发布时间:2024-01-06 09:51:47
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇工程制图教学设计,期待它们能激发您的灵感。
【关键词】 机械制图;工程化视角;工程实践;教学设计;教学改革
社会对人才的需求是多层次的,工程实践中不仅需要研究与开发领域的科研型人才,更需要在一线从事制造、加工、运行、检验等与工程实践紧密结合的工程应用型人才。工程应用型人才不仅要具备扎实宽广的理论知识,还必须经受一定的工程实践训练,具有分析和解决实践中遇到的工程实际问题的能力。[1]
一、机械制图课程教学现状
机械制图是高校机械类专业必修的一门重要的专业技术基础课,既有系统理论又有较强较多的实践。在专业培养方案中,承上启下,培养学生的专业素质和工程素养,为后续有关课程的学习和今后工作打下基础。目前,机械制图教学中存在一些问题[2],阻碍着教学质量的提高。
1、课时少,内容多,知识点琐碎,教学单一
机械制图的主要内容以投影理论为基础,侧重形体表达。内容枯燥抽象,知识点琐碎且涉及面广,教师讲课方式为“教师讲,学生听”,单调无趣。
2、重理论轻实践
教学中强调课程体系的理论性与完整性,忽视培养学生的工程实际能力,实践与理论间缺乏过渡与衔接。
3、过度依赖计算机绘图软件
随着计算机图形学技术的发展,计算机辅助绘图成为近年高校教学的主流。这种教学模式忽视理论与实践教学,过分注重上机操作,使学生在缺乏理论基础的前提下进行操作绘图软件的大量练习,造成其“知其然而不知其所以然”,教学目标成了“培养简单的制图员”,而不是具有读图、绘图能力的工程型人才。
二、基于工程化视角的机械制图设计定位
机械制图课程的教学目标是培养和训练学生绘制和阅读工程图样的能力,是基本技能的培养和训练。基于工程化视角进行机械制图教学设计,要遵从工程教育(技能训练)的特定属性―实践性,改革传统教学模式,少理论讲解,多工程实践训练,强调以工程实践辅助理论知识掌握,基于工作过程与生产实际设计教学内容,培养实践能力较强的工程化应用型人才。
三、基于工程化视角的机械制图工程素质培养
基于工程化视角的机械制图教学设计,必须从以教师为中心向以学生为中心、从教师讲为主向学生练为主、教师从讲授型向指导型转变,因此,需对机械制图的课程体系进行改革,教学过程进行重新设计,探索具有工程实践特点的教学模式,提高教学质量。
1、理论部分教学设计
(1)根据教学内容,选择工程实物的合理形式辅助学生理解。在讲授投影基本理论时,利用实物模型或挂图授课;在讲授基本体时,请同学分组制作纸制模型;在讲授组合体、零件图、装配图时,利用三维造型软件制作的三维虚拟模型进行展示辅助教学;在讲授装配体、标准件、典型结构、典型产品时,通过动画与爆炸图模拟工程实际中的产品装拆、运动及功能。
(2)请学生携带分组制作的纸制模型,引导学生观察实物模型,同时组内同学协作进行投影实验,归纳、总结、掌握投影理论内容。将往届学生实训制作的实际零件带入课堂,分组下发,引导学生观察讨论实际零件的结构特点与绘图规律,帮助学生尽快建立空间想象能力与逻辑思维能力。
(3)选用企业在产零件,实现教学与生产的“零距离”衔接。将工厂实际零件以及相关生产资料带进课堂,采用引导观察、理论讲解、分组讨论、练习绘制等步骤,实现讲与练的无缝结合。学生在此过程中遇到的任何问题,均可以组内讨论、自行查阅或请教老师的方式解决。在教学过程中,结合使用生产实践、现场教学、多媒体课件虚拟演示、真实零件观察与测绘、分组讨论等多种教学设计,使学生不但掌握工程语言,同时接触实践工作,提高学习兴趣。
