實(shí)踐環(huán)節(jié)在機(jī)械制圖類課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘要：《機(jī)械制圖》是一門(mén)重要的基礎(chǔ)課和工具課。本文從實(shí)踐環(huán)節(jié)的角度介紹了木模、二維繪圖軟件和三維繪圖軟件在《機(jī)械制圖》課程中的應(yīng)用研究，為《機(jī)械制圖》課程教學(xué)體系的改革提出了建設(shè)性的意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：《機(jī)械制圖》；實(shí)踐；軟件；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 ?搖文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）33-0051-02

《機(jī)械制圖》是一門(mén)既強(qiáng)調(diào)理論又重視實(shí)踐的技術(shù)基礎(chǔ)課，是機(jī)械類專業(yè)承上啟下的一門(mén)工具課程，是機(jī)械類學(xué)生甚至是工科類學(xué)生的一門(mén)必修課。它在于培養(yǎng)學(xué)生看圖和繪圖能力，掌握工程技術(shù)語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新性思維。雖然許多院校在《機(jī)械制圖》課程中引進(jìn)了木模、二維繪圖軟件和三維繪圖軟件，但是這三者往往在教學(xué)環(huán)節(jié)上脫離，沒(méi)有真正融合在一起，而且形不成體系。如果能在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)融合在一起，將對(duì)機(jī)械制圖類課程的教與學(xué)起到巨大的促進(jìn)作用。

一、木模

木模在《機(jī)械制圖》教學(xué)中的應(yīng)用可謂是“歷史悠久”，甚至在現(xiàn)代多媒體盛行的教學(xué)課堂上也一直被沿用著。在黑板上繪制二維圖立體感不強(qiáng)，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)有些稍復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)是很難被想象出來(lái)的，尤其是在講解截交線，相貫線時(shí)更不容易理解，這時(shí)木模就起到了很好的教學(xué)輔助效果。木模表面可由不同的顏色來(lái)填充，那么學(xué)生對(duì)模型由幾部分構(gòu)成、如何構(gòu)成一目了然，對(duì)于截交線、相貫線也可以直觀理解。木模還可使同學(xué)們直接近距離動(dòng)手拆分、組合、觀察，增加學(xué)生的好奇心，提高學(xué)習(xí)興趣。但是許多高校教材上的內(nèi)容和現(xiàn)實(shí)中的木模是脫離的，我們?cè)趹?yīng)用木模的時(shí)候，要增強(qiáng)針對(duì)性，將教材中的典型模型均做成現(xiàn)實(shí)的木模一一對(duì)應(yīng)，而且根據(jù)需要補(bǔ)充一些木模的數(shù)量，為不同層次的人設(shè)置難易程度不同的木模。在授課時(shí)，木模的例子可由簡(jiǎn)到易，由易到難。一方面可以使學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握有個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，即容易掌握又加深了對(duì)知識(shí)的理解；另一方面基礎(chǔ)稍差的學(xué)生可以掌握“簡(jiǎn)、易”木模所能體現(xiàn)的知識(shí)面，這樣既掌握了基本知識(shí)，又滿足了教學(xué)要求，從而為理論教學(xué)的優(yōu)化起到了很好的促進(jìn)作用。

