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课题负责人  主讲教师  教学队伍   课程描述  教学效果  课程建设规划   政策措施  

课程描述
  1、本课程校内发展的主要历史沿革:

机械制图课教学内容的改革大致分为三个阶段:
     第一阶段,95年以前,讲授画法几何及机械制图等理论知识,同时强调图板制图技能的培养。机类总学时数为160,近机类总学时数为110,非机类总学时数为70。
     第二阶段,95年至2000年,在讲授画法几何及机械制图等理论知识的基础上,配合国家“九五”CAD发展规划“甩图板工程”,在加强图板绘图能力培养的同时,突出计算机绘图能力的培养。讲授图形理论及AutoCAD 绘图软件。
机类总学时数为140,近机类总学时数为100,非机类总学时数为60。
     (1)自1995年开始,在本科生制图课程中,增加计算机绘图的教学内容,从教学体系改革、系列课程建设、教材建设及教学实验基地等几个方面进行了探索与实践,取得了好的效果。
     (2)自1999年开始,在机械类学生中开展以“机械设计”为主线的教学改革,试图从工程教育入手,跳出以往纯图学学科的体系,将制图课程分为“画图-读图-构思表达”三个阶段,首次在制图课中增加了从功能出发构思简单机械装置的内容,提出了创新设计的思想,以培养学生的创造性思维能力,目前已进行了多年, 取得了良好的效果。
     (3)自1998年开始研制《机械制图》多媒体课件及网络课程,并在教学中使用,获得了积极的效果。
     第三阶段,2000年以后,在讲授画法几何及机械制图等理论知识的基础上,为适应“制造业信息化”发展的要求,将计算机绘图知识的教学由二维平面图形的绘制拓展为三维实体造型(建模),强调设计能力和创新思维的培养。同时对机械制图课程进行优化和整合,加强实践教学环节。注重实践、强调动手能力、加强实验和工程训练环节、认识创新设计的过程与规律、将理论教学与实践教学有机整合,有利于学生解决实际问题的综合能力与创新能力的培养。
    2003年以后,根据人才培养计划和新的教学计划,制图课程的学时数大为减少。其中机类总学时数为120,近机类总学时数为68,非机类总学时数为42。

机械制图课程优化和整合主要体现在以下几个方面:
     1. 逐步建立本科图学教育公共平台。我院讲授机械制图课程的专业有机械、食品、化工、电子、管理、计算机、工业艺术设计等。公共平台的建立有利于整合教学资源,优化教学内容,其教学目的是为了培养学生的图学素质、空间思维能力、创新能力和工程意识,为学生学习专业制图打下基础。
     2. 建立专业制图及计算机绘图的专业制图模块。结合各专业培养目标和特点,建立专业制图模块,使图学教育与专业知识相结合,加强学生对本专业图样的绘制和阅读能力。此外,专业制图模块较好地解决了制图课和专业课脱节的问题,做到理论联系实际,有利于后续课程、课程设计和毕业设计质量的提高。建立计算机绘图模块,针对不同的专业,讲授计算机二维绘图软件或三维实体设计软件等内容。
     3. 充分利用现代教学方法和手段、开发和制作基于网络的教学、助学系统,网络教学资源,制作和使用CAI课件,实现网上教学、辅导答疑、批改作业等功能的提高。
     4.? 健全智能型机械制图试题库,使其具有手工组卷和自动组卷的功能。便于使用标准试题库考核,做到教、考分离,客观、真实地反映学生的学习情况和教师的教学情况。
     5.建立工程制图创新实验体系,开设多层次的实验教学
     (1)基础性实验——机械加工认知实验,组合体构形设计实验。
     (2)综合性实验——零部件测绘实验,计算机绘图实验。
     (3)创新性实验——计算机三维造型实验,把美学与机械学有机的结合,培养学生创新思维能力。
通过实验教学环节的训练,给学生一个动手、动脑和创造的空间,培养学生的空间思维能力和创造性思维能力,在逐渐培养学生的综合能力方面,取得了较好的效果。

  2、本课程在专业培养目标中的定位与课程目标:
     《机械制图》课程理论严谨,实践性强,与工程实践有密切联系,对培养学生掌握科学思维方法,增强工程和创新意识有重要作用,是普通高等院校工程类本科专业重要的技术基础课程。