(4)在互联网+背景下,网络资源空前丰富,结合机械制图的精品课程资源、微课、云班课、慕课等网络资源,要求学生课前预习、课中讨论与互动,课后重点复习,加强理论教学。
2、实践部分的教学设计
(1)采用工程引导的方式,组织学生到制造企业参观实习,进行生产现场参观―专家讲座―生产线上正在加工的产品实物―产品实物的图样分析、讨论、阅读―表达方案分析―技术要求分析―工艺卡片阅读等过程,让学生尽量接近生产实际,培养读图及正确的零件表达能力。
(2)手工绘制零件图。依照所参观的制造企业的产品,分析此产品的工程图样(包括装配图和零件图),依照国家标准,要求学生在合适的图纸幅面上按比例绘制零件图,包括标注尺寸与公差,书写技术要求等,组内同学互相检查修改,最后提交。
(3)校外实践与专家讲座。组织学生到各类制造企业参观,了解各种加工方法的对应图纸,邀请校外专家到校开展专题讲座,开阔学生视野,激发学习热情。
(4)企业零部件三维绘制大赛。教学设计中,将三维造型贯穿整个教学过程。结合生产实际,根据产品的设计过程,扩展构形及表达内容的深度,将公差与配合、表面粗糙度、技术要求等内容,应用计算机绘图技术,进行零件综合表达的三维模型绘制,逐步培养学生的工程实践能力。
3、理实兼具的综合性教学设计―典型部件测绘
典型部件的测绘能锻炼学生的动手能力,增强其理论联系实际的能力,培养工程意识,提高工程素养。[3]
首先将学生分组,组内同学共同完成测绘任务。部件拆卸前,先观察实物、阅读参考指导书和查阅相关资料,了解部件的结构、性能和工作原理。拆卸过程中,边拆卸边徒手绘制装配示意图。在拆卸过程中,练习使用常用测量工具、拆卸工具,讨论体会常用工具的工作原理以及精度。部件的拆卸过程既能够提高学习兴趣、培养团队精神,又可以开阔学生视野、提高工程素质。
其次,部件的手工拆装测绘结束后,组内同学需要完成并提交如下作业:尺规绘图一份、计算机中进行的三维造型一份、由三维造型生成的二维工程图一份,装配图一份、爆炸图一份。在三维参数化造型软件中依次对部件中的各个零件进行三维建模、生成零件的二维工程图,进行零件的装配过程以及生成装配图。
最后,完善、补充所需提交的作业资料。典型部件的测绘实践中,涉及到的课程有公差配合、测量技术、拆卸与装配、参数化三维建模、二维造型、国家标准查阅、典型件的典型画法、工艺结构及安装顺序、尺寸标注、技术要求等等,在绘制的工程图样上,将涉及到的上述内容进行完善补充,最后提交给教师。在整个测绘过程中,学生的工程素养得到了极大的锻炼,一方面学习了与制图相关的若干课程的部分内容;另一方面,对实际的设计过程有了深入的体会,对徒手绘图的必要性与重要性有了新的认识。
四、结束语
机械制图是工程类专业重要的技术基础课程,因此,教学设计上必须要体现“工程化、应用型”的培养目标,与工程应用实践紧密结合,才能培养出合格的应用型技术人才。
基于工程化视角的机械制图教学设计,从工程应用的角度,进行理论与实践的教学设计,结合工程实践中典型的零件测绘,培养学生的空间想象能力和实践动手能力,强调现实世界的直接真实学习训练,通过获取直接经验学习理论知识,符合工程化视角下的工程应用型人才培养模式。
【参考文献】
[1] 陈静,耿向前,王鹤.机械制图精品课程中工程素质的培养[J].中国现代教育装备,2011(15)81-82.
[2] 黄燕钧.基于工程实践教育的机械制图课程改革研究[J].梧州学院学报,2015(6)79-84.
[3] 赵军,商跃进,张慧.机械制图测绘课程教学改革与卓越工程师能力培养[J].中国农机化学报,2016(1)277-281.