二、二維繪圖軟件

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種繪圖軟件如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)，其中二維繪圖軟件最常用的屬AutoCAD，很多院校把AutoCAD作為一門(mén)單獨(dú)的課程來(lái)講授，采用分離式教學(xué)。首先，《機(jī)械制圖》是學(xué)習(xí)AutoCAD的基礎(chǔ)，AutoCAD課程不能脫離專業(yè)課程的學(xué)習(xí)而獨(dú)立講授，這需要在掌握制圖基本理論、投影規(guī)律、表達(dá)方法和國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基礎(chǔ)上才能應(yīng)用AutoCAD畫(huà)出符合要求的二維圖形。其次，AutoCAD可以完全代替手工繪圖來(lái)考察學(xué)生對(duì)《機(jī)械制圖》課程的掌握情況，不僅減輕了學(xué)生的腦力體力勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，而且同時(shí)對(duì)軟件進(jìn)行了學(xué)習(xí)。再次，教師利用繪圖軟件可以使多媒體課堂變的更加生動(dòng)，直接穿插進(jìn)來(lái)用以說(shuō)明三維模型、線條、截面的成型過(guò)程，在講述點(diǎn)線面投影關(guān)系時(shí)用AutoCAD來(lái)輔助講授再適合不過(guò)。兩門(mén)課程有機(jī)結(jié)合不僅可以避免分離式教學(xué)造成的課時(shí)多，銜接性差的問(wèn)題，而且還減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。例如《機(jī)械制圖》課講完投影概念和點(diǎn)、線、面的投影后，講AutoCAD繪制二維圖形。此時(shí)可把點(diǎn)、線、面作業(yè)布置在計(jì)算機(jī)上完成，這樣可以提高完成作業(yè)的速度和效率，因?yàn)锳utoCAD提供了對(duì)象捕捉、正交、捕捉追蹤、極軸追蹤等繪圖輔助工具。正交命令使用戶很方便地繪制豎直、水平直線，對(duì)象捕捉可幫助用戶拾取幾何圖形上的特殊點(diǎn)。在畫(huà)三視圖時(shí)，可以先設(shè)置好極軸增量角為45度來(lái)畫(huà)出輔助線，再設(shè)置需要的極軸附加角，然后打開(kāi)極軸設(shè)置開(kāi)關(guān)，這樣就可以很方便的畫(huà)出符合投影關(guān)系的三視圖。通過(guò)繪圖過(guò)程還進(jìn)一步熟練了軟件的操作過(guò)程和方法，加深了對(duì)點(diǎn)、線、面對(duì)應(yīng)投影關(guān)系的印象。又如在零件圖的測(cè)繪實(shí)踐當(dāng)中，可以把實(shí)踐與理論有機(jī)結(jié)合起來(lái)。采用項(xiàng)目教學(xué)法來(lái)測(cè)繪零件，不僅使學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握更加牢固，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神。這正是進(jìn)入社會(huì)從事工作所必備的能力和素質(zhì)。因此為了提高《機(jī)械制圖》的教學(xué)質(zhì)量，很有必要把AutoCAD融入到《機(jī)械制圖》課當(dāng)中，創(chuàng)建一套有關(guān)《機(jī)械制圖》和AutoCAD有效結(jié)合的理論體系。

