[內(nèi)容摘要]

　　根據(jù)中等職業(yè)教育學校教學的需要和機械制圖課程的特點，從教學內(nèi)容、教學方式、教學手段、教學模式上對機械制圖課教學進行了改革研究。打破傳統(tǒng)的教學模式，強調(diào)二維平面“圖”與三維空間的“物”相互轉(zhuǎn)化的思維模式，在切實傳授基礎理論的前提下，重在培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維能力和空間想象能力。

　　[關鍵詞]

　　機械制圖；教學改革；現(xiàn)場教學；三維建模

　　引言：

　　《機械制圖》是一門理論與實踐性較強的技術基礎課程，它實質(zhì)上是根據(jù)投影理論研究用二維平面的“圖”來表達三維空間的“物”的一門課程。主要培養(yǎng)學生制圖技能和空間想象力，為后續(xù)專業(yè)奠定基礎。針對目前中等職業(yè)教育學校的學生知識結構不完善,空間想象力較差,這也是學習該課程的最大障礙。而技術基礎課教學時數(shù)又進行了大幅度的壓縮，在有限的學時內(nèi),如何合理、有效地優(yōu)化課堂教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生的讀圖能力和空間想象力,這就需要在制圖課程的教學內(nèi)容、教學方式、教學手段上進行改革和創(chuàng)新,打破傳統(tǒng)的教學模式，引進先進的教學模式，并將AutoCAD、CAXA三維建模等新技術與制圖課有機的結合。一方面可以提高教與學的效率；另一方面使學生能不斷地了解新技術,激發(fā)學習興趣,培養(yǎng)空間思維能力、創(chuàng)新能力,為學生的可持續(xù)發(fā)展打下良好的學習基礎。本人結合制圖課的特點，對該課程的教學在以下幾方面進行了改革研究與嘗試。

　　一、以實用、夠用為目的,合理調(diào)整制圖課的內(nèi)容。

　　在制圖課教學時數(shù)壓縮較多的情況下,要打破傳統(tǒng)的教學內(nèi)容和授課順序,重新選擇課程內(nèi)容,設置有效的教學實訓環(huán)節(jié),突出與其它學科的聯(lián)系,注重各學科的相互滲透，不斷引入新技術,跟上技術發(fā)展的需要。

　　1、淡化畫法幾何的內(nèi)容。

　　畫法幾何的內(nèi)容理論性過強，題目抽象，尤其是立體表面取點的內(nèi)容，學生普遍感到困難，且應用較少。根據(jù)夠用的原則，可以刪去不講或簡講。重點講解正投影的基本原理和三視圖的投影規(guī)律，并加大組合體讀圖、機件的表達方法及機械圖樣閱讀的比重。

　　2、簡化立體表面交線的教學。

　　立體表面的交線包括截交線和相貫線。這兩個內(nèi)容是整個制圖教學的難點，但在實際繪圖時碰到這類交線時，一般是采用近似的畫法，用圓孤曲線來代替各種復雜的交線。因此，這部分教學內(nèi)容的調(diào)整：在講授截交線時，只介紹平面立體和圓柱體截交線的畫法，對于圓錐體截交線，可作簡介或刪去不講。對于相貫線的內(nèi)容，在實際零件中出現(xiàn)較多的是兩圓柱正交和圓柱體與長方體相交兩種情況。其它的相貫線：如柱與錐相交等出現(xiàn)的機率較少，在教學中可以只介紹前兩種相貫線的近似畫法，有利于提高實用性，便于學生學習掌握。

　　3、整合內(nèi)容，優(yōu)化教學

　　制圖教學通常是按章節(jié)進行講授，學生所獲知識概念是臺階式堆砌在一起，不利于其綜合知識的全貌，因此在教學中應淡化各知識的分界，強化整體功能。

　　⑴、將正投影法、基本體的視圖、軸測圖、組合體、圖樣的基本表示法等內(nèi)容進行整合。以體為中心，加強體與視圖，體與各章節(jié)的聯(lián)系。其中組合體是基本體與零件的橋梁，在這一節(jié)內(nèi)容中要精講組合體的形體分析法及其應用，培養(yǎng)學生由視圖構畫軸測圖的能力，使學生在圖、物轉(zhuǎn)化的表達過程中逐步提高空間想象力和分析能力。各知識點應互相穿插，融會貫通，有利于提高學生的綜合讀圖能力。

