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一、引言
机械制图是为培养工科院校学生的空间逻辑思维和形象思维能力、读图和绘图能力及计算机辅助绘图能力等相关能力而开设的一门技术基础课程。非机类机械制图面向非机械专业的学生,需适当变化,缩减学时,降低教学难度,满足学生制图能力培养的基本要求。
机械制图作为一门技术基础课,既有理论性,又有专业性和实践性。在教学过程中,师生普遍反映机械制图是一门“教师难教,学生难学”的课程,制图课程给学生的感觉是枯燥、难以看懂和听懂,空间形象思维能力不好的同学在学到“组合体视图”这一章节时更是“忘课兴叹”,心生畏惧。
那么形成这一现状的原因有哪些呢?面对这些问题,教师应该采取何种措施提升本门课程的教学质量呢?
二、课程存在问题的分析
1.非机类制图课程因为安排的学时较少,而学生需要掌握的知识点很多,最直接的结果是作业量较大。本课程一般在大一开设,其有着较强工程实践的背景;此时正在适应大学学习环境的大学生们面对这陌生的课程,拿着一本厚厚的习题集,很容易失去学习的兴趣和激情。
2.当前,本课程的教学方式多数学校还是采用传统的“填鸭式”,仅仅重视教师耐心细致的讲授,忽视学生学习的主动性和积极性。当多媒体教学普及后,有些教师的角色发生些许改变,成为了播音员,上课就是读课件,使得学生更容易产生索然无味的感觉。
3.在平时的教学过程中,本课程实践环节较少,甚至有些专业因为学时少直接取消了实践环节,大多数学生会在课程结束后完成一次制图测绘大作业,显然通过上面的看似可有可无的实践环节来提高学生的制图实践能力是不现实的。
4.本课程作为一门传统的工科基础课程,进行制图教学的教师往往有两种可能性,一种是专职的制图教师,其仅承担一门课程及其实践环节的教学活动,很少涉及其他课程或其他课程的实践环节,导致其知识面相对较窄,实践经验相对单一;另外一种就是兼职的制图教师,一般新毕业的博士进入学校后,往往会直接从事非机类制图的教学工作,但是其教学经验不足,造成教学效果大打折扣。
三、课程教学改革的思考
1.教学理念的创新
在本课程教学改革中,坚持以学生为主体,以教师为主导的教学理念,重点培养学生的空间思维能力、读图和绘图的能力。学生的学习过程不是应该是简单的信息量的堆积,而应该是一个认知结构和知识结构的拓展和延伸,对外界未知事物的认识层层递进的过程,即学生的学习过程应该是学生充分发挥其学习的积极主动性,通过自己对必要的学习资料学习、与教师和同学间的互动和交流,发现新知识并融入自己已经掌握的知识体系,从而构建自己的新的知识系统的过程。因此教师的教学理念必须进行创新,将自身角色由传统的单纯的知识传授者和灌输者转变为学生主动学习和建构新知识体系的帮助者和促进者。
2.教学模式的创新
因教学理念的创新和转变,教师不再是简单地传授知识,更应该将知识传授和知识探索相结合,采用启发式、讨论式、案例式和引导式等多种教学方式进行教学,营造一个良好的学习氛围,实现师生互动,充分调动学生的学习积极性。
“互动式教学模式”是教师综合使用多种教学方式,提出新问题引导学生通过自己的主动思维获得答案,将学生的求知欲激发起来,而后将学生的简单答案进行抽象和升华推出新的知识和概念,并将新知识再应用于解决新的实际问题中去。通过反复的问答和互动,使得学生层层深入,掌握新知识和新能力。
例如,讲组合体时提出使用“形体分析法”的思想来指导画、读组合体视图及对组合体进行尺寸标注。传统的方法是,先讲概念,分析何为“形体分析法”,然后举例应用,循序渐进,逐步深入,通过反复实例应用和讲解,向学生灌输这个概念,以及如何应用它。但是学生在完成作业时却不能自觉自主地使用它。因此,在讲授组合体初步知识时,可重点讲解组合体的构型方法,举例一个组合体案例引导学生们展开思考和讨论如何构型,按照同学们提出的构型方案进行三维建模,教师点评。这样,学生在学习组合体构型的方法之时,能了解形体分析法的思想。下面接着引出形体分析法的概念,并在后续组合体画、读图和尺寸标注的实例时,引导和启发学生进行讨论和分析,使形体分析法的思想凝聚成解题的一种定势思维。
