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機械測繪與先進成圖技術分析論文
摘要：將制圖測繪實訓與三維CAD軟件實訓整合為機械測繪與先進成圖技術，改革了傳統的教學模式和考核方式，調動了學生學習的自主性和積極性，有利于培養學生的機械制圖能力和創新能力。
關鍵詞：機械測繪與先進成圖技術；教學模式；考核方式
工程圖學課程與工程實踐聯系密切，可以培養學生工程圖樣繪制、閱讀及形象思維能力，提高工程素質，增強創新意識，是普通高等學校本科工科專業的重要工程基礎課程。對“機制”專業學生而言，機械制圖能力（特指“機制”專業，下同）主要包括：徒手繪圖和尺規繪圖的能力，計算機繪圖和三維形體建模的能力，繪制和閱讀機械圖樣的基本能力，零部件測繪的基本能力。
1課程教學現狀
伴隨著科技的發展，機械制圖經歷了手工繪圖和計算機繪圖兩個階段，現在正全面邁進三維設計時代。在這一進程中，機械制圖課程的教學也做了相應的改革，不斷地在傳統的以手工繪圖為主線的課程體系中添加相應的模塊，較多地做法是插入專門的章節來講解計算機繪圖和三維形體建模，再設置制圖測繪實訓和三維CAD軟件實訓等實踐教學環節。這種基于二維圖形為主線的疊加式的能力培養模式將機械制圖能力分割為幾個相對獨立的模塊，造成了相關知識技能鏈接間斷，教學內容重復與脫節并存，并且能力培養周期長，不能很好地適應全面進入三維設計制造時代的發展需要。針對上述問題，我院近幾年來在機械制圖能力的培養方面進行了較深入的教學改革，已將手工繪圖、計算機繪圖和三維形體建模等教學內容進行了有機的整合，實現了機械制圖課程三維二維一體化教學。對制圖測繪實訓和三維CAD軟件實訓等實踐教學環節進行整合已是當務之急。
2整體改革思路
通過大一兩個學期機械制圖課程的學習，學生具備的機械制圖能力主要包括：初步的徒手繪圖能力，一定的尺規繪圖和計算機繪圖能力，初步的繪制和閱讀機械圖樣的基本能力，初步的三維形體建模能力。后續的實踐教學環節的任務是：提升徒手繪圖和尺規繪圖能力，提升繪制和閱讀機械圖樣的基本能力，培養三維形體建模的能力，培養零部件測繪的基本能力。為了盡快達成學生機械制圖能力的培養目標，將傳統的圖測繪實訓和三維CAD軟件實訓這兩個實踐教學環節整合為一個實踐教學環節，命名為《機械測繪與先進成圖技術》，作為本科“機制”專業核心課程在大二第一個學期集中三個星期開設。這樣做，既可以較好地使日常教學與學科競賽（“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽）對接，又可以較好地服務后續課程教學。機械測繪與先進成圖技術課程主要包括下面的四個模塊：
（1）機械測繪。對裝配體（如齒輪油泵、臺虎鉗等）進行測繪，徒手繪圖繪制其裝配示意圖和每個零件的零件草圖，尺規繪圖繪制其裝配圖。
（2）零件三維形體建模。主要包括：①學習使用三維CAD軟件創建二維草圖；②學習軸套類、盤蓋類、叉架類和箱體類四類典型零件的三維形體建模；③完成裝配體所有零件的三維形體建模。
（3）部件裝配設計。完成裝配體的裝配建模，并創建裝配體的爆炸視圖。
（4）零件工程圖設計。使用三維CAD軟件由裝配體零件（由老師指定）的三維模型創建二維工程圖。
3教學改革案例
由于機械測繪與先進成圖技術這門課程既包括手工繪圖又包括計算機繪圖，既包括三維形體建模又包括二維工程圖，這就要求我們把握好各環節之間的相互聯系和邏輯關系，處理好局部與整體的關系，注重學生實際制圖能力的培養，把教學內容和教學方法的改革與過程考核結合起來，用生動的課堂教學來調動學生的學習興趣，進而提高學生學習的主動性。零件三維形體建模是三維CAD軟件部分的核心內容，在這一部分的教學實踐過程中，主要采取了下面的措施：
