关键词：卓越工程师计划;机械制图课程;工程实践能力;实验教学
Discussing the Experiment Teaching Reform of Mechanical Drawing under Outstanding Engineers Plans
Yuhong Yuan， zhengjiming， libo， baoli，dengjing
School of Mechanical and electrical engineering， Guizhou Normal University， Guiyang 550018
Abstract：In order to meet the training requirements of outstanding engineers plans， the teaching of mechanical drawing would strengthen the reading and drawing ability of students. On the basis of reconstructing the experiment teaching frame， integrating experimental projects， designing experimental contexts， innovating experiment teaching methods， the paper preliminary discuses the experiment teaching reform to further train engineering practice ability of students.
Keywords： Outstanding engineers plans; Mechanical drawing aided drawing; Engineering practice ability; Experiment Teaching
1.前言
2013年9月，我院机械设计制造及其自动化专业获批贵州省教育厅卓越工程师教育培养计划项目，计划要求该专业培养掌握扎实的机械基础知识、基本理论知识和专业技能，具备良好的机械工程应用、生产管理与工程管理能力，良好职业道德以及创新素质的高级应用型人才。
《机械制图》是机械类工科专业的一门重要技术基础课，主要研究绘制和阅读工程图样的基本原理和基本方法，担负着培养学生空间思维与想象能力、构形设计能力、绘制和阅读机械工程图样的能力等重要任务。随着现代科学技术的发展及计算机科学与工程科学的结合与渗透，传统的工程制图、设计和制造都发生了深刻的变化，机械类《机械制图》已经成为一门多学科交叉的应用科学技术基础学科。《机械制图》不但要通过教学来提高学生绘制和阅读工程图样的实践能力，还要向体现以设计制图为培养目标的教学逐步转换，培养学生设计创新能力以响应国家提出的“卓越工程师计划”[1]。
在20世纪90年代，本课程总授课学时课高达150学时。教育部工程图学教学指导委员会于2004年5月召开杭州工作会议，会议要求课程逐步形成由过去的“画法几何学+机械制图”并重的传统教学模式逐步演变为“画法几何学的投影法+机械制图+CAD制图”相辅相成的格局，制定总授课时数：72—136学时。课程增加 CAD制图内容，课时最多减少78学时。我院近5年“画法几何学+机械制图”部分实际教学占92学时，AUTOCAD计算机绘图部分教学占20学时，总计112学时。教学内容大量增加，总教学大量减少，这给教学质量的提高增加了很多困难[2]。
总结教学的经验，本课程理论严谨，实践性强，与工程实践有密切联系。让学生在实验教学中大量接触零件、机器、计算机绘图软件等，能够增强学生感性认识，激发学生的学习兴趣和创新思维，对学生掌握科学思维方法，增强工程和创新意识有重要作用。所以构建有利于培养学生工程意识和实践能力的机械制图及计算机绘图课程实验教学体系对于提高教学质量尤为重要[3]。
2.机械制图实验教学体系的架构框架
机械制图课程一般理论教学的顺序：机械制图国家标准——立体的正投影法—轴测图—
图样画法—标准件和常用件—零件图—装配图—计算机CAD绘图[4]。为了提高学生绘制和阅读工程图样的实践能力，实验教学应与理论教学有机结合，实验教学内容围绕着“一个标准（国家标准）、两种技法（正投影法和轴测投影法）和三种技能（徒手绘图、尺规绘图和计算机绘图）”的学习展开，它们之间关系构建整个实验教学体系的框架[5]，如图1所示。