再如,在讲解极限与配合时,因为其专业概念术语既多又抽象,如果脱离实际应用案例分析,学生往往难以理解和掌握。这时,教师可以使用标准件中轴承在电动自行车的应用来举例,提问引导学生考虑车轮、轴承和主轴之间是如何组装的,这三种不同零部件之间存在何种关系,同一种型号的电车是如何实现流水组装的?并给予学生时间来思考和讨论,随后播放相关电动车的相关视频资料,自然地引出本节的概念。学生想知道为什么,并且具备初步的工程知识储备后,自然会有兴趣学习,教学效率自然会提高。
3.教学师资队伍的建设
时代在前进,制图课程不可能一成不变、永远如此,教学要紧跟时代步伐,要能够培养大学生成为适合当前社会需要人才,成为一名“卓越的工程师”。这就要求教师必须紧跟时代的发展,主动积极地攻读在职博士,继续再深造,提升自身的学历层次。
此外,青年教师上岗之前应该在企业车间或工程培训中心进行一年的实习,这样才能将理论知识和实践知识很好地结合起来,拓展自己的知识面。在实习的这一阶段,青年教师应通过跟班听课的方式,向老教师和老前辈学习,学习他们对教学的热情、对课程的投入、对学生的关爱、授课方法丰富多彩和高度敬业的教学态度等,弥补自身在教学上的不足。基于此,在中青年教师中大力开展“老教师和青年教师结帮扶对子”,可充分发挥老教师的传帮带作用,建设打造好老—中—青的师资队伍,体现传、帮、带的传统特色。
4.教学配套设施的建设
当前社会普遍提倡的“建立通识教育基础,宽口径、柔性化的专业教育”的指导思想,在课程教授和实践环节实施过程中,应积极开展相关的教改研究和教材建设。
(1)优选教学内容,针对本校学生层次,结合长期的教学经验,自主编写更适合本校教师教和学生学的教材。紧跟时代的发展,制图课程的内容也要及时更新,尤其是新标准的颁布、新方法的引进要求教学内容必须改进,此外,将计算机辅助设计二维AutoCAD软件和三维Solidworks软件融入该课程教学内容中来,这既有利于拓宽学生的知识面,又有利于学生通过自学培养相关专业兴趣爱好。
(2)重视实践环节,强化培养学生的动手能力和创新意识。不能因为非机类制图课程学时短而敷衍学生。本课程最大特色是实践性较强,如果省略了这一实践环节,教学效果可想而知。实践环节一般是在课程进行时安排计算机辅助绘图上机操作,课程结束后进行制图测绘,这样的实践安排使得上机绘图和手工绘图人为割裂,降低了教学效率。学习的目的在于“学以致用”,学习制图的目的不在于通过考试,而在于掌握一门学问,将实践环节简单加以如下调整,也许会获得更好的教学效果。第一步,安排零件测绘和三维辅助设计实践环节,对实体装配模型的各个零件实地测绘,将测绘结果输入电脑进行三维辅助设计生成实体零件,并装配进行数字仿真,提升学生对于工程实践内容的感性认识,增强学生的学习兴趣;第二步,展开手工绘图环节,高度重视和强调手工绘图的重要性,手工绘图具有CAD绘图不可替代的效果,它能培养学生绘图的全局意识,遵守国家标准的意识,培养严谨细致的工作作风和认真负责的工作态度;第三步,利用三维软件自身的三维图形二维转换的功能生成二维零件图和装配图,强化对计算机的应用能力的培养。
(3)加强精品课程网站建设,使得师生间交流互动不仅仅局限在课堂那短暂的50分钟,学生在教师缺席的状态下依旧能够自主学习。教师要积极引导学生正确合理地使用互联网技术来提升自学能力,而不应该沉迷于网络游戏,失去自我。
5.教学创新与教学传统的经典融合
