工程制图名师报告会

开心姐姐

学生

机械制图

教学

课程

制图

教师

学习

绘图

测绘

草图

2021年10月30日下午北京图学会等单位主办网上名师报告会。

美篇作者，西安交通大学工程制图教师邱志惠副教授。

看到会议没有回放，大家都没有录像，而且很多老师还想了解，所以我还是做了这个美篇，经过三位报告教授看过，基本上没有什么问题了。

我在一点钟过了以后。就加入了腾讯会议。看到老师们在北京航空航天大学马老师的组织下，忙着调试声音，试播放PPT。感谢你们的辛勤付出。

主持人是中国农业大学的李丽教授。抱歉，截屏的图片不理想。

第一位报告人池建斌教授。

池教授的报告。我听了收获很大。我个人以为：现在规范到底怎么上制图课、教学方法、教学内容、教学模式……这个是最重要的。

现在每个学校想怎么上就怎么上。甚至每个老师也是一样。

池教授老师讲了几点：我觉得值得引起大家的思考。

第一点，还要不要尺规制图？尺规制图要达到什么程度？

第二点：大学生应该掌握制图到什么程度？

第三点：应该怎么编写现在的教材？包括课程名称。

池教授讲：他作为专家去参观过很多企业，没有一个企业现在还使用尺规制图。

这张PPT是池教授引用周济院士做智能制造的PPT。

我上次也要了一部分PPT。

李教授说参会人员最多的是172人

第二位报告人是浙江大学的施岳定教授。

施教授的报告，具体的讲解了一些制图课程当中的教学问题。

我总结归纳施教授报告的主要就是一点，工程知识在制图当中的应用。

施教授讲了很多工程制图课程中的具体问题。如果一位教师有工程实践背景，这些问题才会啊引起注意。我们现在很多老师自己都不知道工程中是怎样应用的？他怎么可能讲出这些问题？

当然，还有课时的问题，现在课时这么少，还有时间介绍那些工程背景吗？这个我认为还是非常值得讨论的。

第三位报告人是北京理工大学的张京英教授。

张教授非常了解国家现在关于一流课程等设置的一些问题和规定要求。这也是很多老师想了解的吧。

可惜张教授讲得很多，PPT比较少。要是有录音就好了。我已经是第二次听张教授做这个报告了。

最后分享一下我自己的教材和我最近刚刚写的一篇教改论文。

我编写的一本教材包括三部分内容。

第一部分：传统的制图教材内容精简版。

第二部分：计算机绘图软件

我编写了三个不同的软件。INVENTOR、SOLIDWORKS、UG版可以选择。

第三部分：习题册。可以直接在书上做课堂练习。也可以拿一张纸来画图做作业。还可以在计算机上完成作业。

编书之路-我的成果之一，开心姐姐的故事（三）

凡是需要我的书的老师，可以到出版社申请样书。

我的教改论文发表在。当代教育与教学实践研究上。

机类专业《机械制图》课程教学改革探索

邱志惠

（西安交通大学机械工程学院，陕西，710048）

摘 要：本文基于机械行业的发展趋势以及机械制图课程实践性的特点，对机类专业《机械制图》课程从课程内容体系、授课方式、实践环节以及课堂教学模式等方面进行教学改革措施，并就改革措施的部分效果进行探索和总结。尤其是，将课堂快速绘制草图、零部件测绘环节引入到教学过程中，使学生更加快速地掌握课堂内容，培养学生工程认识能力及提高学生综合素养，为后续学习和将来的工作就业奠定良好基础。

关键词：机械制图；快速绘图；零部件测绘；混合教学

Exploration On Teaching Reform Of Mechanical Drawing Course

For Mechanical Specialty

QIU Zhi-hui

(School of mechanical engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi’an 710048, China)

Abstract: Based on the development trend of the mechanical industry and the practical characteristics of the mechanical drawing course, this paper carries out the teaching reform measures for the mechanical drawing course from the aspects of the course content system, teaching methods, practice links and classroom teaching mode, and explores and summarizes some effects of the reform measures. In particular, the part mapping and rapid sketch drawing are introduced into the teaching process, so that students can master the classroom content more quickly, cultivate students' engineering practice ability and improve students' comprehensive quality, and lay the foundation for subsequent learning and future employment.