课程目标:

     1. 培养学生正确绘制和阅读工程图样的基本能力;
     2. 培养和发展学生空间想像能力、空间逻辑思维能力和创造性构型设计能力;
     3. 培养学生用尺规、徒手及计算机手段绘制工程图样的能力及进行三维造型的能力;
     4. 培养学生实践的观点、科学的思考方法以及认真细致的工作作风;
     5. 培养学生良好的工程意识。

知识模块顺序及对应的学时:








构 

机械类专业
(120学时)

图学基础(公共平台) + AutoCAD或Solidworks或Pro/E +专业模块 +零部件测绘+ 开放性实验

近机类专业
(68学时)

图学基础(公共平台) + AutoCAD或Solidworks +专业模块+开放性实验

非机类专业
(42学时)

图学基础(公共平台) + 专业模块




课堂讲授
多媒体及网络教学
仪器绘图训练
徒手绘图训练
计算机绘图训练

实践性教学

着重培养学生仪器绘图、徒手绘图和计算机绘图三种能力;结合课程各部分教学内容,适当安排设计性作业和设计构思的训练,培养学生的工程意识、创新思维能力及综合素质。

 1. 机械类:总学时:120 (面向专业包括:机械设计及自动化、机电、热能、过程装备等)(计算机课外上机12学时)

课程内容

学时

画法几何

30

制图基础

32

计算机绘图和建模基础

20

机械图阅读、绘制、构思表达

38


2. 近机类:总学时:68(面向专业包括:测控、应用化学、高分子、环境化学、化工工艺、工业设计等)(计算机课外上机10学时)

课程内容

学时

画法几何基础

14

制图基础

22

计算机绘图和建模基础

16

机械图阅读和绘制

16

3. 非机类:总学时:42(面向专业包括:电气、自动化、食品、材料与物理、装潢、环境艺术等)(计算机课外上机2学时)

课程内容

学时

画法几何基础

14

制图基础

22

计算机绘图

4

机械图阅读和绘制

2

课程的重点、难点及解决办法:






1. 投影基本理论

2. 阅读图样的基本方法

3. 绘制图样的标准和方法

4. 图样中正确标注尺寸

5. 零件图、装配图的合理选用和画法

6. 构形设计的图样表达





1. 三视图所示物体的空间想象

2. 二、三维图形的互相转换

3. 图样中尺寸的合理标注

4. 图样表达方案的选择

5. 构思、设计方案的确定




1. 多看实物模型,多进行计算机建模训练,加强实践环节,提高空  间想象力

2. 多开展教学讨论和网上交流,多进行正误比较鉴别,加强理论教  学环节,提高判别能力

3. 开展构思设计,进行综合训练,加强能力培养环节,提高图样表  达的综合素质

实践教学的设计思想与效果
     《机械制图》是一门实践性很强的课程,实践性教学是比较重要的教学环节实践教学的设计思想是:支撑课程完成课程培养学生设计表达能力和空间思维能力的总体教学目标,同时使学生掌握现代设计的基本能力。在教学中达到了预期的目标和效果。
     建立工程制图创新实验体系,开设多层次的实验教学
    1.基础性实验——机械加工认知实验,组合体构形设计实验。
     机械加工认知实验可以使学生了解机械加工的实践知识,为学生学习后续课程打下良好基础;切割体、相贯体、组合体实验可以有助于学生空间概念的建立,提高学生空间思维能力,为创造性思维能力的培养打下良好基础。
课程安排三次木模和若干次手工仪器图的绘制。木模的绘制是使学生掌握三维形体的投影方法,增强典型结构的把握能力;手工仪器图的绘制不但使学生掌握了绘图技法,很重要的是也同时锻炼了他们的表达能力和空间思维能力。通过实践,使学生提高了表达和思维能力,能较好地绘制零部件的工作图。
    2.综合性实验——零部件测绘实验,计算机绘图实验。
   