根据图1的实验架构，重新整合的实验
项目及内容应让学生始终以立体正投影法和轴测投影法知识为理论基础，始终贯彻统一的制图国家标准规范下熟练掌握三种技能，培养工程图学方面的绘图和读图的工程实践能力。
3.机械制图实验及其内容
在本课程大学一年级开设，学生对本专业几乎不了解，很多学生缺乏空间想象力和对工程实际方面的感性认识，使课程中的许多内容，如零件表达方法、标注尺寸的合理性、零件工艺结构、装配结构等成为难点。所以，为了加强感性认识，本课程的实验内容配合理论教学由浅入深，让学生有更多的时间接触实物（各种结构的组合体，齿轮、轴等零件，虎钳、齿轮泵、减速器等简单机械装备）和计算机绘图软件。前阶段（大一上）实验以训练动手能力、培养空间想象能力，巩固理论知识为主。后阶段（大一下）实验以设计制图为主，让学生学会用机械制图的理论知识、计算机辅助设计知识为设计过程服务。
机械制图实验项目如
表1：
机
械
制
图
实
验
项
目
序号
实验名称
实验课时数
实验阶段
1
基础认知实验
2学时
入学
2
平面图形综合练习
2学时
第一章机械制图基本知识结束（大一上）
3
组合体综合练习
2学时
第四章组合体结束（大一上）
4
组合体草图、轴测图综合练习
2学时
第五章轴测图结束（大一上）
5
零件测绘实验
2学时
第八章零件图结束（大一下）
6
装配体拆装实验
2学时
第九章装配体结束（大一下）
7
装配体测绘实验
2周
大一理论课考试结束（大一下）
8
创新性实验
大二、大三、大四
机械制图实验内容：
（1）基础认知实验：与各专业新生入学教育结合，在开设“机械制图”课程之前由教师带领学生到工厂或学院实训中心参观，使学生对机械设备、机械加工、制造、检测技术等有一个感性认识和初步了解。
（2）平面图形综合练习：抄画习题册A3图纸。通过练习，学生初步掌握绘图工具的使用方法和步骤，熟悉尺规画法，熟悉机械制图国家标准的基本规定。
（3）组合体综合练习：根据两视图画出第三视图并标注尺寸，完成A3图纸。通过练习，提高对组合体的的读图和画图能力，培养学生空间想向能力，学生能够熟练掌握尺规画法。
（4）组合体草图、轴测图综合练习：根据提供的组合体模型，学生用目视法和测量工具测量外形尺寸，初步徒手画出其三视图草图，标注尺寸，整理后画组合体轴测图，完成A4图纸。通过练习，培养学生空间想象能力，巩固轴测图画法理论知识，学生初步掌握草图画法，轴测图画法，深入学习尺规画法。
（5）零件测绘实验：在大一第二学期结合理论课上的零件图内容开设。给学生提供多种类型的实际零件（齿轮、轴、箱体等）和测量工具，学生根据要求徒手画出零件草图，标注尺寸和技术要求，用尺规整理画出零件图。通过练习，巩固理论知识，学生能根据零件的结构特点选择合适的幅面、选择合理的表达方案画出零件图，能完整清晰地标注尺寸及其工艺结构尺寸，较熟练掌握徒手画法。
（6）装配体拆装实验：在大一第二学期结合理论课上的标准件和常用件等内容开设。安排学生对减速器、齿轮泵等装配体进行拆装实验，使学生对部件工作原理、标准件和常用件、零件间的联接固定关系、装配顺序等有一个初步的了解。
（7）装配体测绘实验：在大二第一学期结合理论课上的装配图内容开设。安排学生对齿轮泵、虎钳、减速器等简单机械装备进行测绘，画出装配示意图、全部非标准件的零件草图，最后用计算机绘制零件图和装配图。在做此实验的同时，学生应完成计算机绘图课程（20学时）的学习。
（8）创新性实验：大二至大四，学生通过三维绘图软件选修课学习或自学，老师指导部分高年级学生参加课外科技活动、全国制图技术创新大赛、全国机械设计创新大赛和全国大学生工业设计大赛等科技活动。
4.实验教学的方法
4.1 以学生为主体，教师指导为辅
把实验的主动权交给学生，让他们在实践中去学习，去发现问题解决问题才能激发他们的学习兴趣和创造力。
具体措施如下：
（1）学生预习，提出问题。学生认真阅读实验指导书，明确实验目的、实验任务，对实验过程有一个较清晰的思路。遇到不解的问题可以查阅教材和其它资料，咨询老师。这样反复学习的过程就是一个思考和创新的过程。
（2）针对综合性实验，提出多个题目让学生选择。如：在零件图测绘综合设计性实验中，学生选择具体零件（轴、齿轮、箱体等），掌握测量工具的使用方法，通过认真思考、积极查阅资料、应用课堂教学所学的理论知识指导、与教师交流沟通后选择合理表达方案绘制零件图，合理标注尺寸，注写技术要求。学生在实验过程中独立完成实验，不断自己发现问题，通过分析、思考、讨论，最终找出解决问题的方案，从而达到巩固理论知识，提高读图、绘图的技能。