Key words: mechanical drawing; rapid drawing; survey and draw; mixed teaching

工程图样是表达和交流机械技术思想的重要工具，是工程技术部门的一项重要技术文件。《机械制图》是机械大类专业必修的一门工程技术基础课，旨在通过课堂教学、实验教学等环节培养学生空间思维能力、绘制和阅读机械图样的能力，是其他课堂不可替代的[1]。同时，《机械制图》课程也是学生后续学习《机械原理》、《机械设计》等课程的重要基础，亦是机械类学生完成创新设计大赛、毕业设计的主要工具，也是毕业后工作必需的核心技能之一。

1 课程教学改革的必要性

近年来，我国高校逐步将之前的课程《画法几何》、《机械制图》与《计算机绘图》融合为一体进行教学，开始进入以设计为主线、三维制图为核心的现代工程图形学的新型教学体系，在目前的教学过程中，主要存在以下问题。

1）授课方式与手段较为单一，教师主要以课堂讲授及演示为主，学生被动听讲，学生的主观能动性很难调动起来，师生之间的互动相对较少，教师无法把握学生的知识动态，学生汲取知识、快速记忆的效果不够理想，教师进行针对性备课和讲解很难实现。

2）学生解决实际问题的能力较弱。由于课堂上教师讲授、操作演示的时间过多，学生没有机会直接将知识转化为解决实际问题的实践，在后续考核以及其他课堂中表现出弱的制图能力及应用制图标准、符号的习惯。

3）学生缺乏实物的直观认识和工艺概念，缺少独立思考、测绘和制图的机会和时间，学生学习兴趣较低，理论联系实践的能力较为欠缺。

4）教学改革大量的缩短了课程学时，这就要求教师在上课时高效教学，但会造成学生上课跟不上教师节奏，课下完成练习很困难的局面。

针对以上问题，笔者根据自身近四十年的企业实际设计、教学经验，并参考相关文献资料，针对机械制图课程中存在的问题进行如下教学改革。

2 课程教学的改革措施

2.1面向工程的教学内容体系

随着3D打印等行业的飞速发展，对零部件三维建模的要求越来越高。基于此，必须突破传统制图的内容体系，建立面向现代化工程设计的机械制图教学内容体系，并以此作为本课程教学改革的切入点。笔者认为，在教学过程中要改变讲解思路，融合空间立体思维，建立三维设计建模与二维工程图构图方法并重的知识结构体系，如图1所示。由图可见，本课程拟改革的教学内容体系中，首先让学生认识三维实体模型，分析模型并快速绘制二维三视图，理解各个视图的对应关系，提高学生读图与绘图的能力，实现快速认识三维实体的全局形貌。

2.2 课堂快速绘制草图，锤炼实践能力

《机械制图》课程在当前课时少内容多的教学实际运行中，很多学生不能做到当堂所学知识的充分理解和消化运用，难以很好地跟上教师的课堂讲授节奏，导致脱离有效的课堂教学进度，学习难点与问题不断累积，最终导致课堂教学与知识掌握滞后[2]。笔者在教学过程中认为，在理论知识传授现场做到即时理解与吸收，实时提出问题，以问题作为导引点来诱发学生的学习兴趣，达到掌握知识和提升能力的目的。

教师以当堂知识点为出发点，给出绘图任务，学生拥有学习的主动权。教师适时对学生加以激励和引导，并在必要的阶段对关键知识点加以诠释和归纳。学生根据绘图任务，快速绘制草图，通过草图问题的总结，提炼出学生对知识点的动态掌握和快速记忆。学生的快速绘图草图案例如图2所示，由图可见，学生无论是否能完全正确绘制出标准的工草图样，都可以记住学习的重要知识点。教师根据学生快速绘图的情况，实时调整计划，加深改错印象，同时辅助学生线上或线下深度学习。

图1 《机械制图》课程内容体系及培养目标

通过重要知识点小规模快速绘图教学实践发现，学生几乎都能完成快速绘图任务，由于现场画草图的方法能让学生能够学以致用，充分理解每部分知识内容，不会造成问题堆积，达到轻松学习，举一反三的目的。

2.3 改革教学方式，增加实训环节

基于《机械制图》课程的强实践性，在课程教学实施过程中添加实操性较强的任务[3]，通过测绘典型零件巩固已学过的制图知识理论，培养学生运用知识和解决工程的能力，使学生在读图、绘图等方面得到全方位的训练。教师采用课堂讲解结合现场测绘的教学模式，通过对典型零件和装配图的介绍和讲解，使学生完成测绘工作。在测绘过程中，学生对一些实际零部件的工艺如：加工面与非加工面、倒角、退刀槽、铸造圆角及零件的相互装配关系等有更深入的认识。并在此基础上，绘制出装配示意图、零件工作图、零件草图，同时利用CAD制作三维模型及爆炸图甚至动画虚拟装配，具体步骤如表1所示。

图2 学生快速绘制草图案例

表1 学生测绘典型零件步骤

步骤 其他要求

a. 拆卸部件、了解原理并分析绘制示意图 逐步拆开、边测量边绘图

b. 测绘非标准件，绘制零件草图 零件结构分析、确定表达方案、测绘草图、标注尺寸

c. 根据装配示意图和零件图画过渡装配体 尺寸及形位公差、技术要求、表达方案

d. CAD二制图及CAD建模、爆炸图、动画 三位建模、二维工程图、

国标布图

e. 小组合作测绘答辩 掌握零件装配关系及结构特点

图3 球阀的零件图及建模

鉴于《机械制图》课程课时有限，在测绘任务完成后不要求学生提交任务书并进行完整的报告。拟在测绘任务完成后，测绘图纸如图3和图4所示，学生分组进行PPT汇报，小组之间互评，邀请课程组教师综合打分，并计入学期末成绩，以这样的方式，激发学生的测绘兴趣和学习主动性，提升学生的空间想象能力和空间思维能力，深化学生对基本概念的理解。由此，达到机械类学生锻炼工程设计能力与分析、解决问题的能力[4]。