零部件测绘实验
     包括机械零件和部件的测绘。通过测绘实习使学生
     ① 学会使用工具将机械工程中常见设备的零部件如球阀、轴塞泵、齿轮油泵按一定顺序拆开,并重新装配完整,培养学生的动手实践能力。
     ② 学会使用常用量具测量零件的尺寸并对数据进行处理,培养学生的对工程问题的观察、分析能力。
     ③ 认识零部件的功能结构和工艺结构,并训练学生徒手绘图、仪器绘图和计算机绘图的能力,培养学生的工程意识。
     ④ 培养学生查阅技术资料的能力。
     该实验是制图课程不可或缺的教学环节,对提高学生的表达能力起着重要作用。实验包括轴、齿轮、简单件和两个中等复杂件共十几个零件的测绘,画出测绘草图及工作图。通过实验,学生能够达到独立正确表达各类中等复杂程度零件的能力,同时综合掌握零件和部件的测绘方法,测绘实验还作为课程设计的前期准备,因此属于综合性实验。
     (2)计算机绘图实验
    包含绘制二维投影图和三维实体造型两部分内容,目的是使学生掌握数字化绘图技术,适应现代化生产的发展。实验采用国际流行的AutoCAD和Solidworks计算机辅助设计软件。通过实验,使学生增强了现代设计的理念,初步掌握了在计算机上绘制二维投影图和生成三维实体模型的方法和技能,为从事现代化生产打下了良好的基础。
    (3)创新性实验
    计算机三维造型实验,把美学与机械学有机的结合,培养学生创新思维能力。三维实体造型部分允许学生自选形体,充分发挥学生的探索和创新思维能力,属于设计性实验。
    我们的实践教学具有下面的创新与特点
    1.在国内较早开设了计算机三维实体造型设计性实验
    计算机绘图和三维实体造型实验对学生掌握现代化设计方法起着重要作用,本着教育要适度超前的原则,我们在二维绘图的基础上,在国内较早开设了三维实体造型实验,这使学生尽早地接触到了先进设计方法,同时为后续课程打下了基础。
    2.注重实验的综合性,零部件测绘相结合;实验与课程设计相结合
    测绘实验教学是提高学生表达能力的关键环节,实验精心选择零件的数量和种类,综合覆盖四种常用零件类型,又考虑与后面课程设计相结合,其中四种零件选自同一部件。这样实现了零部件测绘相结合;实验与课程设计相结合。
    3.综合性、设计性实验比重较大,有利于锻炼学生的创造性和发现、分析、解决问题的能力
综合性、设计性实验占实验数量的2/3,对提高学生的创新能力,提高发现问题、分析问题和解决问题能力起到很大作用。比如在计算机三维实体造型实验中,允许学生自选形体,充分发挥其想象能力;在测绘实验中,学生分小组自由讨论零件的表达方案,探讨不同方案间的优劣,最后得到最佳方案。

、实践教学的效果
1. 工科各专业学生已熟练掌握AutoCAD设计软件(2D绘图软件),图1是学生的部分作业;

图1  AutoCAD作品
2. Solidworks 软件是较高层次的三维参数化工程设计软件,从2000年开始已在机类学生中全面推广,图2是学生完成的部分作业。
图2   Solidworks 作品
3. 计算机三维造型综合训练已在机类学生中实践了多年,图3是他们完成的部分作业 。
图3   三维造型作品

4. 针对产品设计开展三维表达方式的“3D机械制图”教学,依托Solidworks 软件进行三维实体设计,图4是学生参加部分建模设计大赛时的作品和2003年中南地区港澳特区首届大学生创新设计与制造大赛三等奖证书。

图4   获奖作品
    多年来,学生经过工程制图的实践性教学环节,在计算机绘图、图样表达、创新能力等多方面都已取得了可喜的进步。一些学有余力的优秀学生还参加了"工程制图"网络课程、教师授课电子教案等多项课件的制作,各方面能力都有很大提高。
  3、教学条件