“工欲善其事,必先利其器。”我们已经有了CAD这个功能强大的利器,关键是怎样物尽其用,发挥其 “辅助设计”这一功能,为社会培养出符合要求的创新型人才。
一、课程构想
整合制图与CAD是将这两门课程教学内容解构后,围绕激发学生学习积极性和主动性、培养学生创造性思维能力以及勇于探究和团结协作精神为目标重新设计教学,学生的学习活动以“问题”为中心,通过“发现问题―解决问题”来实现知识的意义建构。与整合前相比,整合后教学内容有增有减,一些深奥、实际应用较少的理论被删除,增加了工业设计和数字化生产知识,面向工程实际,突出设计理念,因而新课程以工程制图与计算机辅助设计命名。初步设想从以下几方面组织、设计课程:
1.教学内容
(1)将传统制图教学内容“从平面切入,二维向三维过渡”,改为“以三维为核心”,从三维开始。教学内容的表述、展示尽可能简单明了、重点突出,以思维导图取代部分文字,使学生易于接受。
(2)增加产品创新设计和数字化加工内容,理论联系实际,使学生将所学知识应用于实际。
2.开展学习实践活动
增加与课程相关的学习实践活动,培养学生的解决问题能力和创新设计能力。
3.CAD软件在教学中的应用
在新课程教学过程中,学生借助CAD的建模和投影功能探究绘图和读图时遇到的疑难问题,从而使得CAD在教学中的作用更丰富,不仅是绘图工具,还是设计工具、认知工具。
4.创建数字化教学资源
以计算机虚拟模型库代替实物模型,创建专题学习网站,为学生自主探究学习、协作学习提供平台。
三、新课程设计
1.选择合适的CAD软件
作为教学不可缺少的利器,合适的CAD软件至关重要。综合学生认知水平、教学实际条件以及社会效应等因素,可选择 AutoCAD、CAXA、SolidWorks等CAD软件。本文以AutoCAD为例设计新课程教学。
2.教学内容设计
(1)以三维为核心。技工学校学生年龄普遍在十五六岁,由于种种原因,入学分数不高。学生在学习时,思维尚停留在感性认识阶段,缺乏抽象思维能力;由于与实际接触较少,大脑中没有储备丰富的表象,因而也谈不上图感,学习时自然感到抽象、深奥。长期以来,传统的制图教育由于受到技术手段的限制,不得不放弃用直观感强的立体图来表达产品,设计时学生首先在头脑中想象出物体的立体形状,然后再用正投影法把该立体绘制成二维工程图。由此可见,以二维为核心的制图教学模式,使原本直观的立体抽象化了,不符合认知规律,学生绘图和识图始终处于一个抽象思维环境中,无形增加了学习负担,抑制了学生空间想象能力和创新思维能力的发展。因此,新课程教学内容以三维实体造型为核心的,目的是让学生在三维空间中直接认知和感知,轻松学习,将更多精力放在创造性设计上。
教材章节按照“三维二维三维”顺序呈现,符合形象思维到抽象思维的认知特点,能激发学生的学习热情。教材中,前面的三维为下一步学习三视图奠定基础,后面的三维以培养学生的创新设计能力为目的,将所学知识外化,使学生学会应用所学知识解决实际问题。各章节相关内容如表1所示。
(2)加强学科之间横向联系。第五章以数字化加工为主题,向学生介绍CAD与数字化生产加工之间的关系。条件允许的话,教学环境可不限于教室、机房,教师应带领学生亲身接触生产实践第一线,如参观实习工厂数控生产车间或到企业学习、了解数字化加工流程,使学生理论联系实际,获得感性认识。
(3)教学内容展示形式。根据奥苏贝尔理论,当学生把教学内容与自己的认知结构联系起来时,便产生了有意义的学习。思维导图作为一种教学策略在新课程中加以运用,能开发学生思维、提高学生认知水平,促进学生有意义的学习。新课程以思维导图的方式直观地呈现各知识点之间的联系,将主要概念关键词通过图形、颜色、连线与次级概念词组构建一个可视化的思维网络,充分刺激学生的视觉感官,调动他们左、右脑共同参与,激发想象力和创造力,使学习过程变得更自然、更主动、更快捷,知识保持更持久。例如,新课程教材中“本书导航”“本章导读”采用思维导图分层级梳理概念,提示知识重点,帮助学生从整体上了解、把握本单元的重要概念或知识体系。同样,教师备课、学生做笔记、复结、方案设计等,都可以思维导图形式表达。
此外,教学内容的文字描述尽量轻松活泼,多用比喻、甚至夸张(只要不脱离科学)的手法,教材内容遵循从简单向复杂变化。例如, CAD操作部分,分为“基础应用”和“扩展提高”,并举一反三,引导学生深入理解和掌握相关知识技能。 教材中还设有“温馨提示”,告诉学生一些技巧和经验。在每章末设有“疑难及常见问题”,解答学生学习过程中遇到的一些困惑。
3.学习活动设计
新课程增加了与所学知识相关的学习实践活动,旨在调动学生的学习积极性,培养学生探究学习能力、协作学习能力以及发现问题、解决问题的能力。部分学习活动设计如表2所示。