图4 从上到下，从左到右依次为螺纹压环、球芯、阀杆、阀体接头、阀体、爆炸图

2.4 一种新的线面分析法教学

传统的线面分析法不是很好理解的方法，笔者通过多年的教学和设计经验总结一个全新的线面作图方法，可以非常容易准确地绘制出平面立体的第三个视图，举例说明如下：

已知二个视图求第三视图是检验是否掌握读图的方法 ，分析如图5所示的主视图和左视图，并画出其俯视图。

图5 求平面立体的俯视图

（1）做出所求投影的平行面。如求水平投影，即先做出所有的水平面，其在水平面的投影都是反映真形的矩形，如图6所示：1面为底面水平面、2面为槽底水平面，3为顶面水平面。

图6做出水平面的投影

（2）做出双斜线。通过找点做出一般位置直线AB（双斜线：正垂面Q和侧垂面P的交线

图7作出双斜线的俯视图

（3）判断正确性。在水平投影中找出正垂面Q和侧垂面P的类似形，确定绘图的正确性，如图8所示。

2.5 线上线下混合教学

机械制图看似简单，但实际教学难度大。教师在机械制图的教学设计中，主要以简单的理论传输为主，往往忽视了问题探究环节。在这种以缺乏问题为导向的课堂教学模式中，教师的“教”变成了知识单向传输的过程，无法与学生进行有效互动。由于缺乏互动的课堂学习，学生的主观能动性是无法提高的，也无法了解教师的教学重点和意图，难以提高学习效果。根据美国国家训练实验室著名的“学习金字塔”理论[5]，学习效率在30％以下的方式，都是个人学习或被动学习：而学习效率在50％以上的都是团队学习、主动学习和参与式学习。

因此，为了提高学生的参与度，笔者结合自身教学工作经验，调整教学方式，根据教学内容的不同采用合理有效的教学方式。教师充分尊重学生在学习活动中的主体地位，引导学生自觉地参加合作学习，给予学生发表学习意见的机会，具体做法如下所述。

课前：在思源学堂和QQ群发布下一讲的课程内容，要求学生进行预习和复习，线上和老师沟通在下一讲课堂上需要重点讲授的内容。这种情况下，老师可以做到针对性的备课和讲授。

课堂：教师对学生已经通过预习掌握的知识简单介绍及总结，对课前提出的难点问题进行详细展开，同时进行现场提问，有作图需求的进行快速画草图。

课后：要求学生在下一次课前完成作业，针对作业中的问题，可以线上随时答疑特别是计算机绘图问题可以方便的利用现代网络手段线上时时教学。

通过线上线下混合模式教学，将学习的主动权从教师转移给学生[6]。对学生而言，通过线上答疑，可以与教师及时沟通问题，有利于知识点的掌握和理解；对老师而言，在线上提前发布下一讲课程安排，学生及时反馈给老师难点问题，有利于老师合理分配简单和难点问题的时间权重，增加课堂互动和练习，使学生对知识点有清晰的认识和掌握。

3 结束语

机械制图教学的过程中，为了提升学生的制图能力，笔者从课程内容体系调整、增加课堂快速画草图及测绘环节、线上线下混合教学等方面进行改革，将传统的以教师为主的教学转变为“学生为主，老师为辅”的学习模式。通过这种教学方式，使学生主动去了解机械零部件的构成细节、绘制方式，提高学生的空间思维，使学生可以更加灵活地运用学过的知识，做到举一反三，为后续的学习环节以及将来的工作就业奠定良好的基础。

参考文献

[1] 陈军.机械专业《机械制图》课程教学改革探索[J].南方农机,2018,49(23):133.

[2] 李杞超,冯金龙,姜微.机械制图与CAD绘图融合一体化教学探索[J].黑龙江教育(高教研究与评估版),2020,000(001):8-11.

[3] 林颖. 机类机械制图新课程体系的研究及实践[J]. 智库时代, 2017, 000(013):P.1-2.

[4] 李雪珂.应用型本科机械制图教学改革研究[J].绿色科技,2019(01):231-232.

[5] 顾敏.“学习金字塔”理论在高校管理课程教学中的应用[J].中国管理信息化,2011.

[6] 陈怡. 基于混合学习的翻转课堂教学设计与应用研究[D]. 华中师范大学, 2014.

UG版的教材也在这个月出版了。

我了解到广东、福建、深圳那边许多企业使用UG软件。UG软件是最早支持直接数字化加工最方便的软件之一。