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工程制图测绘实训专周教学改革研究

摘要:本文针对工程制图测绘实训专周进行了教学改革,以培养学生工程素质和创新设计能力为目标,改革了制图测绘实训的主要内容、教学设计和考核方式,以安全阀的测绘为例详细说明了测绘实训实施过程,可为新工科类似实训课程提供参考。

关键词:工程制图;测绘;实训

高等学校新工科建设的主要任务是培养工科创新人才[1]。工程制图课程作为最基础的课程,对工科人才创新能力的培养具有不可替代的作用。工程制图测绘实训课是高校机械类、石油类、材料类、建筑类等专业一门必修的实践课。工程制图实践教学的总体设计需要从教学内容、教学方法、时间安排和能力评价四个方面进行综合思考[2]。制图测绘课程通过使用常用测绘工具测绘一般复杂程度的机械零部件,徒手绘制非标准零件草图、尺规绘制零件图及装配图等,将使学生的工程制图课程基本知识和作图方法的综合运用得到全面训练,提高零部件的设计与绘图能力。学生通过课程训练,掌握零部件的测绘步骤及测绘方法,理解零件结构的功能、工艺及设计要求,进一步提高表达机械零部件的尺规绘图和徒手绘图能力,从而具备能综合运用所学制图知识进行独立设计与绘图的能力,并培养学生团队协作精神及交流能力、标准化意识和工程素质,从而实现提高和强化工程图样的正确表达能力和绘图技能,为后续课程设计、毕业设计以及将来从事与工程相关的设计和技术工作打下坚实基础,为产业发展培养创新高端人才[3]。面对新工科的实践课程建设[4],本次改革旨在探索并构建以学生工程素质和创新设计能力为出发点的教学设计,强调高校本科生探究性和个性化创新思维能力的培养。

1工程制图测绘的教学目标

掌握测绘方法和工具的使用,具备绘制和阅读一般复杂程度的机械图样的能力;具有熟练地使用计算机绘制机械工程图样的能力;掌握查阅制图国家标准和有关手册的方法,具备工程意识和标准化意识;培养学生团队协作意识、交流能力,培养学生用创新思维去分析问题和解决问题的能力。

2测绘实训的主要内容

为满足工程认证和社会需要,工程制图测绘实训课程的内容从面向应用、面向产出等方面做出了改革。改革后的实训环节包括:一是,熟练拆装部件(选择铣刀头、千斤顶、机用虎钳、齿轮油泵或安全阀等部件之一),教学主要内容是到现场参观学习,如图1阀体零部件的参观基地。教师讲解部件的工作原理、结构特点以及测绘工具的使用方法。通过拆装部件,理解其工作原理、结构特点;掌握测量工具的使用方法。二是,徒手绘制零件草图,教学主要内容是绘制非标准件的零件草图一套;测绘尺寸,完成工程标注。要求学生以小组讨论完成零件表达方案,并协作完成零件的尺寸测量和标注;掌握徒手绘制草图的方法和技巧。三是,尺规绘制工程图,教学主要内容根据测绘的零件草图绘制装配图和零件工作图,引导正确绘制零件图和装配图,注意相关零件之间的尺寸要协调一致。培养学生思考零部件设计思路,提出创新的设计方案。四是,计算机绘制零件图和装配图,教学主要内容包括计算机绘图环境设置、基本绘图命令和编辑命令;文字、尺寸标注、块及属性;绘制装配图的方法、步骤;编零件序号、填写标题栏和明细栏图1阀体零部件的参观基地等。培养学生用计算机软件绘制零件图,强化零件图和装配图的读图能力及计算机绘图能力;掌握计算机绘图的方法和技巧。

3测绘实践教学设计

表1是实训改革后的主要实训教学环节,包括实训前参观、四大类基本零件的零件图、非标零件的零件图和阀体类零件的装配图等。其中,实训前参观和非标零件的零件图这两个环节是本次改革的重点。各大高校校内现在都建立了校内实习实训基地,为工程制图测绘训前实习提供了有力环境,训前参观有效帮助学生直观理解测绘零件的作用、组成、原理及使用场合,帮助学生建立工程设计的工匠理念,有助于整个后续实训环节的开展。本环节中要求学生徒手绘图,体会生产现场的实际情况。非标零件的绘图是学生在本课程学习中的一个难点,而这部分内容在课程里又是重点,它一方面提升学生计算机绘图的技能,更重要的是培养学生创新设计的能力。教师在本环节中起着非常重要的作用,需要引导学生做好以下步骤:第一,在脑袋中勾画设计,发挥你的想象,把设备分成几大块,每块采用怎样结构,怎样衔接。第二,绘图时将想法落实到图纸上。先画总图,再画零件图,方便更改设计和想法。第三,校核图,主要检查零部件是否有干涉,是否安装方便、使用方便、维修方便。第四,整理图纸,计算出配件重量,作报价用。