　?、啤⒄蠘藴始?、常用件、零件圖、裝配圖等內(nèi)容?？梢酝ㄟ^實用裝配體模型來展開對標準件、常用件、零件圖、裝配圖的討論，培養(yǎng)學生分析問題，解決問題的能力。比如：以銑刀頭模型為例，可以觀察到螺紋連接情況，引出螺栓，螺釘?shù)冗B接畫法；引出軸與輪的鍵連接畫法；軸的支承導出軸承等，這樣從整體裝配結構導入，有利于學生系統(tǒng)掌握標準件常用件的作用及裝配連接畫法以及裝配圖與零件圖的關系。在講授中要考慮互相穿插、互相滲透、綜合概括，這樣有利于調(diào)動學生的參與性，也有助于提高學生的創(chuàng)新能力、讀圖能力和拆畫零件圖的能力。

　?、?、可適時的加入AutoCAD課程

　　在進行到機械圖樣表達內(nèi)容時,可以加入AutoCAD計算機繪圖知識介紹,讓學生在學習手工繪圖時,就逐步掌握CAD二維及三維實體建模的新技術。介紹零件圖的內(nèi)容時,可將尺寸公差、形位公差、表面粗糙度在圖樣上的標注用AutoCAD完成,有利于激發(fā)學生的學習積極性，提高教學效率。

　　二、改變傳統(tǒng)的教學模式,培養(yǎng)學生從三維到二維，再從二維到三維的思維模式，實現(xiàn)從空間到平面的思維轉(zhuǎn)變。

　　制圖課作為技術基礎課,一般都在中等職業(yè)教育學校的一年級開設，學生剛初中畢業(yè),沒有經(jīng)過實踐的鍛煉,頭腦中的立體概念較少，因而在投影理論的學習中感到吃力,往往想不出立體的形狀。針對學生的特點,介紹投影作圖的知識時,采用“先從三維到二維，再從二維到三維的思維模式”來解決傳統(tǒng)圖學教學中憑空想象問題的方式,具體分三個過程。

　　1.學生建立三維空間“體”的過程。

　　讓學生用橡皮泥等工具照著一些簡單的立體模型,捏制各種幾何實體,使學生充分了解基本體的形式,感受到型體的虛、實之分和方向之別,明白了體與尺寸的關系,頭腦中不斷積累了立體的表象,表象積累多了,空間感性知識就增加了,容易想象出空間形體的形狀。

　　2.由三維空間”體”轉(zhuǎn)二維平面”圖”的過程

　　由教師啟發(fā),引導學生將橡皮泥構制的物體通過推壓由厚變薄直至成面,從而形成了平面圖形，學生可以照著壓成的平面畫出圖形,并按三個觀察物體的垂直方面壓畫平面圖形。這樣制圖的理論概念“投影”用“壓平” 、“視圖”用“壓平圖”來替代更為直觀，為抽象的正投影和三視圖的形成奠定了基礎。學生在壓和畫中體會了三視圖的關系，深刻理解了投影規(guī)律的內(nèi)涵。

　　3.由二維平面”圖”轉(zhuǎn)向三維空間”體”的過程

　　引導學生對照簡單的平面圖樣,想象構造物體,再用橡皮泥捏制出想象的立體。經(jīng)過反復的構體訓練,學生逐步掌握了“二維平面的圖”與“三維空間的體”之間相互轉(zhuǎn)換關系和規(guī)律。由圖構體時,學生將意識中的立體信息用橡皮泥捏制的實物表達出來，這比抽象的憑空想象要深刻的多,也是提高空間想象力的最佳方式，并為后續(xù)內(nèi)容”補缺線”、”二求三”等讀圖能力打下良好基礎。

　　在以上的這種“先從三維到二維，再從二維到三維”的思維模式的教學方法,能夠起到二維、三維相互滲透、相互融合的作用。由于學生動手參與了“三維體═>二維面═>三維體”的制作轉(zhuǎn)換過程,充分發(fā)揮了學生的學習主動性。學生通過反復的練習，形成了空間思維能力。如果教師能將“三維體═>二維面═>三維體”的轉(zhuǎn)換過程，用三維CAD實體建模技術進行配合演示總結，效果會更好，有利于培養(yǎng)學生的空間想象力。

　　三、探索現(xiàn)場教學,提高教學效率

　　現(xiàn)場教學是將課堂教學搬到生產(chǎn)實習現(xiàn)場的一種教學方法。通過仿真或?qū)嶋H的生產(chǎn)實習現(xiàn)場實施教學過程，使學生能將理論和實際聯(lián)系起來，提高學生的讀圖能力和教學效率，鞏固教學成果，較好地解決了制圖課學完后學生看不懂機械圖樣的問題。

