对坐标:单击工具栏上的“”直线按钮,单击一点为起点,输入“@100<0”、“@90<90”、“@100<180”、“C”,这样得到的都是长为100,宽为90的矩形。还可以用矩形命令直接画这个矩形:单击工具栏上的“”矩形按钮,单击一点为起点,输入“@100,90”,也可快速得到相同的矩形,但是用矩形按钮画出的图形不方便修改,想删除某一边的时候,很难删除,用相对坐标和绝对坐标画的矩形就很容易修改。
通过这样的比较,学生能系统的理解各种命令,能更快的掌握绘图技巧。
2.3 每次实训,教师都检查学生完成任务的质量,并评出成绩,在实训中鼓励学有余力的学生进一步学习绘出更复杂的图形,或者作为老师的助手,帮忙指导其他同学完成任务、共同进步。
3 组织机械制图教研组的老师,一起学习研讨《机械制图》和《AutoCAD》一体化教学方法
正如前面所说,机械制图是众多专业的主干基础课,在一所工科中职学校所占的比例是比较重的,所以上机械制图的老师也有很多个,因此,为了能推广以上的一体化教学模式,我们组织机械教研组的老师进行研讨。
有些老师可能没有学过AutoCAD,这就需要老师不断学习,增强自己的专业素养,提高自己的实际操作技能。
“教师要给学生一碗水,自己应有一桶水”。在研讨中,我们重点强调两点:一是教师的能力水平。教师是教学改革的实施者,教师实施改革的能力直接关系改革的成效。所以教师要不断学习,扩大自己的知识面,自觉深入生产了解生产过程,掌握多种学科知识,如金属工艺学、机械加工技术、机械原理、公差配合等,只有具备这些知识才能应用自如地举出生产中的典型例子,让制图的理论与实际结合起来,调动学生的学习兴趣。比如,讲到标注尺寸要选择基准时,有些学生就不理解,这时可以联系钳工工艺学的知识解释:“要锉一个六角螺母,从哪里开始锉呢？其实就是根据设计者标注时所选的基准开始锉,如果设计者选择上顶面作基准,我们就可以先锉平上顶面,以此为基准,保证螺母的厚度。”这样解释后,学生觉得制图与生产实际紧密相联,学习兴趣就更浓了。二是教师要与时俱进。随着全球信息化的飞速发展,电脑绘图已经逐渐取代了传统的手工绘图,把机械制图和AutoCAD整合起来教学是势在必行的,所以任课教师必须熟练地掌握和应用电脑绘图软件,才能采用计算机辅助教学以及对学生进行计算机绘图的训练和指导,培养学生的绘图技能和技巧。
4 课程整合后的效果比较
4.1 整合前后作用比较
整合前,教师教育观念、教学模式陈旧,学生综合能力不高,缺乏创新精神。
整合后,教师教育观念有较大转变,积极探索教学方法新模式,运用教学新手段,更新教学内容,重视和加强技能教学与训练,学生职业技能大大提高,综合能力和素质有显著提高,具有较强的创新和创业意识。
4.2 对09级和10级学生学习效果进行对比
09级学生:没有进行过整合教学,《机械制图》和《AutoCAD》是分开两学期独立授课,并且是不同的教师授课,教师之间没有进行交流,不了解学生的掌握程度,造成学生学习两门学科严重脱节,效果很不好。
10级学生:10级试验班对两门课进行了整合,由同一个老师授课,老师对学生的认知程度、学习进度都充分了解,能及时调整教学方法以促进学生的学习,与09级的学生相比,试验班动手能力有所提高,专业知识面扩大,且较扎实,适应能力也有较大提高,学生完成教学计划的九个模块时,除了学会用手工绘出纸质的图纸,同时也会用《AutoCAD》绘出零件图,两者能较灵活应用,已初步具有初级工厂绘图员、技术人员的水平,效果显著。
5 总结与思考
经过两年的探索与实践,笔者努力研究《机械制图》与《AutoCAD》两门课程的结合点,进行优化整合,经过两年试验班的教学改革试验,取得了显著的教改实验成果。为了能更好的推广我们的做法,我们认为:
5.1 教师要转变教育观念:广大教师要树立职业教育是以能力为本位的教育理念,面向生产一线培养实用型、技能型为目的技术、服务人才。
5.2 改革教学内容,积极探索课程整合的方式方法。要根据社会发展对技术型人才的需求及时调整教学内容,以培养岗位技能为中心,积极探索课程整合的方式和方法,积极编写适合中职教育的校本教材。
5.3 加大教师培训力度。实行教学改革,必须要有一支积极上进、理论和实践经验丰富的教师队伍做坚强后盾,所以要加强培训年轻教师的培训力度,才能将教学改革进行到底。
参考文献
[1] 胡建生.机械制图[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[2] 赵艳霞,李军,卢正明.AutoCAD2000中文版[M].北京:高等教育出版社,2006.