表2 课程活动设计
章标题 课程活动及其开展形式 活动目的
绪论 CAD软件研究报告搜集资料
(图书、报刊杂志、网络等),了解目前市场上主流CAD软件种类,比较其优缺点、应用场合;分析除AutoCAD外还有哪些CAD软件适合本课程教学要求 1.了解常见CAD软件,认识各自优势及应用场合
2.学会探究学习方法
组合体及三维实体造型 组合体创意设计
建立协作小组,以小组为单位,设计组合体(生活用品、工业产品、建筑物或其他),要求完成后提交作品(3D模型及平面图)。各小组选派一名代表汇报演示(PPT),其他小组评价 1.学会应用所学知识解决问题
2.培养创新设计能力和协作学习能力
曲面造型及工业产品设计 产品创新设计
以工业产品创新设计为目的,各协作学习小组提出设计任务,确定设计方案,并将任务划分成若干子任务分配给小组成员;小组成员在计算机网络环境下协同完成任务 1.学会复杂形体的创建方法
2.学会协同工作,进一步提高创造性思维能力
4.创建教学资源
(1)虚拟模型库。传统制图教学模型主要为木质、塑胶等材料,数量有限,不易携带,反复使用易损坏。新课程倡导学生自主探究学习,这就意味着需要大量可重复使用、方便易行的模型,显然传统实物模型远远不能满足这一要求。为解决这个难题,新课程利用计算机虚拟现实技术创建了虚拟模型库,不仅提供了大量栩栩如生的虚拟模型,而且还提供了模型的三视图形成交互式动画,为学生自主探究学习提供了良好的学习环境,学生可以通过校园网随心所欲地在“库”中畅游,获取所需知识。
(2)专题学习网站。配合新课程创建的专题学习网站是学生自主探究学习、协作学习以及展示作品的平台。数字化生产不仅需要学生掌握先进的操作技术,同时也要求学生具有在先进技术下协同工作的能力。在课程实践活动中,学生以小组合作形式共同完成设计任务,小组成员通过专题网站沟通、协商,听取他人意见,同时也提出自己的观点,并将小组成果上传至专题网站。
化工工程制图教学是针对机械制图、化工行业制图相关要求的基础上,对学生进行制图技术的教学,使学生能够通过绘图软件的利用,掌握化工工程制图的技巧。将化工工程制图运用于课程设计,主要是以下几点原因导致:一方面,以往教师在进行化工工程制图教学时,主要是以理论教学为主,实践操作为辅的形式开展教学,这样的教学模式不仅不利于学生自主探究能力的培养,同时也对课程设计效率造成了一定的影响。另一方面,化工工程制图的课程多设置在大一阶段,但是课程设计却与其相差很长一段时间,这也导致课程之间的脱节,使得学生无法将化工工程制图的基础知识运用于实践。基于此,为了改善现教学现状,学校必须要对教学进行改革,意识到化工工程制图教学中存在的不足,将其与课程设计全面结合,让学生将所学到的理论知识很好地运用于实践,以此不断提升学生的专业水平。
二、化工工程制图教学在课程设计中的运用
(一)在教学内容方面
为了培养社会所需要的高素质人才,在开展化工工程制图教学时,也要将其作为主要目标,基于实践型人才的培养,研究化工工程制图教学机制,同时与化工工程制图教材、课件等内容进行结合,制定与实践型人才培养相适应的教学机制[1]。在教学的过程中要对生产实践加以重视,选择教学内容时,应选择最能体现生产实际的题目,带领学生进行实践研究,将化工工程制图的基础理论与实践紧密结合,以此调动学生学习的积极性,并培养空间想象能力与工程制图观念。此外,在教学内容的设置上,要重视实践教学,着重培养学生的空间想象能力和创新思维,掌握化工工程制图中AutoCAD的运用,通过数字化的学习方式提升化工工程制图水平。
教师在实际教学过程中,要与市场对于人才的需求相结合,对传统的课程设计进行创新,提升化工工程制图教学效率。一方面,要对教学内容进行合理的设计,在教学中体现化工工程制图优势,例如教师可以在教学的过程中重点讲解化工机械中的零部件、装配图、连接件和化工设备图的特点,并在行业标准的基础上实现化工工程制图教学[2]。另一方面,要在理论教学的基础上,提升实践教学比重,重视理论与实践的结合,例如教师在开展手工绘图相关内容教学时,如果只是单一的讲解原理,那么学生学到的只是“纸上谈兵”而已,相反,教师只有将理论付诸于实践,才能使学生真正对知识加以理解,并真正掌握手工绘图的技巧,为之后化工绘图技术的提升奠定扎实的基础。
(二)在教学模式方面
1.实现化工工程制图与计算机的结合。在对教学模式进行创新的过程中,可以结合化工工程制图教学内容的不同,确定与之相适应的教学模式[3]。例如,教师先在实际的工程中选择具有代表性的内容,作为学生本节课的学习目标,以此调动学生学习的积极性。随后教师为学生布置相应的学习任务,让学生结合自己所学习的知识对问题进行解答,再对知识进行解释,通过实际的练习培养对问题举一反三的能力。通过这样的方式锻炼学生的创新性思维,在动脑思考问题解决方案的同时,也能够辅以动手操作,将理论落于实处,同时提升了理论与实践的能力。最后,教师再带领学生进行总结,对本节课中所学习的知识进行整理,了解问题解决所需要的方法、需要注意的事项,并全面加深对知识的理解。