一、教材使用与建设
     为了配合机械制图课程教学体系和教学内容的改革,我们积极编写与之配套的教材。在我们已编写出版的两套教改教材中,我们参考了美、英等国和国内先进的教改成果,以设计为主线,打破了原有学科之间的界线,将“机械制图”、“机械设计基础”、“计算机图形学”、“工业造型设计”等相关课程有机地融合在一起,集图学、设计、美学为一体,形成制图为设计服务,制图与设计合一,以培养学生创新思维和设计绘图能力为目标的新课程体系,受到了国内知名专家的好评。最近我们正在编写第三套教改教材,包括图学基础(公共平台)及习题集、计算机绘图(AutoCAD和 Solidworks)、设计基础等内容。新教材将三维实体设计、现代设计方法和先进制造技术的有关内容引入教材之中,特别是三维实体设计的引入,使学生在接受高等工程教育的开始阶段就接触工程设计的基本概念,了解并逐步掌握现代工程设计的有关思想和方法,较快地树立现代工程意识,为后续课程的学习,如有限元分析、CAD/CAM、数控加工以及毕业设计等奠定良好基础。此外三维实体设计进一步丰富了机械制图的教学内涵,为在开发学生创新能力的培养体系中确立本课程的基础地位做出积极的贡献。
二、扩充资料使用情况
     随着科学技术的进步,扩充材料的形式、使用情况也在不断的发生着变化。为了促进学生主动学习,在机械制图课程的教学过程中,常使用以下几类扩充资料。
    1.录像带教学。为了使学生掌握国家标准及机械制图的基本知识,制图教研室和院电教中心共同录制了机械制图基本知识教学录像带。该录像带生动形象地介绍了国家标准及机械制图的基本知识。
    2.自制多媒体辅助教学课件。教研室教师根据多年的教学经验,利用多媒体和计算机技术将课程中的难点制作成多媒体课件,形象直观地展现在学生面前,从而减轻了教和学的难度,提高了教学效率和质量。
    3.自行开发网络教学课件。教研室教师自行研制开发了基于网络的画法几何及机械制图多媒体课件,利用该课件和校园网,教师可进行网上授课、答疑,学生可以自学、自测课程内容。
    4.购买多媒体教学课件。为了博采众长,教研室先后购买了不同版本的制图多媒体课件,如清华大学、国防科技大学、同济大学、大连理工大学等院校开发的制图课件,广泛应用于机械制图课程的教学中,收到了很好的教学效果。
三、配套实验教材的教学效果
    工程制图实验教材配套实验齐全,充分满足实践教学改革的需要,其主要表现为:
    1.工程制图习题集围绕能力培养,选题难度适中,循序渐进,使用效果好。
    2.编写了《计算机绘图》教材和《计算机绘图上机指导书》。计算机三维建模强调构形表达,明确实体组成方式,了解开品开发过程。二维绘图重点掌握基本方法,其内容一般都含在工程制图教材中,简单明了,使用方便效果好。
    3.针对测绘教学内容,精心编写了《零部件测绘实验指导书》
    4.构思表达教学内容选用了一些其它教材和参考资料,扩大学生知识面,受到了学生欢迎。
四、实践性教学环境
    郑州轻工业学院机电工程学院有两个专用计算机绘图机房,可供130多名的学生同时上机;另有1个机械制图测绘室,可容纳120人同时进行测绘实习。11个专用绘图教室,可同时接纳350多名的学生画仪器图。2个机械制图模型室,可供60人在此完成模型绘制,由此可以保证工程制图课程的各实践性教学环节的实施。
五、网络教学环境
    1998年,我院加入中国教育科研网,校园网以建设数字化校园为目标,从2003年开始,校园网不断地扩充和升级系统。在网络主干方面,采用了美国安奈特AT 4008三层核心交换机,以2台AT 4008为核心,同时采用AT Rapier G6构造区域三层汇聚,采用AT 8024GB作为楼层汇聚,3/3/2网络结构、双核心主干使校园网的健壮性和稳定性都大大增加,很好的避免了单点故障对整个网络的冲击。校园网对外有教育网1000M和网通100M两条出口,目前又采购了华为NE40高性能路由器,很好地保证了校园网出口的稳定。
    截止到目前,校园网络建设总投资1300多万,千兆主干到楼宇、百兆交换到桌面的高速校园网覆盖了全校教学区、学生宿舍区、家属区的所有楼宇(光纤通达 82 座楼,近50公里),组播、QOS控制能力等技术的运用充分保证了包括语音、视频在内的各种数据在网上的高速无阻塞传输。
    经过7年来卓有成效的建设,轻院已形成了一个运行稳定、发展有序、应用蔚然成风的校园网环境。2003年我校被省教育厅确定为“高等学校数字化校园示范工程”单位(排名第一)。2004年4月有近70所高校参加的“河南省高等教育信息化建设现场会”在我校举行,2005年3月河南教育信息港和教育数据开发中心落户我校,这些都充分证明了我校校园网的建设水平。目前宽带已接入各办公、教学场所和学生宿舍,学生可方便地利用我们自主开发的画法几何及机械制图网络教学课件,进行本课程的学习、答疑、练习、讨论等。
    工程图学中心目前有服务器2台,可以提供教学所需的网络教学硬件环境。

