機械制圖課程探討

周哲通

（重慶五一技師學院，重慶 渝中　400042）

機械制圖課程探討

周哲通

（重慶五一技師學院，重慶 渝中400042）

本次研究提出了機械制圖課程改革的指導思想，為了證明該指導的思想具有可操作性，本次研究還結合教學案例說明了這套教學改革實施的方法，如果教學過程中采用該方法進行機械制圖教學活動，就能全面提高機械制圖教學的效率，讓學生更好掌握機械制圖知識，也能讓學生所掌握的制圖知識更好地滿足社會發展的需求。

機械制圖；三維立體教學；職業教育

圖形圖像處理技術是計算機技術應用的重要內容。當前圖形圖像處理技術分為三種：平面圖形設計制作技術、三維實體造型技術、動態圖形呈現技術。三維實體造型技術主要被應用在機械制造行業中。

1　課程改革的指導思想

發達國家非常重視三維實體造型技術在機械制造行業中的應用。以美國的工程設計繪圖課教學體系的改革來說，美國已經把工程設計制圖課程體系轉向為實體造型技術，即將實體造型技術作為一個專門的學科。加拿大即日本等先進國家也紛紛開始這項課程改革。

國內的圖學界也正在進行這項改革。過去，教育學界僅在研究生教學與工業制造設計及藝術專業領域開設有三維立體制圖課程，然而隨著三維立體技術被廣泛的應用，未來工程設計制圖課程與實體造型技術將聯系得更加緊密，三維實體造型技術完全代替傳統工程制圖已經成為一種趨勢。面對這種現實需求的改變，學生在學習過程中同時進行平面圖形和三維立體建模學習的教學改革已是迫在眉睫。以三維立體制圖工程為教學核心進行改革是機械制圖課程發展的趨勢。

結合現代教育學的思想，機械制圖課程改革的方向為：應用以人為本的思想，開展實體造型設計的工程圖學思維培訓；把計算機實體造型課作為基礎課程，強化學生立體造型技術的素養；為學生建立一個自主學習的環境，引導學生自主的把機械制圖課程的內容與立體造型技術融合起來。

2　建立全新的三維立體制圖工程的教學框架

2.1三維立體制圖工程的教學內涵

三維立體制圖工程的核心，就是指教師要引導學生學會用立體建模的思維來思考機械制圖的問題。即當學生接受平面圖形的繪制任務時，能立即在腦中構件一個簡單的機械形體形象，然后應用計算機軟件將該形象表現出來。學生在應用計算機軟件制圖時，能根據制圖的需求修正該形體。目前《機械制圖》的教材是應用描述形體的形狀、大小、方位、參數的方式展現出機械形體的形象的，這與立體造型設計技術有本制的區別。立體造型設計技術是形體思維在前，修正思維在后；傳統的機械設計則以繪圖思維為因，造型成果為果。三維立體制圖工程的教學內涵就是要培訓學生的立體造型思維，強化計算機繪圖的技術。

2.2形體分析法和線面分析法的融合

如果把立體造型的思維當作形體分析的思維，把傳統機械制圖的思維當作線面分析的思維，這兩種思維不是對立的，而是相輔相成的。形體分析思維是一種宏觀把握制圖方向的思維，如果學生只具有形體分析的思維，其設計的成果可能不能滿足機械制圖精細化的操作要求；如果學生僅僅只具備線面思維，則缺乏宏觀制圖的思想，找不到機械制圖的方向。三維立體制圖工程的教學的體系就是一套讓學生建立宏觀的形體思維，培養學生線面制圖技術的體系。