【关键词】 机械制图 AutoCAD 探索 实践
【中图分类号】 G420 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)04(b)-0017-03
《机械制图》一直是机械相关专业学生必修的一门主干技术基础课,在机械制图、车工工艺、钳工工艺、热处理工艺、金属材料、电工学、磨工工艺等三十多种专业中开设此科目。以前主要是把它作为基础理论课讲解,当然也强调动手方面,但主要是手工绘图,学生觉得比较烦、比较难,特别是学到后面的零件图、剖视图时尤其如此,并且随着电脑应用的普遍化,机械加工的自动化,单纯的手工绘图已经不适应时代的要求。而《AutoCAD》主要以案例教学的方法让学生知道如何用电脑绘图,却没告诉学生为什么这样画,画出的图如何去读。也就是说两门课都是独立进行教学甚至分开两学期开课,没有结合起来,造成学科之间脱节,不连贯,因此学习的效果不明显。
2010年至2012年初,笔者就《机械制图与AutoCAD按模块实施教学的探索与实践》进行了立项研究,做了以下初步的教学探索和实践:
1 整合《机械制图》和《AutoCAD》
首先,成立项目小组,于2010年3月,深入班级(08、09级),了解学生的知识基础和实际水平;2010年4月至6月,根据学生的认知水平及接受能力,对两门课程认真研究,找出其共同的结合点,使两门课有机地整合起来,成为一门综合课程;2010年7月至8月,制订切实可行的教学方案并编写校本教材《机械制图与AutoCAD》,以“模块教学法”进行一体化教学,使学科之间相互联系,这样做既有利于学生学习的连续性,又增强了学生学习的兴趣,为后续课程打下坚实的基础。这两门课实施“模块教学法”方案如下:
1.1 将两门课整合成九个模块
制图基本知识、常用几何作图、投影基本知识、组合体的视图及其尺寸标注、轴测图、机件的表达方法、标准件与常用件、零件图、装配图。这九个模块将以《机械制图》为基础,以《AutoCAD》为实训进行检验。
1.2 教师融会贯通两门课程进行授课
根据教改计划,教师对每个模块采用先在课堂讲解、示范手工绘图,再到多媒体教室演示CAD绘图、最后到网络室实训的一体化教学方法。
比如:在讲授模块四《组合体的视图及尺寸标注》时,笔者进行了如下的实践:
(1)先在课堂上讲解示范手工绘图方法,让学生跟着用草稿纸画图:
①利用多媒体课件放映一个支架的模型(如右图):请学生分析这是一个什么组合体,由多少部分来组合而成。
学生分析:这个组合体是综合型的组合体。由四部分组成:底板、圆筒、肋板、立板。
表扬学生分析正确,并通过多媒体课件逐个拆开每一部分,如下图。
②视图的选择:
主视图的选择:一般选择能较多反映各组成部分形状特征和相互关系的那一面作为主视图。(多媒体课件放映,指出哪面作为主视图)
③讲解并在黑板上板书画图过程:
选择比例,确定图幅、布置视图→画底板→画圆筒→画肋板→画立板→检查描深:加粗轮廓线,并把每部分的平齐或错开、相交等的线擦去或补齐→最后结果:
在画图时,要强调学生根据正投影法“长对正、高平齐、宽相等”的规律画图。
(2)多媒体示范电脑CAD绘图
笔者让学生在课堂上用手工画了组合体的三视图后,又用CAD绘图软件示范一次,着重强调以下难点和重点:
①保证正投影法的规律:“长对正、高平齐、宽相等”,是利用了CAD软件(以下简称软件)的“对象捕捉”和“对象追踪”功能:
②选择线型“细点划线、粗实线、虚线、细实线”等是利用了软件中的“图层特性管理器”功能。
③对于对称的图型,在画图时,经常采用的是软件中的“镜像”命令,即下图第三个按钮。本例中组合体的四个组成部分都可采用这一命令绘图。
例如:本例组合体底板的俯视图,就可画一半对称图之后(如图七),再用镜像命令画出完整的俯视图(如图八)。,④要熟练掌握相对坐标和极坐标的运用方法。
相对坐标命令是:“@X,0、@0,Y”。其中X和Y是指所画线段在X轴和Y轴方向上的长度(分正负:如果线段是沿着X、Y轴的正方向,则取正值,反之取负值)。
绝对坐标命令是:“@尺寸<角度”,其中尺寸是指X、Y轴或任意方向上的线段长度,角度有0、±90、180或任意角度。沿着X、Y轴正方向的分别是0和90,沿着X、Y轴负方向的则分别为180和-90。
一般用相对坐标较容易,因为只有尺寸分正负,0是不变的。
笔者在讲解这些难点和重点时,都会用课堂所学的组合体为例,分别演示和讲授,这样就可避免独立讲解个别命令而无具体实例的通病,让学生更直观的理解所学内容。
(3)学生到网络室实训
在演示完以上的重点和难点之后,学生跃跃欲试,笔者就趁热打铁,让学生到网络室自己亲自用软件,实训所学的例子。
就这样,通过“教”与“学”活动发展的一体化教学模式,即:活动→乐学→应用→成功→发展,学生的学习兴趣被调动起来了,也收到了良好的效果。
2 指导学生正确的学习方法
2.1 指导学生养成课前预习,上课时,跟画、跟学、阅读、讨论、练习,课后独立完成作业的好习惯。 2.2 学生在网络室进行实训时,教师可以在教师机上再示范一次当天的任务,然后教师巡回指导和检查学生完成任务的情况,引导学生理解各种绘图工具和命令的使用,学生只要一步步跟着做,通过亲自操作完成任务,就能掌握每个模块应具有的技能。
在讲解绘图工具和命令的使用时,教师要融会贯通各种命令,善于用对比的方法进行教学,这样才能达到整合课程和事半功倍的效果。
比如:在讲解相对坐标和绝对坐标时,可用这两种不同的坐标画一个尺寸相同的矩形来进行对比讲解。用相对坐标:单击工具栏上的“”直线按钮,单击一点为起点,输入“@100,0”、“@0,90”、“@-100,0”、“C”;用绝对坐标:单击工具栏上的“”直线按钮,单击一点为起点,输入“@100<0”、“@90<90”、“@100<180”、“C”,这样得到的都是长为100,宽为90的矩形。还可以用矩形命令直接画这个矩形:单击工具栏上的“”矩形按钮,单击一点为起点,输入“@100,90”,也可快速得到相同的矩形,但是用矩形按钮画出的图形不方便修改,想删除某一边的时候,很难删除,用相对坐标和绝对坐标画的矩形就很容易修改。
通过这样的比较,学生能系统的理解各种命令,能更快的掌握绘图技巧。
2.3 每次实训,教师都检查学生完成任务的质量,并评出成绩,在实训中鼓励学有余力的学生进一步学习绘出更复杂的图形,或者作为老师的助手,帮忙指导其他同学完成任务、共同进步。
3 组织机械制图教研组的老师,一起学习研讨《机械制图》和《AutoCAD》一体化教学方法
正如前面所说,机械制图是众多专业的主干基础课,在一所工科中职学校所占的比例是比较重的,所以上机械制图的老师也有很多个,因此,为了能推广以上的一体化教学模式,我们组织机械教研组的老师进行研讨。
有些老师可能没有学过AutoCAD,这就需要老师不断学习,增强自己的专业素养,提高自己的实际操作技能。
