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机械制图和CAD融合的项目课程和实践
一、课程设计——项目引领开展教学
随着计算机辅助设计技术的不断推广,“机械制图”与CAD技术的有效融合成为中职校制图教学改革的主流方向.近年来,国外先进职教理念与实践经验已渗透我国职教领域,如项目课程,作为以培养学生职业能力为目标的课程方式,融合理论知识,凸显实践精彩,因此在职教课改中“唱得很响”.
纵观中职“机械制图”课程,与真正意义上的项目课程仍有一段距离.比如,钱克强教授编著的《机械制图》（多学时）,共分十个单元、三十五小节,每节设置了学习提示、相关知识、典型案例、知识拓展、实际演练等板块,充分体现结构严谨、版式新颖的特点.该教材将基本概念与理论融入实例中,在教学中可精讲多练,边讲边学,有项目课程特征,但似乎意犹未尽.笔者在多年“机械制图”教学实践中总结反思,不断探索机械制图与CAD融合视角下项目课程开发的有效途径,提炼教学观点,凝练教学思想.下面作具体阐述,期盼同行给予指导.
二、课程目标——项目活动分层达到
笔者参照江苏省中等职业教育机械加工技术专业指导性人才培养方案,确定“机械制图与CAD实用技术”课程培养的总体目标为：通过任务引领的项目活动,使学生具备本专业中级制图员所需的正投影理论知识,掌握阅读和绘制机械图样的基本知识、方法和技能,锻炼学生空间想象和形象思维能力,培养学生爱岗敬业、团结协作的职业精神.
在这一总体目标引领下制定与模块化项目课程对接的层级培养目标,为课程开发指明方向,给课程实施确立目标,具体如下：
第一,能执行机械制图、CAD国家标准和相关行业标准,养成严谨规范的作图习惯；第二,掌握运用正投影法表达空间物体的图示方法,能用尺规和CAD软件两种不同手段绘制形体三视图；第三,熟练掌握并正确运用机件的各种表示方法,做到学以致用,举一反三；第四,了解各种技术要求的符号、代号和标记的含义,能识读中等复杂程度的零件图和装配图；第五,学会零部件测绘方法,掌握测绘技能,夯实制图能力.
三、课程内容——模块划分、项目驱动
模块化是指以岗位任务为依据,以从事某种职业的实际岗位程序为主线,科学分割、分步处理的方法,也可称之为“任务模块”.按照模块化理论,遵循学生认知规律,本课程设计了平面图形、视图绘制、机件表达和零件装配四大模块.各模块相互衔接,既体现“机械制图”课程的整体性,又摒弃知识的零散性,实现课程资源整合优化.
（一）优化模块理实互通
1.平面图形模块,共设8个项目.知识要点有国家标准、尺寸标注、平面图形画法等.技能要领是绘图工具正确使用、规范绘制图线、抄画平面图形等.做到知识与技能融于一体,避免说教,吸引学生眼球,激发学生学习兴趣.比如,通过设置“绘制钩头锲键”项目,将作图规范、斜度锥度、图形分析、尺寸标注在任务实施中合理安排,体现学以致用、实用够用的课改思想；将平面图形画法巧妙贯穿项目,打破原教材以理论开局、简单实践的模式.
本模块有四个项目将CAD融入机械制图.例如,项目五“认识AutoCAD软件”,介绍软件基本知识与操作要领,使学生在知识学习中感悟新技术；项目六、七、八,将CAD必须掌握的绘图与编辑命令在任务实施中体现,让学生在实践运用中掌握,达到“在做中学”.再如,用手工和CAD绘制吊钩等典型平面图形,让学生在比较中感知,使技能与软件巧妙结合,让教学在传统中突破.
2.视图绘制模块,共设9个项目.设计三个层级.第一为基础层,由“认识正投影”和“学习三视图”两个项目组成.通过学习,构建从空间物体到平面转换的思维.第二为提升层,主要是学习基本体和组合体.从简到繁、由低到高设计项目,重点突出圆柱截切与相贯、绘制和识读典型组合体,以任务驱动“做”、促进“学”.第三为拓展层,有“组合体尺寸标注”和“绘制轴测草图”两个项目,主要为识图能力设计.值得提倡的是,为帮助学生提高空间思维能力,特在项目中体现图示目测比例绘图法,这是笔者在制图教学实践中总结的方法.