教师要充分认识到非机类制图与机类制图的差别,除学时的差异,还有授课内容侧重基本概念的讲解和基本绘图读图能力的培养的差异。教师应该在较少学时内讲解最核心最有用的内容,做到“课前精心准备,课上激情投入,课后及时总结”。自从多媒体教学普及之后,非机类制图看似更加容易教和学了,老师打开PPT对图讲解,学生看图知意。看似教师教学时容易了很多,其不需要在黑板上慢慢一笔一笔画图、写字,节约“不必要”的画图时间,可以多讲解一些知识点和多举例,但事实并不是这样的,扩招之后普通本科的学生学习知识的基本功和理解能力并没有想象中的那么强,加上突然从高中的高压强制式的学习模式转变成大学自主式的学习模式,学生需要时间来适应,这种状况下的教学效果可想而知。即使教师使用了丰富多彩的富有创新的教学理念、教学方式,也不应该忘记和抛弃传统的教学精华,应该恪守“学高为师,身正为范”的理念,在教学中充分利用板书对核心基础案例进行绘图示范,例如求解圆柱体表面上点的投影时,通过一笔一笔绘图引导学生通过同步草绘作图求点来掌握“三等定律”的概念,尤其是“宽相等”的概念,在图形旁边使用彩色粉笔书写“积聚性”几个字强化解题的思想,学生在这种方式下对内容的掌握远比放一遍PPT和讲一遍概念更好。
四、结语
非机类机械制图课程的教学改革的思考与实践一直在进行,教师必须积极实践以学生为主体,以教师为主导的教学理念,充分利用各种手段和方法调动学生的学习主动性和积极性,培养他们自主思考和创新的精神,只有这样,教学效果才能更好。
参考文献:
[1]杨惠英,王玉坤.机械制图[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]单鸿波,金怡等.画法几何及工程制图课程教学改革与实践[J].机械类课程报告论坛论文集,2009.
[3]王飞,徐晓慧等.工程图学课程研究型教学模式的尝试[J].机械类课程报告论坛论文集,2009.
机械制图是为培养工科院校学生的空间逻辑思维和形象思维能力、读图和绘图能力及计算机辅助绘图能力等相关能力而开设的一门技术基础课程。非机类机械制图面向非机械专业的学生,需适当变化,缩减学时,降低教学难度,满足学生制图能力培养的基本要求。
机械制图作为一门技术基础课,既有理论性,又有专业性和实践性。在教学过程中,师生普遍反映机械制图是一门“教师难教,学生难学”的课程,制图课程给学生的感觉是枯燥、难以看懂和听懂,空间形象思维能力不好的同学在学到“组合体视图”这一章节时更是“忘课兴叹”,心生畏惧。
那么形成这一现状的原因有哪些呢?面对这些问题,教师应该采取何种措施提升本门课程的教学质量呢?
二、课程存在问题的分析
1.非机类制图课程因为安排的学时较少,而学生需要掌握的知识点很多,最直接的结果是作业量较大。本课程一般在大一开设,其有着较强工程实践的背景;此时正在适应大学学习环境的大学生们面对这陌生的课程,拿着一本厚厚的习题集,很容易失去学习的兴趣和激情。
2.当前,本课程的教学方式多数学校还是采用传统的“填鸭式”,仅仅重视教师耐心细致的讲授,忽视学生学习的主动性和积极性。当多媒体教学普及后,有些教师的角色发生些许改变,成为了播音员,上课就是读课件,使得学生更容易产生索然无味的感觉。
3.在平时的教学过程中,本课程实践环节较少,甚至有些专业因为学时少直接取消了实践环节,大多数学生会在课程结束后完成一次制图测绘大作业,显然通过上面的看似可有可无的实践环节来提高学生的制图实践能力是不现实的。
4.本课程作为一门传统的工科基础课程,进行制图教学的教师往往有两种可能性,一种是专职的制图教师,其仅承担一门课程及其实践环节的教学活动,很少涉及其他课程或其他课程的实践环节,导致其知识面相对较窄,实践经验相对单一;另外一种就是兼职的制图教师,一般新毕业的博士进入学校后,往往会直接从事非机类制图的教学工作,但是其教学经验不足,造成教学效果大打折扣。