　　現(xiàn)場教學應安排制圖內(nèi)容進入零件圖部分，采用制圖技能實訓形式。實訓項目可選擇在車床上根據(jù)圖樣加工軸類零件。在該項目訓練中,學生觀察了軸的裝夾、定位、加工外園、內(nèi)孔、螺紋、退刀槽、倒角的全過程,從而理解了什么是零件的加工位置、軸類零件主視圖為何軸線水平放；理解了抽象的概念如：設計基準、工藝基準、定位尺寸、定形尺寸；理解了軸類零件圖上尺寸按加工順序標注等合理標尺寸的原則和技術要求的概念。這與傳統(tǒng)教學有著本質(zhì)的區(qū)別，如果只在課堂上講這些內(nèi)容,學生看不到實際加工過程,老師講的再好,也是對牛彈琴。

　　采用現(xiàn)場教學時,除了教師演示和講解零件的加工過程,條件具備時,教師可以指導學生進行加工,效果會更好。

　　 四.將AutoCAD,三維CAD實體建模等新技術與制圖課有機結合,提高教學效率

　　如果按照傳統(tǒng)的教學模式,老師必須使用大量的實物模型或掛圖來輔助教學,以培養(yǎng)學生的空間想象力，在教學時數(shù)減少的情況下顯然是很困難的。2004年8月在呼和浩特召開的第十四屆全國圖學教育研討會中專家們一致認可“三維的引入”是解決傳統(tǒng)圖學教學中憑空想象問題的最好方式。在常用的教學手段（掛圖、實物模型、多媒體課件）的基礎上引入三維CAD實體建模新技術是解決教學困難的一種重要手段，對學生學習有很大促進作用。

　　1、三維CAD實體建模新技術可以滿足課堂教學演示需求.

　　實踐證明三維CAD實體建模是組合體構形設計的一種先進工具,有助于提高學生的空間想象力。例如相貫線的畫法是制圖課程的難點,講授常見的圓柱與圓柱相貫線的畫法時,學生總是難以理解相貫線的內(nèi)容,如果采用三維CAD實體建模中的拉伸、旋轉(zhuǎn)、布爾運算及三維剖視圖等方法,就可以把外圓柱面與外圓柱面相貫,孔與孔相貫,圓柱面挖孔相貫的情況直觀形象地展現(xiàn)給學生。同時，改變相應的半徑值,將兩圓柱等徑相貫與不等徑相貫的相貫線的變化趨勢直觀地表達出來,學生可以很輕松接受知識,提高了教學質(zhì)量和效率，突破了教學的難點。

　　2.根據(jù)教學內(nèi)容,建立和運用三維CAD實體模型庫和圖庫

　　由于機械制圖教學內(nèi)容的空間性和抽象性,教學過程中需要配套的掛圖、模型,采用直觀的形象教學法。由于長期使用的教學模型和掛圖已不能滿足教學和生產(chǎn)實踐進步的需要,為此教師可以利用三維CAD實體建模的技術建立模型庫和圖庫。

　　結合<<機械制圖>>教材和習題冊中習題,利用三維CAD實體建模設計軟件建造虛擬的模型庫。三維模型庫分為基本體、組合體、零件和裝配體組成。建立了虛擬的模型庫不但減輕了教師輔導的工作量，克服了實物模型教學的諸多不足，大幅度擴大了課堂的知識容量，提高了教學效率。主要包括以下方面，(1).三維立體模型庫；(2)二維平面圖樣;(3)動畫仿真庫。利用三維模型可自動生成精確的二維工程圖，在二維視圖中可以顯示尺寸和技術要求注釋,二維圖樣和三維模型之間存在著相互關聯(lián)功能。這樣講解中不斷充實學生的二維和三維之間轉(zhuǎn)換的思維訓練,學生的空間想象能力有明顯提高。另外利用三維CAD實體建模設計軟件提供的工具可以構造零件上的工藝特征,如倒角、倒圓、拔模斜度等,還可以進行材質(zhì)的渲染.完成零件的建模。講解過程清晰直觀,便于學生接受，收到事半功倍的效果。

　　三維CAD實體建模技術引入到傳統(tǒng)的教學中不僅是教學手段現(xiàn)代化的體現(xiàn),而且給較為傳統(tǒng)的制圖教學注入了新的內(nèi)涵,對學生空間思維的培養(yǎng)有極大的促進作用。但是要求教師要及時更新知識,掌握實體設計技術,才能在教學中熟練運用。

　　結語:

　　為培養(yǎng)學生的讀圖、繪圖能力及空間想象力和技術應用能力，以適應現(xiàn)代科技社會對人才的要求。筆者根據(jù)中職學生的特點，從制圖課程的教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、教學模式等環(huán)節(jié)上進行了改革、探索和研究，特別強調(diào)二維平面“圖”與三維空間的“物”相互轉(zhuǎn)化的思維模式，采用“三維的引入”。實踐證明，能夠提高學生的學習積極性，有利于培養(yǎng)學生的空間想象能力，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有效地提高了機械制圖課的教學質(zhì)量和效率。

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