    目前网上软件资源有:有网络课程一套、电子教案四套、电子习题解答(网络版)四套、虚拟模型库(网络版)三个以及三位教师的部分授课录像。可以满足师生的不同需要。
  4、教学方法与教学手段

    机械制图是工科学生重要的技术基础课,着重培养学生形象思维能力和创造性构思能力,二、三维几何信息共存是本门课程的特点,需要采用适当的教学方法和教学手段才能完成本课程的教学任务。随着科技进步及计算机技术的快速发展,机械制图的教学方法和教学手段也在不断的发展和变化着。目前我们在教学中采用的教学方法和教学手段主要为:
一、 教学方法
    1.转变教学观念,在传授学生机械制图知识和理论的基础上,以培养学生获取知识的能力为重点,使学生由“学会”转变为“会学”。例如:我们根据教学内容的不同,安排带有设计构思性质的作业和练习,注意引导学生的设计思路,培养学生掌握现代的思维方式。学生只有掌握了科学的现代思维方法,才能自主应对瞬息万变的信息社会。
    2.采用启发式教学模式。教师根据学生的特点,对教学活动进行精心设计和组织,激发学生对本课程的兴趣。教学中常采用提问和讨论的方式,引导学生积极思维。在教学讨论中给学生设置一定的问题,引导学生进入运用所学知识解决实际问题的境地,使学生由被动接受知识的客体变为创造性思维的主体。
二、 教学手段
    1.多媒体教学与实物相结合
利用多媒体课件,将机械制图课程空间与平面的对应关系,通过各种媒体生动形象的表达出来。同时结合实物进行教学,提高学生对教学内容的理解程度。
    2.利用网络教学资源进行辅助教学
利用机械制图网络课件等网络教学资源,教师可进行网上授课、答疑,学生可以自学、自测课程内容,不受时间、地点的限制进行自主学习。
    3.由于课内较多地使用多媒体课件教学,课后配有网络课程辅助教学,因此,课堂授课信息量可以大大增加,同内容相比,授课学时可以缩减1/6。
    4.工程制图课程的教学课件形象生动,活泼有趣,加上部分视频演示了实际加工现场和物体的内部结构,变不可见为可见,因此大大激发了学生的学习兴趣,使课堂效率显著提高。
    5.良好的教学方法、教学手段和教学环境促进了学生的自主学习, 许多同学为了能够尽快通过技能资格认证考试,课外踊跃上机实践,自觉增加练习时间。
三、教学改革
    在教学过程中,针对机械制图课程的特点以及现代化教学的要求,对该课程进行了一系列改革,主要有以下两点。
    1.以“设计为主线”,将“机械制图”、“机械设计”、“计算机图形学”、“工业造型设计”、“计算机绘图” 等教学内容进行优化和组合,形成一个完整合理的教学内容体系。
    2.全面使用多媒体教学,借助形象、直观的多媒体教学手段,在有限的学时内,加大了课堂教学内容的信息量,提高了教学质量。运用先进网络技术,实现网上教学、辅导答疑、批改作业,延伸课堂教学,培养了学生自主学习的能力。
    3.注重计算机绘图能力的培养,特别加强了对三维实体建模能力的训练,使学生掌握现代的设计方法、设计手段和设计理念。
    4.按课程内容安排教学方法和教学手段,最大限度地发挥传统教学方法与现代教学方法的优势,达到最佳的教学效果。
四、上课学生规模
  
工程图学中心承担全校6个院、系(机电工程学院、化工学院、艺术学院、信息控制学院、食工系、技术物理系),22个专业(机电、机设、机制、测控、热能,化工工艺、应化、高分子、环测技术、过程装备,工业设计、装潢、环艺、自动化、电器、应用电子、电信、食品科学、食品安全、生物,科技、材料物理)的教学任务。共计50多个班2800人次的《机械制图》、《工程制图》、《计算机绘图》课程,零部件测绘的教学和实习任务。