三、课程教学改革的思考
1.教学理念的创新
在本课程教学改革中,坚持以学生为主体,以教师为主导的教学理念,重点培养学生的空间思维能力、读图和绘图的能力。学生的学习过程不是应该是简单的信息量的堆积,而应该是一个认知结构和知识结构的拓展和延伸,对外界未知事物的认识层层递进的过程,即学生的学习过程应该是学生充分发挥其学习的积极主动性,通过自己对必要的学习资料学习、与教师和同学间的互动和交流,发现新知识并融入自己已经掌握的知识体系,从而构建自己的新的知识系统的过程。因此教师的教学理念必须进行创新,将自身角色由传统的单纯的知识传授者和灌输者转变为学生主动学习和建构新知识体系的帮助者和促进者。
2.教学模式的创新
因教学理念的创新和转变,教师不再是简单地传授知识,更应该将知识传授和知识探索相结合,采用启发式、讨论式、案例式和引导式等多种教学方式进行教学,营造一个良好的学习氛围,实现师生互动,充分调动学生的学习积极性。
“互动式教学模式”是教师综合使用多种教学方式,提出新问题引导学生通过自己的主动思维获得答案,将学生的求知欲激发起来,而后将学生的简单答案进行抽象和升华推出新的知识和概念,并将新知识再应用于解决新的实际问题中去。通过反复的问答和互动,使得学生层层深入,掌握新知识和新能力。
例如,讲组合体时提出使用“形体分析法”的思想来指导画、读组合体视图及对组合体进行尺寸标注。传统的方法是,先讲概念,分析何为“形体分析法”,然后举例应用,循序渐进,逐步深入,通过反复实例应用和讲解,向学生灌输这个概念,以及如何应用它。但是学生在完成作业时却不能自觉自主地使用它。因此,在讲授组合体初步知识时,可重点讲解组合体的构型方法,举例一个组合体案例引导学生们展开思考和讨论如何构型,按照同学们提出的构型方案进行三维建模,教师点评。这样,学生在学习组合体构型的方法之时,能了解形体分析法的思想。下面接着引出形体分析法的概念,并在后续组合体画、读图和尺寸标注的实例时,引导和启发学生进行讨论和分析,使形体分析法的思想凝聚成解题的一种定势思维。
再如,在讲解极限与配合时,因为其专业概念术语既多又抽象,如果脱离实际应用案例分析,学生往往难以理解和掌握。这时,教师可以使用标准件中轴承在电动自行车的应用来举例,提问引导学生考虑车轮、轴承和主轴之间是如何组装的,这三种不同零部件之间存在何种关系,同一种型号的电车是如何实现流水组装的?并给予学生时间来思考和讨论,随后播放相关电动车的相关视频资料,自然地引出本节的概念。学生想知道为什么,并且具备初步的工程知识储备后,自然会有兴趣学习,教学效率自然会提高。
3.教学师资队伍的建设
时代在前进,制图课程不可能一成不变、永远如此,教学要紧跟时代步伐,要能够培养大学生成为适合当前社会需要人才,成为一名“卓越的工程师”。这就要求教师必须紧跟时代的发展,主动积极地攻读在职博士,继续再深造,提升自身的学历层次。
此外,青年教师上岗之前应该在企业车间或工程培训中心进行一年的实习,这样才能将理论知识和实践知识很好地结合起来,拓展自己的知识面。在实习的这一阶段,青年教师应通过跟班听课的方式,向老教师和老前辈学习,学习他们对教学的热情、对课程的投入、对学生的关爱、授课方法丰富多彩和高度敬业的教学态度等,弥补自身在教学上的不足。基于此,在中青年教师中大力开展“老教师和青年教师结帮扶对子”,可充分发挥老教师的传帮带作用,建设打造好老—中—青的师资队伍,体现传、帮、带的传统特色。
4.教学配套设施的建设
当前社会普遍提倡的“建立通识教育基础,宽口径、柔性化的专业教育”的指导思想,在课程教授和实践环节实施过程中,应积极开展相关的教改研究和教材建设。
