项目教学法在《机械制图》教学案例设计中的应用

发表时间:2017/9/7   来源:《教育学》2017年7月总第123期   作者:吕玮
[导读] 在机械制图教学中引入项目教学法,给学生提供动手的机会,避免枯燥的理论学习,提高教与学的效果。

青岛市技师学院 山东 青岛 266000
        摘 要:在各类职业技工院校中,培养学生研究性学习能力及实操能力的“项目教学法”已被广泛应用于各类专业教学中。本文介绍主要是根据《机械制图》的专业课特点,以直齿圆柱齿轮的零件图的设计与绘制为例,设计了这篇教学案例。在机械制图教学中引入项目教学法,给学生提供动手的机会,避免枯燥的理论学习,提高教与学的效果。
        关键词:项目教学法 实践能力 零件图绘制
        机械制图课是职业技工学校机械类专业的一门重要的专业基础课,它的难点是学生识图、绘图技能的培养。在复杂的立体转化为平面和平面转化为立体的空间认识、立体思维活动中,大多数学生都存在难以适应的情况。由于受传统教学方法的影响,这门课的教学效果一直不尽人意,究其原因,主要是由于理论与实践结合不紧所致。在机械制图教学中实施项目教学法,才能使教师教得轻松,学生学得愉快,达到培养应用型人才的目标。
一、项目教学法简介
        1.项目教学法概念。“项目教学”是一种针对具体项目目标的设计性的教学活动,要求学生在综合应用所学的各科知识和技能的基础上,通过实践逐步实现既定目标。
        2.项目教学法内涵。项目教学法,是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。在实施“项目教学法”时,应重视项目的选择、具体的成果展示、教师的评估、充分利用现代化教学与实验手段,这是搞好“项目教学法”的关键。
        3.项目教学法特点。
        (1)自主性:提供学生根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会,学生能够自主、自由地进行学习,从而有效地促进学生创造能力的发展。
        (2)实践性:项目的主题与真实世界密切联系,学生的学习更加具有针对性和实用性。
        (3)发展性:长期项目与阶段项目相结合,构成为实现目标的认知过程。
        (4)开放性:体现在学生围绕主题所探索的方式、方法和展示、评价具有多样性和选择性。
        (5)综合性:具有学科交叉性和综合能力的运用的特点。
        (6)评价特点:项目型教学的评价注重学生在项目活动中能力发展的过程,测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及作业质量。
        4.项目教学法对制图教学的重要意义。技工院校的教学目标是培养应用型、复合型人才,不但懂得某一专业的基础理论与基本知识,而且具有某一岗位群所需要的生产操作和组织能力,善于将技术意图或工程图样转化为物质实体,并能在生产现场进行技术和组织,解决生产中的实际问题。企业产品改型周期快,项目生产是企业的主旋律,这就要求技术人员除了要有复合的专业知识和技能外,更要有项目生产的理念和参与项目生产的能力,以及适应项目变化的潜力。因此,在教学中运用项目教学法,加强学生动手能力的培养,提高他们进行项目制作的综合应用能力,这应是高等职业教育教学所追求的。
        机械制图是机械类专业的专业基础课,是一门理论性和实践性都很强的机械类专业的主要课程。根据高职培养目标,机械制图课程应重视应用性教学,强调知识的应用,适当降低理论的深度,特别要在教学中贯穿项目的制作,这对于学生理论知识的理解和掌握,特别是学生的综合应用能力的培养具有重要的意义。
二、项目教学法在本案例中的实施
        本案例应用项目教学法的教学结构如图所示:
        
        1.项目要求。本项目是将与实际工厂中的零件图绘制结合,绘制出一张实用的齿轮零件图,让学生亲身感受说、做、学,并倡导学生主动参与学习、与同学交流合作,通过彼此的讨论交流与探索寻求解决问题的方法,从而能够与行业零距离接轨。多媒体课件展示学生要完成的齿轮零件图。教师带领学生领会项目要求,以此为切入点导入新课内容。
        例:单个圆柱齿轮零件图样例
        
        具体要求:
        (1)明确直齿圆柱齿轮各几何要素名称及代号。
        (2)正确计算出齿轮各几何要素相关尺寸。
        (3)图纸A4;比例1:1,根据所求尺寸及齿轮规定画法,正确、规范地完成零件图的绘制,并根据要求标注尺寸、填写相关技术要求和标题栏内容。
        2.项目分析。要完成项目要求,必须具备齿轮相关的基础知识,所以要先进行齿轮相关知识的介绍。
        知识链接一:
        
        (a)圆柱齿轮   (b)锥齿轮   (c)蜗杆与蜗轮
        教师启发诱导学生思考回答,共同探讨齿轮的应用及种类,并通过多媒体课件演示让学生对齿轮有进一步的认识和理解。
        知识链接二:
        (1)直齿圆柱齿轮各几何要素名称、代号及尺寸关系:
        ①齿数z——齿轮上轮齿的个数。
        ②齿顶圆直径da——通过齿顶的圆柱面直径。
        ③齿根圆直径df——通过齿根的圆柱面直径。
        ④分度圆直径d——通过齿隙弧长与齿厚弧长相等的圆柱面直径,分度圆直径d是齿轮设计和加工时的重要参数。
        ⑤齿高h——齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。
        ⑥齿顶高ha——齿顶圆和分度圆之间的径向距离。
        ⑦齿根高hf——齿根圆与分度圆之间的径向距离。
        ⑧齿距p——分度圆上相邻两齿廓对应点之间的弧长。
        ⑨齿厚s——一个齿的两侧齿廓之间的分度圆弧长。
        ⑩槽宽e——一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长。
        ○齿宽b——齿轮轮齿的轴向宽度。
        ○模数m——由于分度圆的周长πd=pz,所以d=z×p/π,令m=p/π,m称为齿轮的模数,则d=mz。
        ○齿形角a——齿廓曲线和分度圆的交点处的径向与齿廓在该点处的切线所夹的锐角。
        ○传动比i——主动齿轮转速n1与从动齿轮的转速n2之比,i=n1/n2=z2/z1。
        ○中心距a——两圆柱齿轮轴线间的距离。
        (2)直齿圆柱齿轮几何要素的尺寸计算并举例:(已知模数、齿数两参数值)。
        标准直齿轮各基本尺寸的计算公式及举例
       