2.3強化形體的描述與構件訓練

2.3.1引導學生應用形體分析法表達形體形狀

形體分析法和線面分析法觀察幾何圖形的思想存在差異?，F用圖1形體構成的三種路徑來說明這種區別。圖1（a）是機械制圖的截面圖，如果學生應用線面分析法來看待這一圖形，學生的思考重點為圖（a）的三維立體圖形是什么？它的線面參數是什么？于是學生的觀察側重點在于這一幅圖形，這種思維方式缺少創造性。假設學生具有形體分析的思維，學生就會從分割、疊加、挖切的思維看待立體幾何圖形。圖（b）為組合的思維方式、圖（c）為切割的思維方式、圖（d）為求交的思維方式。此時學生在遇到機制制圖的要求時，學習的重點為根據機械制圖的要求在腦內形成一幅草圖，當草圖形成以后，學生能立即應用形體分析的方法完成圖形創造，令立體圖形的實現具有可行性。

圖1　形體構成的三種路徑

2.3.2在形體分析法中融入線面分析法

機械制圖對形體參數的要求非常嚴格。在機械制圖的教學中教師不僅要引導學生掌握形體分析法，還要引導字生在掌握了形體分析法的基礎上掌握線面分析法。比如學生要從幾合圖形的并、交、差集的角度來理解機械制圖的參數，了解機械制圖中立體形體的嚴密性，使創造的立體形體符合機械制圖的要求。

2.3.3重視形體掃描過程，應用軟件構件形體

《機械制圖》的教材把平面運動成形的形體稱之為掃描形體，掃描形體曾是學生學習的難點，學生在學習的時候最難理解形體的邊界面、邊界線、動平面的邊界線、邊界點等相關的知識。目前三維立體制圖軟件突破了這一教學難點。學生在應用三維立體制圖時，能夠通過旋轉、拉伸、放大、縮小等技術了解創造的機械形體，根據設計的需求修正機械制圖形體的參數。

3　三維立體制圖工程的教學實踐

3.1培養學生了解形體分析法制圖的意識

在機械制圖的形體分析法和線面分析法融合的教學中，教師首先要引導學生應用立體形體的方法看待機械制圖的問題。在這一學習階段，教師在引導學生了解機械圖形的時候要用以下三種方法培養學生形體分析制圖的意識：教師要引導學生看到機械制圖圖形的時候，應用形體分析的方法看待平面圖形及立體圖形，即教師要引導學生應用圖1描述的形體構成的視角看待機械制圖圖形；學生在遇到機械制圖的問題時，要學會應用手畫草圖的方法繪制出機械制圖圖形；教師要強化形體分析法的訓練，讓學生在設計及繪制機械零件時能即時用草圖繪圖法繪制軸側圖形、正等軸側圖等圖形。

3.2引導學生學會線面結合分析應用技術

3.2.1應用項目教學法引導學生掌握基本的繪圖技巧

圖2　機械零件的形體繪制流程

當學生具備了形體意識以后，教師要引導學生學會應用計算機技術把各類立體幾何圖形的形體展現出來。以教師引導學生繪制機械零件的圖形如圖2（a）時，學生需能立即意識到這個不規則的圖形是由數個規則的圖形組合而成的。參看圖2（b）、圖2（c）、圖2（d），這就是應用形體的分析，把一個規則的圓形應用切割、組合、挖切的方法變成一個不規則的零件剖面圖的方法。教師要引導學生學會應用三維立體軟件把這一圖形的立體形狀描述出來。在這一過程中，教師要引導學生學會閱讀軟件上工具條中各命令的所有功能，讓學生掌握工具條中各繪圖、修改編輯命令的應用方法。學生要學會復制圖形、移動圖形、刪除圖形等。如果以圖2作為一個三維立體圖形的項目任務，當學生能夠完成這一項目任務時，便能基本掌握三維立體軟件的基本應用方法。

3.2.2引導學生學會標注尺寸及語言的規范

圖3　三維立體圖形尺寸標注及語言標注的方法

當學生學會應用計算機技術繪制三維立體圖形以后，教師要引導學生學會在三維立體圖形上標注文字注釋與尺寸注釋。這是學生在學習傳統的機械制圖的過程中必須要掌握的一個技術環節，當學生應用三維立體制圖時，也不能忽略這一環節的學習，只是此時學生的注釋過程要應用計算機軟件來完成。以教師引導學生觀看圖3為例，教師要引導學生掌握機械制圖符號的應用、設置線性角度及尺寸精度、引導學生換算格式及精度等，讓學生學會規范的尺寸標注與語言文字注釋的方法，令學生能夠繪制出標準的三維立體機械制圖圖形。