（1）案例教學與作業相結合。在創建二維草圖和典型零件三維形體建模的教學過程中，不是像傳統教學一樣逐個地講解每個命令的操作方法，而是每一部分均只通過講解2～3個典型案例來介紹常用命令的操作方法，再通過完成一定量的作業，讓學生較全面的掌握軟件的使用方法。這種做法的優點是：①使學生獨立思考。傳統的教學方法貌似全面，但其內容在實踐中不實用，且非常乏味無趣，在一定程度上損害了學生的積極性和學習效果。案例講解沒有告訴學生作業該怎么做，需要學生自己去思考、去學習，使得枯燥乏味變得生動活潑。②使學生注重實際工程能力。案例教學貌似不全面，但能引導學生從研究每個命令的操作方法中跳出來，轉到學習解決實際問題的能力。③使學生和老師的雙向交流更加流暢。學生做作業之前，要先消化老師所講解的案例，還要經過縝密的思考來找到完成作業的方案，這也需要老師給予引導，也促使老師加深思考，根據不同學生的不同理解補充新的教學內容。典型二維草圖案例如圖1所示，典型零件案例如圖2所示。
（2）作業與工程項目相結合。創建二維草圖是零件三維形體建模的基礎，典型零件三維形體建模又是完成實際工程項目的基礎，學生必須要完成足夠量的作業才能達到對軟件的全面掌握。在此基礎上，再布置學生對已進行測繪的裝配體的所有零件進行三維形體建模這一工程項目。這種做法的優點是：①基本技能與實踐相結合。學生要完成工程項目，就要從掌握三維CAD軟件的基本操作技能入手，分析工程項目的實踐情況、制定方案。在完成每個任務的過程中，都可能遇到在前面的學習中沒有掌握的問題，學生都會自覺地查漏補缺、解決問題，這樣學生就有了自覺、主動的第二輪學習，從而完成對知識的掌握和能力的培養。②可控制性強。老師全程指導學生完成工程項目，有利于學生集中精力學習技能。③改進了教學模式。圍繞工程項目這一主線，老師為引導，學生為主體，形成了學生主動參與、探索創新的新型教學模式。
4考核方式改革
（1）注重過程考核。教學過程的每個環節都有具體的目標任務，將課程考核落實到每一個具體的教學環節，學生每完成一項就及時進行評定，督促學生高質量地完成學習任務。課程考核體系見表1.（2）作業與限時上機完成指定作業相結合。由于電子文檔的復制拷貝極其方便，容易發生學生在三維形體建模環節復制拷貝他人作業的現象，在創建二維草圖和典型零件三維形體建模這兩個環節均安排了限時上機完成指定作業的考核方式，起到了引導學生積極學習的作用，極大地減少了學生作業的抄襲拷貝現象。
5課程目標達成度評價
課程目標1：掌握機械測繪的方法，具備徒手繪制裝配示意圖和零件草圖的能力，提升手工繪制裝配圖的能力。課程目標2：掌握零件三維建模的方法，具備創建二維草圖的能力，具備軸套類、盤蓋類、叉架類和箱體類四類典型零件的三維實體建模能力；掌握裝配體裝配設計的方法，具備裝配體裝配建模能力，具備創建裝配體爆炸視圖能力；掌握零件工程圖設計方法，具備由零件三維實體模型創建工程圖的能力。課程目標對畢業要求的支撐關系見表2.我院2016級“機制”專業共6個班級進行了教學實踐，裝配體主要選用了齒輪油泵和機用臺虎鉗，結課后進行了課程目標達成度評價，達成度均大于0.65，評價結果均為“達成”。機制1班38位學生的有關數據是：機械測繪平均得分為C=84.0（裝配示意圖平均得分為85.0，零件草圖平均得分為85.0，裝配圖平均得分為75.0），零件三維形體建模平均得分為L=83.1（二維草圖平均得分為75.0，典型零件建模平均得分為90.0，裝配體零件平均得分為85.0），裝配設計平均得分為Z=85.6（裝配建模平均得分為85.0，爆炸視圖平均得分為75.0），零件工程圖平均得分為G=75.9（圖形平均得分為80.0，標注平均得分為65.0），班級總平均成績為ZCJ=82.9.課程目標1達成度：D1=C/100=84.0/100=0.84課程目標2達成度：D2=（0.45L+0.10Z+0.10G）/100（0.45+0.10+0.10）=53.55/65=0.82課程總目標達成度：D=ZCJ/100=82.9/100=0.83
6結束語
機械測繪與先進成圖技術課程成功地將制圖測繪實訓與三維CAD軟件實訓這兩個原本相互獨立的實踐教學環節教學整合為了一個有機的設計過程，有利于培養學生的實際工程能力和創新能力，教學模式和考核方式的改革，提高了課堂教學效率，充分調動了學生學習的自主性和積極性，符合應用型高校培養創新型人才的目標，達到了教學改革的目的。由于課程只經歷了一個輪次的教學實踐，肯定還存在很多不足之處，還需要做堅持不懈的能力，使課程更加完善、成熟。
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