(1)优选教学内容,针对本校学生层次,结合长期的教学经验,自主编写更适合本校教师教和学生学的教材。紧跟时代的发展,制图课程的内容也要及时更新,尤其是新标准的颁布、新方法的引进要求教学内容必须改进,此外,将计算机辅助设计二维AutoCAD软件和三维Solidworks软件融入该课程教学内容中来,这既有利于拓宽学生的知识面,又有利于学生通过自学培养相关专业兴趣爱好。
(2)重视实践环节,强化培养学生的动手能力和创新意识。不能因为非机类制图课程学时短而敷衍学生。本课程最大特色是实践性较强,如果省略了这一实践环节,教学效果可想而知。实践环节一般是在课程进行时安排计算机辅助绘图上机操作,课程结束后进行制图测绘,这样的实践安排使得上机绘图和手工绘图人为割裂,降低了教学效率。学习的目的在于“学以致用”,学习制图的目的不在于通过考试,而在于掌握一门学问,将实践环节简单加以如下调整,也许会获得更好的教学效果。第一步,安排零件测绘和三维辅助设计实践环节,对实体装配模型的各个零件实地测绘,将测绘结果输入电脑进行三维辅助设计生成实体零件,并装配进行数字仿真,提升学生对于工程实践内容的感性认识,增强学生的学习兴趣;第二步,展开手工绘图环节,高度重视和强调手工绘图的重要性,手工绘图具有CAD绘图不可替代的效果,它能培养学生绘图的全局意识,遵守国家标准的意识,培养严谨细致的工作作风和认真负责的工作态度;第三步,利用三维软件自身的三维图形二维转换的功能生成二维零件图和装配图,强化对计算机的应用能力的培养。
(3)加强精品课程网站建设,使得师生间交流互动不仅仅局限在课堂那短暂的50分钟,学生在教师缺席的状态下依旧能够自主学习。教师要积极引导学生正确合理地使用互联网技术来提升自学能力,而不应该沉迷于网络游戏,失去自我。
5.教学创新与教学传统的经典融合
教师要充分认识到非机类制图与机类制图的差别,除学时的差异,还有授课内容侧重基本概念的讲解和基本绘图读图能力的培养的差异。教师应该在较少学时内讲解最核心最有用的内容,做到“课前精心准备,课上激情投入,课后及时总结”。自从多媒体教学普及之后,非机类制图看似更加容易教和学了,老师打开PPT对图讲解,学生看图知意。看似教师教学时容易了很多,其不需要在黑板上慢慢一笔一笔画图、写字,节约“不必要”的画图时间,可以多讲解一些知识点和多举例,但事实并不是这样的,扩招之后普通本科的学生学习知识的基本功和理解能力并没有想象中的那么强,加上突然从高中的高压强制式的学习模式转变成大学自主式的学习模式,学生需要时间来适应,这种状况下的教学效果可想而知。即使教师使用了丰富多彩的富有创新的教学理念、教学方式,也不应该忘记和抛弃传统的教学精华,应该恪守“学高为师,身正为范”的理念,在教学中充分利用板书对核心基础案例进行绘图示范,例如求解圆柱体表面上点的投影时,通过一笔一笔绘图引导学生通过同步草绘作图求点来掌握“三等定律”的概念,尤其是“宽相等”的概念,在图形旁边使用彩色粉笔书写“积聚性”几个字强化解题的思想,学生在这种方式下对内容的掌握远比放一遍PPT和讲一遍概念更好。
四、结语
非机类机械制图课程的教学改革的思考与实践一直在进行,教师必须积极实践以学生为主体,以教师为主导的教学理念,充分利用各种手段和方法调动学生的学习主动性和积极性,培养他们自主思考和创新的精神,只有这样,教学效果才能更好。
参考文献:
[1]杨惠英,王玉坤.机械制图[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]单鸿波,金怡等.画法几何及工程制图课程教学改革与实践[J].机械类课程报告论坛论文集,2009.
[3]王飞,徐晓慧等.工程图学课程研究型教学模式的尝试[J].机械类课程报告论坛论文集,2009.