3.2.3引導學生掌握綜合機械制圖應用技能

圖4　零件的軸側圖

當學生掌握了三維立體軟件的應用技術，能夠應用三維立體軟件繪制出需要的形體，并且掌握了機械制圖的繪圖原理，能在三維立體軟件上繪制出標準的機械制圖圖形以后，教師要引導學生掌握計算機機械制圖應用的技能，熟練的繪制出各種機械制圖圖形。以教師引導學生繪制機械軸測圖為例，教師可引導學生觀看圖4（a），要求字生應用形體分析的方法分析出該零件形體的構成，然后應用計算機軟件完成全部的制圖過程。當學生了解了該零件軸測圖的形體繪制方法以后，可應用圖4（b）、圖4（c）、圖4（d）的流程完成零件軸測圖基底的繪制。圖4（b）、圖4（c）、圖4（d）為繪制零件軸測圖的平面圖形、完成平面圖形的連接、繪制出立體基座的過程（其它的繪制流程略）。學生在完成零件軸測圖的繪制任務時，要學會360°無死角旋轉圖像、縮放圖形、展現局部圖形，能夠全面的觀察零件軸測圖繪制的情況；學生要能夠應用三維立體軟件修改圖形繪制的參數，讓圖形繪制的結合符合制圖的要求；學生要能夠在三維立體軟件上繪制投影、標注尺寸、標注文字等，應用計算機軟件完成機械制圖的全部繪制流程。

3.3強化學生三維立體制圖綜合能力

學生剛開始可能形體思維能力不強、三維立體軟件應用的能力不強。不過，只要持續的學習，就能掌握三維立體制圖工程的全部技能。教師在引導生學習的時候，要應用循序漸進的方法引導學生學習，讓學生先學會完成一個簡單的學習任務，讓學生在完成一個一個學習任務的時候逐漸掌握三維立體制圖的技能，當學生積累了一定的知識以后，教師為為學生布置綜合性較強的工程任務，讓學生在完成綜合性的任務中自主的檢驗知識結構。

有部分學生掌握了三維立體制圖工程技術以后，便認為自己的知識結構滿足了市場人才的需求，實際上并非如此。在經濟高速發展的情況下，企業對人才的要求較高，當前企業要求學生具備熟練的三維立體制圖工程技術，即學生遇到一個工程問題，要能迅速繪制出三維立體圖形。為了讓學生的知識結構滿足企業的需求，教師要在教學過程中引迅學生學會限時完成制圖，令學生能夠在學習的過程中掌握快捷鍵的應用方法，能夠應用最簡的思路完成制圖。

為了讓學生的知識結構與企業的需求結軌，教師要在教學的過程中獲得企業的最新制圖任務，應用任務實踐的方法引導學生學習三維立體制圖的技術，教師可應用這種教學方法令學生了解到企業需要哪樣的人才，及評估自身的學習層次，從而找到學習的方向。

5　總結

該次研究提出了機械制圖課程進行改革的指導思想，這種指導思想實施的流程可描述為三個：第一，社會對人才提出更高的要求，隨著科學向前發展，當前機械制圖均由三維立體軟件完成，當前職業學校的學生必須掌握三維立體制圖的技術；第二，機械制圖課程改革的要求，教師要以實體造型技術課程為核心，把機械制圖及設計的課程融入到實體造型技術的課程中；第三，引導學生建立一套實體造型設計的工程圖學思維方式，強化AutoCAD等軟件的訓練，形成一套全新的機械制圖課程教學體系。讓這套機械制圖課程改革實現，對學校來說、對學生本人來說、對社會來說，都具有深遠的意義。

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責任編輯：周哲良

G71

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1672-2094（2016）04-0165-03

2016-05-05

周哲通（1970-），男，四川蓬溪人，重慶五一技師學院講師。