再如,教师也可以利用电子白板的方式,对画图的步骤进行示范,让学生了解手工绘图中所需要掌握的知识与技巧,比如在画五棱柱时,要先确定定位轴线,之后再画上下两底面的三视图,随后将棱线补全。这样一来,师生之间既可以实现良好的互动,同时也加强了学生的实践操作能力,进一步提升了空间想象的能力,通过AutoCAD的运用,也可以加强学生对计算机的熟练程度,进而提升学生动手操作的水平。
2.加强教学实践。化工工程制图教学体现了极强的理论与实践性,若教师只是重视理论教学,那么便会出现理论与实践脱节的现象,影响化工工程制图教学质量。为此,教师可以通过加强教学实践的方式,实现化工工程制图教学在课程设计中的运用。例如,教师在开展教学时,带领学生到工厂参观,通过不同的实物模型实现教学实践。在课程教学时逐渐将一些绘图规范与要求向学生进行渗透,掌握流程图、装配图以及零件图的绘制方法。针对一些较为繁琐的塔器以及热交换器等设施,运用语言表达的方式表述模型的演示效果具有一定的困难性,可以借助一些计算机软件,例如AutoCAD等进行演示,CAD可以快速绘制作图者所需要的化工工程制图样式,且可以进行编辑,在教学中加以运用可以提升学生的化工工程制图绘图水平。将课程设计与化工工程制图进行结合,全面提升学生的空间想象力与思维能力,教师通过对学生的引导,为学生提供一个多样化的学习环境,从而真正培养自身的创新能力与绘图水平。
[关键词]食品工程;CAD;制图;毕业设计
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)04-0061-02
工程图样在工业生产中起着表达和交流技术思想的作用,它被认为是工程界的技术语言。[1]传统的工程制图以手工画图为主,现在以CAD软件画图为主。CAD软件画图具有精确度高、速度快、整洁易读等特点。
食品工程CAD制图是我校食品科学与工程、食品质量与安全、食品营养与检验教育专业的一门专业基础课,也是一门实践性很强的课程。通过学习本课程,学生能熟练掌握计算机绘图技术,掌握粮油食品工业工程图的内容、画法及一般性的规定,了解建筑制图的基本知识,并能够利用计算机绘制各类工艺图,能适应粮油食品工程的设计、施工等方面的技术要求,为今后进入实际工作打下良好的基础。由于本课程的选课对象为大三学生,他们接下来要面临大四的毕业设计问题,所以食品工程CAD制图学习对于他们的毕业设计来说具有重要的意义。
一、学生在毕业设计中存在的问题
(一)计算机绘图能力不强
从学生毕业设计图纸情况看,大部分学生采用的是AutoCAD绘图软件,但大部分学生对软件基本功能的使用不熟练,对一些新功能不够了解,这致使学生的绘图效率低下,图纸中的错误多。从学生图纸中反映出来的问题主要有以下几个方面。
1.图层设置不合理,表现在图层设置混乱、随意,这导致后期图纸修改不方便;2.样式设置不规范,表现在样式设置方法不合理,设置类型随意;3.绘图方法不合理,不会利用高效的绘图指令,导致绘图效率较低。
以上问题导致图纸出现后期修改不方便,无法批量修改等问题,修改效率比画图更低。
(二)图纸中尺寸标注不规范
尺寸标注是工程制图中的重点,也是难点。从毕业设计图纸看,标注方面学生反映出来的问题主要有以下几方面。
1.标注不完全,表现在该标注的尺寸没有标注;2.标注不规范,表现在标注样式不规范,标注字体、大小、线型、颜色等随意、混乱,视觉效果差;3.标注方法不合理,表现在不会建立和利用合理的标注样式,导致标注效率低下,修改不方便。
(三)形体投影分析不认真
在毕业设计中,部分学生存在一种错误的思想,即认为设计计算做好了,画图是很简单的事情。具体表现在:一是对形体分析不认真,绘制不正确;二是直接借鉴专业书籍或他人图纸中的图形,导致相同设备和建筑的表达形式不同,绘制错误或不合适。
(四)绘图国家标准不熟悉
图纸的规范与否决定了设计者是否能把自己的设计思想和设计理念向他人有效传达。而制图标准对设计思想和设计理念的有效传达起着重要的作用。由于制图课程是在大二上学期开设的,到大四毕业时,有关制图的知识学生已经不清了。加之中间课程设计中教师没有对国家标准要求做过多要求,这导致学生最后很难画出一套完全合乎国家标准的图纸。毕业设计中学生反映出来的问题不是大问题,但综合起来会影响到图样的质量和信息的传达。工程图样是工程界的技术语言,不遵守国家标准的工程图样会影响工程技术人员的沟通和交流。
