基于信息技術與課程融合的中職機械專業教學設計

李真 孫媛

摘 要：機械識圖是中職機械專業的一門專業基礎課，這門課程要求學習者具有良好的空間思維能力。中職學生在機械識圖課程學習中存在較多困難，甚至產生厭學情緒。為了培養學生的學習興趣，本文分析提出，應基于信息技術與課程融合的思想，利用CAXA實體設計軟件在課堂上構建實體模型，通過激發學生學習興趣和提高學生空間想象能力化解難點，進而提高學生識圖、作圖的能力。

關鍵詞：CAXA實體設計軟件? ? 機械識圖? ? 學習興趣? ? 教學效率

一、引言

機械識圖是機械專業一門重要的專業基礎課，是研究如何運用正投影基本原理繪制和識讀機械圖樣的課程。機械識圖教學的主要任務是培養學生看圖、繪圖和空間想象能力，也是后續機械專業課程學習的基礎。要學好機械識圖這門課，學生須具有一定的空間思維能力，但中職學生剛從初中畢業，沒有任何專業背景，專業相關的空間想象能力相對缺乏，因此他們大都反映這門課程難學，甚至對機械識圖這門課程產生了恐懼心理。另外，根據高職考試考綱的要求，“立體表面的交線、組合體以及剖視圖”是考試的重點，分數占比超過50%，但是，由于學生缺乏空間想象能力，學懂學會上述知識難度較大，考試失分過多。因此，尋找一種新的教學方法和教學手段，幫助學生提高空間想象能力，克服學習機械識圖的困難，樹立信心，具有十分重要的意義。

二、基于信息技術與課程融合的機械識圖教學設計

基于信息技術與課程融合的思想，筆者引入了CAXA實體設計軟件。在課堂上利用軟件的三維造型功能進行輔助教學，能幫助學生直觀理解教學內容，從而更好地認識形體的空間結構形狀，使枯燥的教學變得形象化、直觀化，利于學生空間想象能力的提升和對形體結構的深入理解，使課堂氣氛更加活躍，大大地提高了課堂教學效率。

（一）CAXA實體設計軟件輔助機械識圖教學的可行性

CAXA實體設計軟件是中國人自己研發的一款CAD軟件，是一款具有自主知識產權的CAD軟件。CAXA實體設計軟件輔助機械識圖教學具有可行性。第一，CAXA實體設計軟件的使用符合中國人的操作習慣，它特有的三維球定位編輯模式，使得定位和編輯變得簡單方便，富有創意。第二，CAXA實體設計軟件擁有強大的圖素庫，使得疊加類實體可采用拖放圖素的方式進行設計，就像搭積木一樣直觀簡單，利用手柄可隨意拉伸、縮短、旋轉，可以輕松有趣地完成實體的設計，并不需要花費太多時間去學習。第三，CAXA實體設計軟件還具有強大的草圖功能，對于一些不能直接用圖素庫的復雜形體，可以采用草圖編輯形式完成，利用草圖功能可以更加直觀地展現切割類組合體及剖視圖的形成。第四，CAXA實體設計軟件能夠靈活地進行工程圖和三維環境的轉換，可以方便地將實體零件自動生成三視圖。第五，CAXA實體設計軟件可以將已完成的實體零件進行仿真裝配，可以動態觀察可運動零件的運動情況。基于CAXA實體設計軟件的以上優點，將CAXA實體設計軟件用于輔助機械識圖課程教學，可以提高課堂的學習效率，培養學生的空間想象能力。

（二）引用CAXA實體設計軟件的機械識圖教學項目構建

根據高職考試考綱的要求，對教材中比較分散的立體表面的交線、組合體和剖視圖這三塊高職考試的重點和難點內容做了調整，整合梳理成三大教學模塊，根據學生的認知水平和知識的難易程度，由淺入深地安排教學內容，借助CAXA實體設計軟件構建模型，逐步培養學生的空間想象能力和自主學習能力。

立體表面交線部分的教學內容分成截交線和相貫線兩個學習項目。截交線學習項目要求學生掌握截交線的形狀和截交線的繪制，在教學過程中利用CAXA實體設計軟件改變截平面的位置，引導學生觀察截交線的形狀變化，逐步引導學生掌握截交線的繪制方法，從而達到會繪制立體截交線的教學目的。相貫線學習項目要求學生掌握兩正交圓柱相貫線的投影，并了解特殊形式的相貫線，在教學過程中利用CAXA實體設計軟件改變圓柱的直徑大小，引導學生觀察相貫線的形狀。

組合體部分的教學內容分成疊加類組合體、切割類組合體和綜合類組合體三個學習項目。要求學生能根據給出的兩個視圖想象物體的形狀并補畫第三視圖，或者根據已知的三個不完整的視圖想象物體的形狀并補全缺線，這是考驗學生空間思維能力的一個關鍵項目。這個項目的教學利用CAXA實體設計軟件逐個疊加、挖切形體，引導學生觀察組合體的形成過程以及它們的特征，逐步培養學生空間想象能力。

剖視圖部分的教學內容分成全剖視圖、半剖視圖和局部剖視圖三個學習項目。要求學生能夠理解剖視圖的形成，根據已知視圖想象物體的形狀并補畫第三視圖。在這幾個項目的學習過程中，學生對于剖切平面的位置不容易理解，對此，可以利用CAXA實體設計軟件選擇合適的剖切平面，將組合體剖切開來，引導學生觀察思考，進一步培養學生的空間思維能力。

