荣获2011年度广东省职协优秀科研成果 二等奖
基于工学结合的机械制图课程教学设计 (节选)
彭雪芳
摘要: 机械制图课程主要分为绘图技能和识图技能的培养。理论教学内容
打破原有的学科体系,完全围绕上述两大模块进行教学,依据职业技能需
要构建教学框架,以任务驱动的方式实现技能教学,根据各工作阶段的相
关教学内容设计学习情境,学生直接到生产实习车间进行围绕机械制图学
习内容的一系列教学活动,实现工学结合。最后建立与技能相应的考核指
标。
关键词:工学结合 能力本位课程模式 学习情境
随着中等职业教育改革的深入发展,为使职业教育能够适应新时代人才培养的步伐,改革传统职业教育的教学模式已是必然。机械制图教学面临着既要减少学时,还要提高教学质量,培养新型人才是机械制图教学改革方面的难题。
一、机械制图在人才培养中占有重要的地位和作用
机械制图是机械类专业的主要基础课,担负着培养学生空间想象能力、绘制和阅读机械工程图样能力的重要任务。工程图样被喻为工程界的技术语言,在机械类人才培养中起着极其重要的作用。
二、机械制图课程传统教学设计的利弊
目前新的科学技术不断涌现,学科之间的渗透、交叉发展越来越明显,社会对人才知识结构的要求更加全面,对专业技术的要求也不是单一的、狭窄的,而是多学科的、宽广的,因此增加新的内容已是必然的趋势。目前技工学校课程体系通常采用“三段式”课程模式,即课程体系基本结构分为基础课、专业基础课、专业课三段。机械制图课程属于专业基础课,这种课程模式在教学上主要讲求循序渐进,学时安排集中,对于知识的传授很有益,但学科中心的倾向明显,联系实际不够,学生灵活、综合运用知识的能力不足,在工作岗位上难以解决实际问题,易造成理论与实践脱节;而在技能培训方面,没有形成完整的技能培训体系,多数学生动手能力不强。因此机械制图课程改革采取工学结合的教学模式,以学生为主体,以职业为导向,充分利用校内外不同的教育环境和资源,把课堂教学和直接获取实际经验的工作有机结合,扩大学生参与和受益面,有助于学生的职业选择。
三、机械制图课程工学结合教学设计
(一)工作过程导向式课程模式
工作过程导向式课程模式在其主导思想、课程目标、课程结构体系方面有着自身特点:①以“培养综合能力和发展潜能”为主导思想;课程内容要反映某一职业的显著特性,即所有与此项职业相关的因素都要作为可选内容考虑;②以促进个人发展为主的课程目标,工作过程导向式的教学过程是学生自主构建和教师价值引导相统一的循环过程;③以“任务”组合为特点的课程体系。
机械制图课程主要分为绘图技能和识图技能的培养。理论教学内容打破原有的学科体系,完全围绕上述两大模块进行教学,依据职业技能需要构建教学框架,以任务驱动的方式实现技能教学,根据各工作阶段的相关教学内容设计学习情境,学生直接到生产实习车间进行围绕机械制图学习内容的一系列教学活动,实现工学结合。最后建立与技能相应的考核指标。
(二) 依据职业技能需要构建教学框架
如表1所示,为通过培养学生的空间想象力、进而培养其识图技能和绘图技能,将机械制图技能分为绘图技能和识图技能两大模块。其中绘图技能模块中的画草图具有不受场地限制、作图迅速的特点,是表达构思、草拟方案、现场记录等环节的必需技能;尺规作图是熟悉制图过程的重要手段;计算机绘图是现代机械设计绘图的必要技能。
表1 依据机械专业职业技能需要构建的教学框架
技能模块构建 | 学习内容 | 对应教学技能 | |
机械制图技能 | 绘图技能 | 画草图 | 制图工具的使用;制图标准规定;专业制图的步骤、要领 |
尺规作图 | |||
计算机绘图 | 掌握基本的绘图指令 | ||
识图技能 | 读零件图 | 读零件图的方法;、读装配图的方法。 | |
读装配图 |
(三)以任务驱动的方式实现技能教学
在实际工作中,机械制造设计包括设计准备、方案设计、图纸设计、设计实施4个阶段。由于各阶段的工作内容不同,从而对图纸及其内容也提出了不同的要求,具体如表2所示。为让学生明确不同工作阶段需要掌握的知识点,可以根据表2进行构建学习情境。
表2 以任务驱动的方式在不同工作阶段实现技能教学
任务顺序 | 任务名称 | 任务要求 | 完成任务需要 掌握的技能 |
1 | 平面图形的绘制 (例:起重钩的绘制) | 学会分析平面图形,并会绘制。 | 制图的基本规定,绘图工具的使用,尺寸标注,基本作图方法 |