        这部分为本节中的重、难点内容。教学过程中,结合多媒体课件和齿轮模型演示,从简单概念入手,进而进行计算的过程。齿轮参数较多,强调学生注重对参数的理解。
        知识链接三:
        直齿圆柱齿轮的规定画法:
        按国标规定轮齿部分的三个圆三种线型:
        齿顶圆(齿顶线)——粗实线
        分度圆(分度线)——细点画线
        齿根圆(齿根线)——细实线(可省略)
        注意:
        (1)在剖视图中,当剖切平面通过齿轮的轴线时,轮齿一律按不剖处理,并将齿根线用粗实线绘制。
        (2)若齿轮为斜齿或人字齿,则齿轮的径向视图可画成半剖视图或局部剖视图,并用三条细实线表示轮齿的方向。
       
        圆柱齿轮的画法
        在此过程中,通过教师板书绘图演示和讲解,学生要完全掌握单个、啮合齿轮的规定画法,为完成本节课的项目目标打好基础。其中的注意要点要重点强调。
        3.项目实施。根据已知的模数和齿数,正确计算出各几何要素的相关尺寸,并完成项目要求的齿轮零件图的绘制。
        完成项目的具体实施步骤和方法:
        (1)了解和分析绘制对象。首先应了解零件的名称、材料以及它在机器或部件中的位置、作用及与相邻零件的关系,然后对零件的内外结构形状进行分析。
        (2)齿轮各参数尺寸的计算。计算各参数尺寸是完成零件图绘制过程中一个很重要的环节,尺寸计算得准确与否,将直接影响机器的装配和工作性能,因此,计算尺寸要谨慎。
        (3)确定表达方案。单个圆柱齿轮结构比较简单,可以选择全剖的主视图和一个局部视图表达即可。
        (4)绘制零件图。
        ①绘制图形:根据选定的表达方案,画出视图、剖视等图形。
        ②标注尺寸:先选定基准,再标注尺寸。
        ③注写技术要求:零件上的表面粗糙度、极限与配合、形位公差等技术要求,通常可采用类比法给出。
        (5)学生分组实操。学生分成八个小组,每组五名同学,学生讨论、协作完成齿轮零件图的绘制任务。
        (6)交付作品。每组推选出一份优秀图纸,参加各小组最终评选。
        实施步骤的前半部分需要教师与学生共同探讨完成,后半部分为学生独立完成画图任务的过程,在此过程中教师巡回指导,及时发现问题纠正错误,让学生养成严谨细致的作图习惯。
        4.评价交流。各组推选代表向全班介绍齿轮零件图,介绍过程中要说明零件图表达方案的选择及尺寸标注过程,遇到过什么问题,这些问题是如何解决的;同时,其他组同学也可提出问题,让推选同学解释其方案的优缺点。最后进行互评,通过互评进一步修改各自的零件图,评选出最佳的项目作品。通过优秀作品展示,让学生看到在小组内评选出的“最优”的同学的作品,给学生以美的欣赏和智慧的碰撞,这样的活动很好地激发了学生的学习积极性。
        5.归纳总结。
        (1)齿轮应用及传动形式。
        (2)直齿圆柱齿轮各几何要素名称、代号及尺寸关系。
        (3)直齿圆柱齿轮各几何要素尺寸计算。
        (4)单个圆柱齿轮、啮合圆柱齿轮的规定画法。
        (5)要注重加强学生绘图基本功的训练,提高学生的画图质量。
        在本案例中通过完成项目任务的学习方式,学生对直齿圆柱齿轮的认识、计算及画法都有了较好的掌握,基本完成教学目标。采用项目教学法, 是让学生成为学习的主人,在教师的帮助下,小组合作交流中,利用动手操作探索,发现新知识,自主学习。可以让学生把分散的知识点综合起来,应用于实际的行业工作中。 同时也达到了预期的教学目标和效果。
三、项目教学中的注意事项
        项目的设立是“项目教学法”的关键,必须设计合理的子项目难度梯度。项目所涉及的知识和技能在教学大纲所要求的范围以内,内容是学生所比较熟悉的,通过学生主动的探索和学习是有能力完成的。在项目完成过程中,最好能有利于对学生进行情感、态度和价值观的,介绍项目内容要讲究趣味性,吸引学生的注意力,激发学生学习的积极性和讨论的热情,使学生对所确定的项目及其结果有着较强的兴趣。在项目内容讨论评估时,教师要尊重学生的成果,切记不要在学生面前评论谁对谁错,项目实施成功与否应看整个过程的进行情况。当然在学生交流项目实施的结果的时候,老师也应该耐心地听取,不能因为哪个学生讲得不好而有任何不尊重学生的行为,不然的话,学生就会失去信心,项目实施就会失败。项目教学法在制图教学中的应用,同时还要注意与其他手段的协调,提高教学的效果,善于发挥学生的主体地位和教师的主导地位,培养出高素质的综合性应用人才。

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