4考核方式的改革

成绩的评定应能客观、全面的反映学生对知识技能的掌握情况和学习效果。工程制图测绘的课程性质和特点决定了其考核评价方式的复杂性,应有针对性的科学设计考评方式,综合评定实训。改革后的考核办法注重过程评价管理和学生动手能力的考评,分为过程评价和结果评价两个部分。过程评价占总成绩的40%,包括徒手绘图、测量过程、尺规作图、实训纪律四个部分。结果评价占总成绩的60%,由装配图(如图2安全阀装配图)和计算机绘图限时测试(如图3测试现场)两部分组成。装配图的评价,主要考查表达方案的合理性、投影关系正确性、图线清晰情况、尺寸及技术要求标注标准性、图幅整洁性等等。计算机绘图限时测试是要求学生在规定的时间内,学生独立完成一张零件图的绘制,一般选择轴类或盘类零件。

5教学实施及分析

针对非机类教学班级,以安全阀为测绘对象,开展教学改革的实施。实训第一阶段,安排学生到校内参观基地认识安全阀,它是装在供油管路中的一个部件。训前参观让学生掌握安全阀的工作原理,正常工作时油从下端进口进入,从右端正常出口流出;当油压超过允许压力时,阀门被抬起,过量油从超压出口流回油箱,起到了卸压保安全的作用;当油压恢复正常时,弹簧将阀门压下,油又从正常出口流出;弹簧压力的大小由螺杆进行调节,垫片起密封作用。通过参观学习,学生很容易弄懂安全阀的应用、组成部分,为后续测绘夯实了基础。这个阶段要求学生徒手绘制安全阀的装配示意图,分析零件之间的装配关系,绘制可见零件的外形结构图,鼓励学生初步提出一些创新设计想法。实训第二阶段,分小组拆卸实训用安全阀,利用测量工具实测非标准零件的尺寸,包括阀盖、阀杆、弹簧托盘、阀帽、阀门、阀体等,尺规作图与计算机绘图相结合完成它们的零件图,并思考如果要改进安全阀的功能可以从哪些方面进行,查阅相关资料以小组为单位提出完整的、可行的设计方案。实训第三阶段,安全阀的装配图,成品如图2所示,通过绘制装配图让学生掌握装配图零部件的配合关系、技术要求、明细栏的表达等等,综合训练与考查学生的绘图技能。实训第四阶段,计算机限时测试,选择阀杆或阀盖作为考查对象,限时三十分钟,完成其零件图的绘制,并现场打分。提交安全阀全部图档资料,图纸评分重点考查图面质量,比如图线、标注的规范,投影关系、画法正确性等等。教学改革后,学生在工程制图测绘时可以一开始就有的放矢,清楚学习的目标与要求,学习主动性大大提升。通过提交的图纸质量和成绩也发现,改革后的教学效果明显得到优化,学生不再仅仅是照葫芦画瓢,还能提出一些可行的有创意的设计想法。这样的工程制图测绘专周,一方面培养了学生规范的绘图能力,提高了学生徒手绘图和计算机绘图的技能;另一方面,让学生亲身体会到测绘零件的实际应用,逐步启发了学生创新思维。

6结论

工程制图测绘专周是机械类和非机类专业重要的实践教学环节,改革后的教学在提高实训课程教学质量、提升学生计算机绘图能力等方面做了有益的探索,培养学生创新设计能力等方面取得了较好的效果。将来还需要通过理论上不断研究和实践中持续地改进。

参考文献:

[1]胡弼成.高等教育学[M].长沙:湖南师范大学出版社,2015:161-167.

[2]唐乐为,熊德红,等.以工程需求为导向的工程制图测绘实践教学模式探索[J].2020(11):91-93.

[3]施晓秋,徐赢颖.工程教育认证与产教融合共同驱动的人才培养体系建设[J].高等工程教育研究,2019(2):33-39.

[4]黄志高,林应斌,陈水源,等.“一体两创三应用”新能源工科实践体系的构建与实践[J].中国大学教学,2018(7):72-74.

作者:邓显玲 吕中亮 黎泽伦 单位:重庆科技学院机械与动力工程学院

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