二、针对上述问题的教学改革方法
(一)增强学生的计算机绘图能力
食品工程CAD制图是一门实践性很强的课程。计算机绘图具有高效性、简洁性、一致性等特点,现在计算机绘图基本取代了传统的手工绘图。因此,只有经过扎实的绘图练习,才能有效地提高学生自身的绘图能力。可以通过以下措施来提高学生的计算机绘图能力。
1.增加上机实践的学时安排。通过增加上机实践学时,多给学生实践的机会,让学生在实践中提高自己。上机实践,能使学生将在课堂上学到的知识及时消化。同时,可以布置能力提高练习题,供学有余力和兴趣更大的学生课下进一步进行练习。
2.加强上机过程中的指导。在上机实践过程中,应多鼓励学生通过自己的实践来掌握所学内容,而不是机械地按照教师的方法来进行绘制。在基本图形绘制练习中,对同一图形,在学生完成画图后,教师可以提供参考画法,同时让不同画法的学生进行演示直播,最后学生讨论各种画法的优劣,并从中选择更高效或更适合自己的画法。
3.灵活安排上课方式。对于上机指导性比较强的理论课程,除了采用动画、视频、实例操作等灵活多变的授课方式,要求学生认真听讲,做好笔记外,还应实行以“学生为主,教师为辅”的理念。理论课允许有条件的学生上课带笔记本电脑,教师讲到相关操作或实例时,可以当堂进行实践。
(二)强调国家标准的作用
国家标准在图幅、文字、标注、符号、图线等方面都做了详尽的描述。教师在软件讲解过程中,比如绘图环境的设置、尺寸标注、图线设置等方面应结合国家标准进行讲解,让学生掌握国家标准,然后再通过上机实践、课下练习等环节加深其对国家标准的理解和掌握。
良好的绘图习惯对学生将来的绘图具有重要的作用。教师在平时的讲课过程中,应该重视国家标准的地位,让学生认识到国家标准的重要性,不断加深和强化国家标准的应用,让学生养成良好的绘图习惯。
(三)注意形体投影分析的正确性
基本形体投影知识学生在工程制图相关课程中已经学习过,但是学生在设计过程中没有认识到其重要性,或者是为了赶进度而忽略了对其进行认真的分析。[2]针对这种情况,教师首先要在平时的教学中,让学生认识到形体投影的重要性。其次,在平时的作图训练中,教师不但要要求学生进行原图的抄绘,也要要求学生根据食品工程CAD制图的特点,以建筑或设备作为训练目标,增加练习的目标性和专业性。在教学过程中,教师要引导学生进行逻辑思维和形象思维的有机结合,提高学生的主观能动性,注重其创新能力的培养。在教学过程中,教师应利用3D工具进行演示,使学生对图形有更直观的认识,这有助于学生对投影图形的正确绘制。利用三维CAD辅助教学[3],可以使学生对图形的了解更加清晰透彻,这是传统板书替代不了的。
(四)通过多种措施提高学生对课程的兴趣
兴趣是最好的老师。如果学生对课程有兴趣,自然就会花更多的时间和精力去学习。因此,通过多种途径提高学生的学习兴趣,让学生发挥自己的主观能动性是关键。学生兴趣的提高和主观能动性的调动,需要从课内和课外两个方面下功夫。
1.通过多种教学手段来提高学生的兴趣和积极性。目前,课堂教学已经由传统的板书教学发展到目前的多媒体教学,但单纯的多媒体教学已经满足不了当前的课堂教学的需求。除了边讲边操作的实践教学法外,还可以采用动画教学法。动画教学是当前发展起来的一种动态教学方法,已经在课堂教学中实施多年,且得到了良好的教学效果。[4]另外,可以利用CAD软件的三维功能,利用三维动态建模进行辅助教学。[5]通过动画和三维教学不但可以直观、动态地演示操作过程,而且能激发学生的学习热情,缓解学生的疲劳情绪,提高教学质量和教学效果。
2.采用分段检验的方法,加强和巩固学生的知识。CAD食品工程制图是一门实践性很强的课程,学生只有通过扎实的绘图练习,才能真正掌握知识。因此,在平时授课过程中,教师应注意绘图技巧的讲解,并辅以课堂和课下作业的不间断练习对学生进行分段式的检验。不间断的练习一方面可以巩固学生学习的知识,不至于将来到应用时出现眼高手低的情况;另一方面,教师也可以通过这及时发现学生绘图中的问题,并进行纠正和总结,不至于让学生养成错误的或不恰的绘图习惯。
三、结语
随着我国加入《华盛顿协议》,我国工程教育成果将得到其他成员国的认可。通过认证专业的毕业生在相关国家申请工程师认证时,将享有与本国毕业生同等的待遇。我院的食品科学与工程专业已经通过工程教育认证,食品工程CAD制图作为该专业的主要课程之一,对于学生而言具有重要的作用。学生只有具有良好的绘图基础,才能做好毕业设计,才能为将来的进一步发展打下坚实的基础。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 杨裕根,诸世敏.现代工程图学(第3版)[M].北京:北京邮电大学出版社,2008.