2 | 简单形体三视图的绘制 (例:三棱柱的三视图) | 基本体的三视图的绘制 | 投影的基本知识;基本体的尺寸标注等 |
3 | 轴测图的绘制 | 正等测、斜二测图的绘制 | 轴测图的基本知识 |
4 | 组合体的测绘 | 组合体视图的画法、尺寸标注 | 组合体的组合形式,组合体的轴测图绘制 |
5 | 机件的表达 (例:台阶轴的表达) | 了解图样的一些基本表示法 | 视图、剖视图、断面图的画法 |
6 | 轴系装配图的画法 (例:齿轮轴上装有轴承) | 掌握一些常用件的表示法 | 标准件的表示法、部件的表方法 |
7 | 零件的测绘 (例:台阶轴的测绘) | 正确表达零件的结构形状 | 零件图的尺寸标注 |
8 | 读零件图 (例:读阀杆零件图) | 掌握读零件图的方法及零件图的技术要求 | 极限与配合,形位公差、表面粗糙度 |
9 | 读装配图 (例:读千斤顶装配图) | 掌握装配图的基本知识,读装配图的方法 | 装配图的尺寸标注、装配图的基本知识 |
(四)构建工作任务学习情境
根据上述各个工作阶段的相关教学内容设计学习情境。
情境1:提供常用的模型(如起重钩)及其平面图形的图纸,让学生认识、抄画,以满足学生徒手作图、尺规作图、计算机绘图等技能训练。
情境2:提供一些基本体,如圆柱、四棱柱、六棱柱等,分发给学生进行测量、画三视图,使其掌握正投影的原理及尺寸标注的知识。
情境3:将学生在情境2中完成的基本体的三视图和发放的基本体再结合在一起,让学生画基本体的轴测图,使学生掌握轴测图的基本知识。
情境4:将在情境2中发放给学生的基本体分别取2个叠加构成组合体,指导学生画出三视图,最后还可以绘出组合体的轴测图。通过这一情境,使学生加强画轴测图的技能,还更好地帮助学生建立空间想像力。
情境5:展示一些常用件,如螺母、螺栓、齿轮等,让学生作其表达法,使学生熟悉常用标准件的表示法。
情境6:把机加工车间实习中加工的台阶轴作为参照,让学生分析几种表达方案,找出哪种方案表达最佳,使学生了解图样的基本表示法,掌握正确表达零件的结构形状、掌握读零件图的方法及零件图的技术要求。
情境7:拆卸一些机械上常用的工具如台虎钳、千斤顶,让学生识读装配图,使学生掌握装配图的基本知识及读装配图的方法。
通过构建以上7个学习情境(也可根据学生掌握的程度增加学习情境),使学生掌握的技能涵盖了全部要求,由易到难,循序渐进,以“必需、够用”为原则,既体现了专业技能的培养,也培养了学生职业能力,真正融“教学做”于一体。
(五)结合工作岗位进行综合实践活动
学生直接到生产实习车间进行围绕机械制图学习内容的一系列教学活动,实现工学结合,达到掌握机械制图重要技能的目的。
设以一台阶轴的加工过程为线索贯穿整个学习过程。可将学生分为5人一个小组。样品台阶轴分发到每个小组,分以下6个步骤进行。
第一步:画出样品的轴测图。通过这一过程让学生掌握轴测图的绘制,了解正等测和斜二测的区别,帮助学生建立空间思维。
第二步:确定台阶轴的零件图应采取哪种表达方案。这一步要求学生对机件的表达有更深刻的理解。老师对学生提出的表达方案及时给予指导,引导学生找出正确的方案。
第三步;进行零件草图的绘制和测绘。使学生掌握零件图的合理标注原则,并且尺寸标注要符合加工工艺。还需要根据工艺要求标注技术要求。
第四步:尺规作图。将草图转为尺规作图,锻炼学生的基本绘图能力。
第五步:计算机绘图。利用计算机绘制零件图,使学生进一步熟悉计算机绘图的基本指令。
第六步:根据零件图加工零件。在这个过程中及时发现尺寸有无漏标及标注的合理性。
通过以上六步,使学生真正了解工作过程中所需掌握的机械制图的重要技能,实现工学结合的教学设计。
四、实施效果
(1)改变了以往“教师讲,学生听”被动的教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。例如表2中第一个任务平面图形的绘制,目的是培养学生的绘图技能。起重钩的正确绘制,需要学生重点掌握圆弧连接这一难点内容,老师可以先把这个要求抛给学生,使其有的放矢,从而真正掌握第一章制图的基本规定及有关作平面图形的基本知识。
(2)压缩了学时,提高了效率,完善了学生的知识结构,拓宽了专业知识,增强了学生的动手能力,有利于缩短学习与工作的距离,使学生提高了学习兴趣。以往课程中关于立体表面上的点、线、面的投影分析是学生很难理解的,而通过这种课程设计巧妙地将这一内容贯穿进去,学生完成了轴测图的绘制时,已经能够很好地理解这一内容。