（3）在装配体测绘实验中加强三大技能的训练，培养学生创新意识，激发学生学习兴趣。装配体拆装实验是完成本课程后最重要的一个实践教学环节。通过实验来锻炼学生的装配能力、测绘能力、手工绘图能力、计算机辅助设计能力、查阅资料能力和协作创新的能力。学生在两周的时间里要自己动手拆、装减速器、齿轮泵或虎钳（任选一），用测量工具测绘零件，手工完成一整套零件草图，用AutoCAD绘制非标零件图及其装配图，鼓励学生建立装配体三维模型。每个小组的学生必须通力合作，学习测量工具的使用、大量查阅资料、熟悉各种典型结构零件的草图绘制、在众多表达方案中选用合理的表达方法绘制零件图图和装配图、比较分析后正确标注尺寸和各种技术要求、熟练运用计算机软件绘制图纸。通过发现问题、解决问题，分析思考、同学间相互交流讨论和老师指导，勤于动手动脑才能完成实验任务。
4.2 独立操作实验与分组实验相结合
本课程前阶段第1-第3项实验，一人一组，主要是锻炼学生尺规画图和手工绘制草图的能力，加强对机械制图国家标准的认识，同时培养学生的空间想象力。学生在独立完成这些实验中反复运用和思考课堂讲授的理论知识，逐步适应本课程学习。
后阶段第4-第8项实验，实验内容越来越多、任务越繁重，需要学生分工合作才能完成。在第8项装配体测绘实验中， 5人为一组，分别负责拆装、测量、现场绘制草图。工作计划，工作进程由小组讨论决定。最后小组整理资料、查阅资料，讨论零件图、装配图的表达方案、尺寸的标注方法、技术要求等。每个组员用计算机绘制完成相应的图纸，小组完成一套图纸，小组集体答辩。小组成员全方位的参与实验，互相学习，充分发挥各自的特长，不但激发他们对专业知识的学习兴趣而且还能培养他们团队合作的精神。
5.实验考核
一般性实验考核成绩由：图纸综合评定成绩（60%）+过程任务考核成绩（40%）两部分组成;综合性实验考核成绩由：图纸综合评定（60%）+任务考核（30%）+答辩成绩（10%）三部分组成：
（1）图纸综合评定以学生上交图纸的数量和完成质量考核。从以下几方面考查图纸质量：①表达方案是否正确合理;②尺寸标注是否完整及正确合理;③图幅布置合理整洁、图线清晰。
（2）过程任务考核主要包括小组考核和个人表现考核，教师则根据小组或个人在实验任务中的知识获取情况（查阅资料的能力、分析问题和解决问题的能力、应用知识的能力）、工作表现（工作态度、团队分工合作、工具量具的正确使用等）及工作结果进行综合评定。
（3）综合性分组实验进行分组答辩。由于实验采用小组进行，组员的分工略有不同，如果不进行小组讨论确定方案并进行答辩，势必能者多劳或个别学生只完成自己的任务，对其他任务完全依赖组员，并没有真正地深入了解该部件的结构、功能和整体表达方案。采用分组答辩的方式可以督促小组成员全方位的参与，同时让其他组成员也参与到讨论中，互相学习，充分发挥该实践环节的教学效果。同时在答辩中锻炼学生的综合表达能力。
6.结束语
随着社会对人才培养的需求不断提高，机械制图课程实验教学改革会不断深入。先进合理的实践教学不仅使学生的学习目的明确，自觉地把理论知识融入到工程实际中，提高学生的徒手绘图能力、尺规作图能力、计算机绘图能力，而且能够激发学生创新能力并让学生的设计意识得到加强，为他们今后各专业课程的学习、课程设计、毕业设计、各种机械设计大赛和今后的工作打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]徐 健，张承谱等.高等工程教育体系中工程图学课程的改革诌议[J].工程图学报，2011（3）：86-90
[2]黄利平，孟明辰.工程制图课程内容和课程体系改革[J].工程图学学报， 2005，26（6）：156—159
[3]王建华，郝育新等.工程制图实验教学研究与建设[J].工程图学报，2010（5）：138-141
[4]王建华，毕万全.机械制图与计算机绘图[M].北京：国防工业出版社，2012.1-2
[5]张淑敏，陈树彬，陈罡.工程制图技能训练方案探索与实施 [J].工程图学报，2011（1）：129-133
[6]舒 宏，高菲等.多学时制图课程融入三维CAD 的教学探讨[J].工程图学报，2012（3）：103-106
作者简介：袁玉红（1971—），女，贵州贵阳人，副教授，硕士，主要研究方向为工程图学，精密塑性成形。
贵州师范大学课程团队立项建设项目：KT2014008H 基金项目：黔教高发〔2013〕446 号