[2] 张捷,李占群.从毕业设计看工程制图教学中存在的问题[J]. 新课程研究(中旬刊),2012(6):111-112.
[3] 张淑艳,雷光明,成彬,张青.三维CAD辅助工程制图教学的方法[J].图学学报,2014(3):464-468.
关键词:工程制图;毕业设计;教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)17-0111-02
毕业设计是本科教学工作非常重要的一个环节,是学生在校期间将四年所学理论知识与生产实际相结合的一次大型综合性的实训。毕业设计质量的好坏,不仅直接反映出学生综合专业素养的高低,还可反馈出整个教学过程中,各先行课程的教学质量及存在的问题。笔者根据这几年指导土木工程专业及工程管理专业学生毕业设计的情况,发现在毕业设计过程中存在几个问题,尚需在今后的工程制图教学工作中加以重视并解决。
一、毕业设计过程中反映出的问题
1.制图国家标准掌握不扎实
对于土木工程专业学生来说,工程图的绘制贯穿毕业设计的整个过程,是学生把自己的设计思想和设计理念向他人表达和交流的重要工具。图纸质量的高低,直接反映着设计水平的优劣及绘图质量的好坏。通过学生递交上来的图纸,发现部分学生对制图国家标准掌握不扎实。例如指北针、定位轴线、详图及索引符号直径大小绘制不规范;剖切符号绘制位置及投影方向表达错误;标高符号绘制随意;图名和比例的书写字号不当,等等。虽然这些问题在图纸上都是小瑕疵,但图纸是“工程技术界的共同语言”,工程技术人员绘制图纸都必须遵守制图国家标准。
2.形体投影绘制正确率较低
由于土木工程专业毕业设计图纸绘制量大,一些学生为了追赶设计进度,就不再认真分析形体投影关系,推敲形体投影细节,而是找来专业课绘制过的图纸或他人的图纸进行仿绘。由于各建筑的使用功能和形式不同,这就导致学生生搬硬套绘制出的图纸漏洞百出;或是一些学生本身就对图纸的绘制不够重视,认为建筑的设计计算做好了,设计就做好了,而图纸的绘制只是无足轻重的一步,也不会对工程建设产生大的问题。这种麻痹思想导致设计计算和图纸绘制质量不对称,从而降低了毕业设计的整体质量。
3.计算机绘图操作能力有限
在唐山学院(以下简称“我院”)学生毕业设计提交上的图纸中,有一半甚至超过一半是用AutoCAD软件或建筑设计专业软件PKPM、天正建筑进行绘制的。从图纸绘制过程中直接反映出的问题是:对软件的使用不够熟练,对软件的一些功能不甚了解,致使绘图效率低、图纸错误多。如有的学生在图纸需要修改时,才发现没有设置图层,这样,图纸的修改大大延误了设计时间。有的学生在尺寸标注时,对标准样式设置不够理解,致使样式设置和制图标准不统一,甚至反复修改图纸标注样式,却不得要领、收效甚微。
4.施工图识读能力薄弱
在对我院工程管理专业学生毕业设计的调查中发现,有些学生的工程图识读能力薄弱。工程管理专业学生的毕业设计任务,主要是建筑施工图预算和工程量清单及招标控制价,其对学生图纸识读能力提出很高要求。但是在设计过程中,有些学生在此环节常遇阻力,尤其是对复杂基础图的识读,更是力不从心。
二、问题产生的原因及解决办法
针对上述存在的问题,笔者对任课教师和学生做了大量的调研工作。除学生在最后一学期面临找工作的压力,不免在设计上分心,造成设计质量降低的原因外,教师在课堂教学中的疏漏引起的问题,也是需要重视的。
1.强调制图国家标准的作用