3.机件表达模块,共设11个项目.本着易被学生接纳的目的,精心设计各个项目,重点是视图、剖视图、断面图的学与练,讲严密不失灵活、有侧重不失整体.为了让学生深入学习CAD内容,本模块中再次设计尺规与软件两种不同的绘图方法,让学生享受到知识的灵动、技能的灵活,培养学生的判断能力.
4.零件装配模块,共设6个项目.经过“精挑细选”,本模块的设计思路是要将轴套、盘盖、叉架、箱体四类典型零件逐一呈现,标准件与常用件不单立项目,把螺纹连接、键销连接、滚动轴承、弹簧等实践性知识恰到好处地渗入零件图和装配图项目中,将工程实践和国家标准有机融入,避免了说教式的内容安排,创新了技能培养途径.本模块是CAD在机械图样绘制中综合运用的最佳时机,通过绘制直轴、齿轮等零件图,将CAD知识技能全面与制图衔接,绘图方法走向更高层次,给学生绘图能力训练“加把火”.
（二）项目整体知技同步
“机械制图”教学内容可以分为投影作图和机械图样两大方面.传统课程采用结构化编制,即按知识结构体系设计教学内容.现将机械制图与CAD内容重组优化,参照中级制图员鉴定标准,将课程精心设计为三十四个项目（如下页表1所示）.
由表1可知,课程实现整体项目化,内容做到精细优选化.与传统课程相比,最大优势是知识与技能同步、理论由操作化解,体现理实一体化教学思想.例如,由于球阀包含轴、盖、支架和箱体等不同种类零件,通过测绘球阀的全过程将测绘方法和工具使用等相关知识在实践操作中渐渐展开,没有空洞的教学阐述,而是在操作中将知识延伸.
（三）项目内容任务驱动
根据内容优化项目,如截交线和相贯线,分别由“绘制切片圆柱”和“绘制接头三视图”两项目对接.再如项目“绘制轴承座三视图”,将组合体的组合形式和识读组合体方法这些教学重点落实在绘制三视图过程中.从分解任务到化解难点,使学生能由浅入深、由低到高掌握知识,有效突破课程难点.
每个项目设置“学习目标、项目描述、项目分析、项目驱动、项目评价、项目归纳、巩固拓展”七个板块.项目驱动由2～4个由低到高、由浅入深的任务组成,学生在任务引领下学会知识、掌握技能,在任务实施中体验生产实践与运用.比如,项目“测绘球阀”精心设计了五个任务（如表2所示）,引导学生对部件测绘全过程进行分解式递进学习,改变了传统课程知识与技能割裂的状况.
凡是与项目任务相关的知识,都可在该项目实施中渗透展开.但往往一个项目无法将所有知识融入,解决的办法是精心筹划项目拓展.一是巩固本项目的知识与技能,二是对“遗漏”内容进行“补救”.比如,把“螺纹”设计在项目“识读支架零件图”中,通过对支架零件内螺纹的结构分析,将螺纹及螺纹紧固件、螺纹连接等做相应拓展.这种举措在各个项目里都有精心安排,完善了制图知识系统.
（四）CAD技术有效融合
为了紧跟装备制造企业广泛使用的计算机辅助设计技术,本课程创设了机械制图的实体世界.对于课程中的各类平面与实体图形,均采用AutoCAD、Caxa、Inventor等现代流行的设计软件绘制,做到每个平面图形均配置相应实体,为学生创造积累实体形状的机会,弥补原平面图形与三维实体分离脱节的不足.同时,将企业资源融入课程开发,激发学生对专业的热情,达到不求全面、但求实用的课程设计目标.
本文将AutoCAD分三个层次融入机械制图.首先,通过项目五至项目八,使学生掌握CAD的基本理论和基本技能,掌握CAD的常用绘图和编辑命令,能绘制平面图形.然后,学习剖视图内容后,将CAD中关于剖面线、样条曲线、文本与尺寸等知识融入不同项目,不仅巩固了剖视图、断面图等知识,而且使CAD与机械制图自然衔接.最后,项目二十九和项目三十通过绘制机械图样,使学生全面掌握CAD技术.■
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