“教师要给学生一碗水,自己应有一桶水”。在研讨中,我们重点强调两点:一是教师的能力水平。教师是教学改革的实施者,教师实施改革的能力直接关系改革的成效。所以教师要不断学习,扩大自己的知识面,自觉深入生产了解生产过程,掌握多种学科知识,如金属工艺学、机械加工技术、机械原理、公差配合等,只有具备这些知识才能应用自如地举出生产中的典型例子,让制图的理论与实际结合起来,调动学生的学习兴趣。比如,讲到标注尺寸要选择基准时,有些学生就不理解,这时可以联系钳工工艺学的知识解释:“要锉一个六角螺母,从哪里开始锉呢？其实就是根据设计者标注时所选的基准开始锉,如果设计者选择上顶面作基准,我们就可以先锉平上顶面,以此为基准,保证螺母的厚度。”这样解释后,学生觉得制图与生产实际紧密相联,学习兴趣就更浓了。二是教师要与时俱进。随着全球信息化的飞速发展,电脑绘图已经逐渐取代了传统的手工绘图,把机械制图和AutoCAD整合起来教学是势在必行的,所以任课教师必须熟练地掌握和应用电脑绘图软件,才能采用计算机辅助教学以及对学生进行计算机绘图的训练和指导,培养学生的绘图技能和技巧。
4 课程整合后的效果比较
4.1 整合前后作用比较
整合前,教师教育观念、教学模式陈旧,学生综合能力不高,缺乏创新精神。
整合后,教师教育观念有较大转变,积极探索教学方法新模式,运用教学新手段,更新教学内容,重视和加强技能教学与训练,学生职业技能大大提高,综合能力和素质有显著提高,具有较强的创新和创业意识。
4.2 对09级和10级学生学习效果进行对比
09级学生:没有进行过整合教学,《机械制图》和《AutoCAD》是分开两学期独立授课,并且是不同的教师授课,教师之间没有进行交流,不了解学生的掌握程度,造成学生学习两门学科严重脱节,效果很不好。
10级学生:10级试验班对两门课进行了整合,由同一个老师授课,老师对学生的认知程度、学习进度都充分了解,能及时调整教学方法以促进学生的学习,与09级的学生相比,试验班动手能力有所提高,专业知识面扩大,且较扎实,适应能力也有较大提高,学生完成教学计划的九个模块时,除了学会用手工绘出纸质的图纸,同时也会用《AutoCAD》绘出零件图,两者能较灵活应用,已初步具有初级工厂绘图员、技术人员的水平,效果显著。
5 总结与思考
经过两年的探索与实践,笔者努力研究《机械制图》与《AutoCAD》两门课程的结合点,进行优化整合,经过两年试验班的教学改革试验,取得了显著的教改实验成果。为了能更好的推广我们的做法,我们认为:
5.1 教师要转变教育观念:广大教师要树立职业教育是以能力为本位的教育理念,面向生产一线培养实用型、技能型为目的技术、服务人才。
5.2 改革教学内容,积极探索课程整合的方式方法。要根据社会发展对技术型人才的需求及时调整教学内容,以培养岗位技能为中心,积极探索课程整合的方式和方法,积极编写适合中职教育的校本教材。
5.3 加大教师培训力度。实行教学改革,必须要有一支积极上进、理论和实践经验丰富的教师队伍做坚强后盾,所以要加强培训年轻教师的培训力度,才能将教学改革进行到底。
参考文献
[1] 胡建生.机械制图[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[2] 赵艳霞,李军,卢正明.AutoCAD2000中文版[M].北京:高等教育出版社,2006.