由于大一学生刚刚开始接触绘图,对制图国家标准在设计中的作用尚不明确,所以对其不够重视。这就需要教师在教学过程中不断强调其地位、深化其影响,让学生通过绘制一定量的图纸,在记忆和实践中逐渐熟悉制图标准,养成良好的绘图习惯。工程制图这门课实践性很强,一般院校将其其考核方式都设置为考查。即使这样,教师也可以对制图国家标准这部分内容,采用平时测验的形式进行考查,来强化学生对这部分知识的掌握。制图教师具有丰富的专业知识面是十分重要的。及时实用的专业知识穿课堂,能使工程制图课程讲授得更生动,提升学生对专业的兴趣,更能使学生从专业的角度感受到绘图的重要性。
2.强化形体投影分析训练
图纸的特点就是图形信息量大而少文字。因此建筑形体投影图绘制的正确与否,决定了设计图纸质量的高低。而学生往往在这方面存在较多问题。如何才能提高建筑投影图绘制的正确率,笔者认为首先要学生改变旧有的、博闻强记的认知方式,倡导探索式学习方式,将形象思维与逻辑思维有机结合,提高学生自身的分析和解决问题的能力。其次,教师在平时习题训练时,就应根据工程制图的特点,选择建筑形体及构件作为练习的目标,加强专项训练的针对性和专业性。在绘图的选择上,不但有图纸的原图抄绘,更应加强图形的补绘、改绘训练并作为强化训练的重点。这样,可以通过提高绘图训练的难度,使学生对图形信息进行提炼并进行更深层次的思考,让其通过在提出问题并解决问题的过程中开拓创新的灵感,以增强形象思维,锻炼其空间分析问题和解决问题的能力,使其在学习的过程中不仅增长知识,更促使其综合能力得到提高。探究式的学习方式,不仅利于学生对知识的牢固掌握,更利于学生创新能力的培养。
3.着力培养计算机绘图能力
由于工程制图教学改革,大量删减了课程的学时数,教学内容变化却不大,这使得教师不得不删减实践环节,减少上机操作的实训。实践性环节的减少,直接导致了学生计算机操作能力的下降。鉴于此,教师应该始终把培养学生的工程素质问题放在首位,重视学生计算机绘图能力的培养,使其得到大的提升,激发学生主动获取知识的意愿。
由于建筑制图国家标准对图纸的图幅、图框、图线、尺寸标注、各种符号等都做了详细的规范,教师在计算机绘图讲解中应相应地对AutoCAD软件的初始环境的设置做针对性的说明。在教学中,对制图国家标准和相应的绘图命令、图形界限及图框、图层、尺寸标注等的设置穿插讲述,会使学生便于理解和掌握,其教学效果也较为显著。而计算机绘图剩余内容的讲解,则可以通过教师示范或重点提示和引导的方式来完成。为使学生能更有效地利用上机时间尽快地掌握计算机绘图基本操作,教师应该要求学生课前准备好徒手绘上机作业,使他们对计算机作图思路有所了解。这样,既能让学生掌握工程制图的知识点,又能使他们的上机效率得到提高。
4.重视图纸识读能力的培养
目前有相当一部分学生认为,“只要学好计算机绘图就行了,手绘、识图在工程制图中并不是重要的”。其实,通过往届毕业生和用人单位的反馈,识图能力是学生最应具备的基本素质。但是,由于工程施工图的绘图规则多、图纸多、尺寸标注多、构造要求多,使得不少学生对阅读施工图感到困难重重而无所适从。虽然工程的各施工图设计时,涉及较多专业规范,但即使对这些规范知之甚少,也不会对读懂施工图产生影响,识图者因此不必对设计依据的应用追根溯源。教师在教学过程中,为了能够提高学生识图能力,不但可以加大此方面的训练,还可以采取质疑的方式,督促学生为此多投入精力,为日后的实践工作积累知识。
图纸设计质量的高低,并不是哪一门课程学好就能完全解决的,后续各专业课的学习和专业知识的积累十分重要。只有以丰富的知识储备做后盾,整合好各专业方面的知识和能力,厚积薄发,才能大幅度地提高毕业设计的水平。
参考文献:
[1]侯卫等.基于应用能力培养的土木工程制图课程教学研究[J].高等建筑教育,2010,(1).
[2]杨建林.土木工程专业建筑结构施工图学法初探[J].中国建设教育,2008,(8).