三、三維繪圖軟件

隨著三維造型軟件的飛速發(fā)展和推廣，使設(shè)計(jì)制造的概念理論，工程信息的載體及其傳輸方式發(fā)生巨大變化，三維軟件的不斷發(fā)展與完善滿足了現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的參數(shù)化要求，縮短了生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期，使在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面更加趨于柔性化。為了使高校學(xué)生能更早更好更快的與社會(huì)接軌，為了為新型社會(huì)培養(yǎng)綜合型人才，針對(duì)普通教學(xué)模式中存在的一些不完善之處：如木模在制造、攜帶不方便，靈活多變性差，AutoCAD的三維造型功能不強(qiáng)大等方面，三維CAD軟件造型容易，并可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的三維實(shí)體演示，效果形象直觀。三維繪圖軟件優(yōu)勢(shì)在于可以隨意調(diào)整物體的視圖角度，并可以隨意縮放、渲染，并能清晰地展現(xiàn)物體的成型過(guò)程。同時(shí)利用三維軟件能夠把零部件的內(nèi)外輪廓充分地展示出來(lái)，而且通過(guò)改變某個(gè)零件的尺寸參數(shù)就能夠把不同實(shí)體零件之間的相貫線變化過(guò)程、截交線、相貫線的產(chǎn)生和變化清晰地顯示出來(lái)。這樣的教學(xué)課堂更加生動(dòng)、立體，從而學(xué)生對(duì)三維實(shí)體的平面幾何畫(huà)法中各種線條的由來(lái)就會(huì)有比較清晰的認(rèn)識(shí)。如在表達(dá)復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)特征時(shí)，基本視圖中表達(dá)不可見(jiàn)部分時(shí)有可能虛線過(guò)多，有時(shí)甚至?xí)c外輪廓線重合。若利用Pro/E等三位軟件的剖切功能則能順利的解決這一問(wèn)題，剖切后可以隨意旋轉(zhuǎn)角度來(lái)觀察零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生對(duì)零件的形狀一目了然。在表達(dá)復(fù)雜裝配體的時(shí)候，由于書(shū)本上都是平面圖形，即使講解的很透徹，由于學(xué)生不能日常接觸，所以也不能夠透徹的理解，而三位軟件可以繪制各個(gè)零件，并給不同零件著色，組裝在一起，這樣學(xué)生就會(huì)有直觀的認(rèn)識(shí)。利用三維軟件還可以對(duì)裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，以便學(xué)生更好的進(jìn)行觀察與分析，進(jìn)一步了解此裝配體的工作原理。此外利用三維繪圖軟件如Pro/E來(lái)創(chuàng)建工程圖，可以很方便的把立體圖轉(zhuǎn)化為二維平面投影視圖，同時(shí)還可以把三維圖擺放進(jìn)去，這樣可以清楚的觀察二維平面圖形與三維實(shí)體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能更好的檢測(cè)裝配零件間是否存在干涉，引導(dǎo)學(xué)生的思維在三維空間與二維平面之間自由轉(zhuǎn)換，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另外采用項(xiàng)目教學(xué)法，針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生，分別建立難度不等的實(shí)例，讓同學(xué)們首先認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)中的三維實(shí)體（如減速器、軸系、齒輪、木模等），然后進(jìn)行測(cè)繪，手工繪制二維視圖，再次利用三維軟件將其建成三維參數(shù)化模型進(jìn)行三維觀察，從不同角度了解其結(jié)構(gòu)特征。下一步再由三維參數(shù)化模型投影成二維工程圖樣，最后與自己畫(huà)的二維視圖進(jìn)行對(duì)比，從中找到自己的不足。這種基于項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，將現(xiàn)實(shí)中的基本實(shí)例應(yīng)用到教學(xué)中，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力和表達(dá)能力都起到了很好的促進(jìn)作用。借助Pro/E、UG等三維參數(shù)化軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，還可以在教學(xué)中建立三維模型庫(kù)，搭建一個(gè)互動(dòng)式教學(xué)平臺(tái)，以追求教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，從而使這門(mén)課程易教易學(xué)。

想要清楚、明白、簡(jiǎn)易、生動(dòng)的把《機(jī)械制圖》這門(mén)課講好，讓學(xué)生容易接受，課堂思路清晰，這就需要我們?cè)谏鲜鋈N輔助教學(xué)工具中各有取舍，合理結(jié)合，把它們更好的融入到《機(jī)械制圖》這門(mén)課當(dāng)中。這同時(shí)也要求教師自身具有過(guò)硬的業(yè)務(wù)素質(zhì)，這不僅提高了任課教師的整體業(yè)務(wù)水平，而且使學(xué)生對(duì)不同知識(shí)的結(jié)合更有層次感，對(duì)各種知識(shí)的銜接更有條理，僅一門(mén)課程就使同學(xué)們擴(kuò)展了創(chuàng)新、設(shè)計(jì)思維，提高空間想象能力，提高計(jì)算機(jī)軟件操作水平，培養(yǎng)了社會(huì)需要的具有創(chuàng)新、實(shí)踐能力的復(fù)合型人才，從而從整體各個(gè)方面提高了院校的教學(xué)水平。

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基金項(xiàng)目：河北聯(lián)合大學(xué)教改課題（Y1260-38）

作者簡(jiǎn)介：于玉真（1974-），河北武邑人，副教授，先后主持或參加國(guó)家級(jí)課題兩項(xiàng)，省、廳級(jí)課題4項(xiàng)，校級(jí)課題3項(xiàng)，正在主持一項(xiàng)校級(jí)教改課題。