三、基于信息技術與課程融合的機械識圖教學實踐

（一）CAXA實體設計軟件輔助立體表面交線教學

立體表面交線有截交線和相貫線，這部分內容是機械識圖課程的重點和難點，也是高職考試的重要內容。由于學生理解能力有限，當涉及多個截切面平面的組合和多個基本幾何體的相交時，學生無法正確畫出截交線與相貫線的投影。為了幫助學生理解，讓他們能夠直觀地看到截交線與相貫線，筆者采用CAXA實體設計軟件輔助教學。

1.截交線

在圓柱截交線第二次課結束后布置思考題，要求學生嘗試繪制圓柱截切后的第三視圖，但是全班幾乎沒有學生完全做對，原因是學生無法想象出該視圖是怎樣一個實體，不明白是如何截切的，于是筆者在課堂上利用CAXA實體設計軟件，讓學生一步一步截切，大大提高了作圖的正確率。

第一步，引導學生用CAXA實體設計軟件從設計元素庫中拖出一個圓柱體模型，指導學生繪制圓柱體的第三視圖。第二步，引導學生從設計元素庫中拖出一個孔類圓柱體，疊加在原來的圓柱體上，使它變成一個圓筒，指導學生繪制第三視圖。第三步，利用草圖功能將圓筒的左上角切去，此時有垂直于圓柱軸線和平行于圓柱軸線兩個截平面，利用實體造型結合線面分析法，指導學生完成第三視圖。第四步，用同樣的方法完成圓筒右上角的截切，此時學生會發現右上角的截切和左上角截切的做法一致，且在左視圖中它完全被左上角的缺角擋住，圓柱上底面不再是一個完整的面。就這樣，經過一步一步引導，學生在課堂上高效地完成了本題的第三視圖補畫。在進行CAXA建模時，遵循從簡單到復雜、從易到難的原則截切立體的形狀，循序漸進地進行展示，可以不斷地培養學生的空間想象能力和識讀、作圖能力。

2.相貫線

相貫線的內容相比截交線更為復雜，它涉及至少兩個基本幾何體的相交，主要包括圓柱與圓柱、圓柱與立方體、圓柱與圓球、圓球與立方體四種類型的相貫線繪制，并且每一種類型的相貫線還會因為形體、大小和位置而有所改變，學生在學習時感到吃力。圓柱與圓柱的正交是教學的重點也是學習相貫線的基石，利用CAXA實體設計軟件進行輔助教學，可讓學生直觀地看到兩圓柱直徑的相對大小對相貫線形狀和位置的影響，將書本上的一張表格變成了造型軟件中的動態演示，使這一抽象知識點直觀可見，加深了學生的印象，也讓學生對相貫線的形成有了進一步的理解，為后續的圓柱相貫線學習打下了基礎。

對于圓柱與立方體的相貫、圓柱與圓球的相貫、圓球與立方體的相貫，可引導學生利用以上CAXA實體設計軟件輔助學習的方法，加深對各種形式相貫線的印象。在使用CAXA實體設計軟件輔助相貫線教學的過程中，在觀察實體建模時，教師可引導學生不斷轉換觀察角度，慢慢激發學生的空間想象能力和邏輯判斷能力，為后續機械識圖課程的學習打下基礎。

（二）CAXA實體設計軟件輔助組合體教學

組合體是機械識圖課程的核心內容之一，起著承前啟后的作用，也是高職考試的必考點，所占分值很高。同樣，由于空間想象能力缺乏，大多數學生不能正確識讀、補畫。但是，任何一個復雜的組合體都可以看成是由若干個基本體組成的，組合體的組合形式主要有疊加、切割和綜合三類，如果掌握了疊加和切割類組合體，那么綜合類組合體也就迎刃而解了。教師在教學過程中可采用CAXA實體設計軟件進行輔助教學，引導學生把疊加類組合體的組合過程用軟件一步一步演示，由易到難弄清楚各個基本體之間的位置關系，把基本體像搭積木一樣搭起來，逐步培養學生的空間想象能力和邏輯思維能力。

補畫組合體的第三視圖，如以疊加為主的組合體三視圖，在教學過程中可先引導學生利用形體分析法分析組合體是由哪些基本體組成的，每分析好一處就采用CAXA實體設計軟件造型，將抽象的形體直觀可見地展示在眼前。具體步驟如下：第一，分析形體，利用封閉線框三等原理將組合體分解成若干個基本體。第二，利用CAXA實體設計造型從下往上疊加，先繪制最下面的基本體并按要求挖孔開槽等，引導學生完成該部分的三視圖。第三，逐個疊加基本體，并在基本體上按照已知視圖切割，逐個繪制基本體的三視圖。第四，檢查、描深三視圖，完成第三視圖的補畫。

在學習這個項目時，利用CAXA實體設計軟件能夠將組合體的組合過程直觀地展示在學生眼前，教師在上課時再也不用空洞地講授，學生也不再是抽象地學習，所有的組合體都可以動態演示，從而提高了學生的學習興趣，提高了課堂效率。

（三）CAXA實體設計軟件輔助剖視圖教學

剖視圖是假想用一剖切平面剖開機件，將處在觀察者和剖切平面之間的部分移去，而將其余部分向投影面投射所得的圖形，剖視圖主要表達機件的內部結構。在教學過程中，筆者先引導學生利用CAXA實體設計軟件對立體進行造型，然后利用“剖面視圖”工具對立體的不同部位進行剖切，引導學生進行觀察思考，選擇合理的剖切平面，分析不同剖切位置對剖視圖的影響，再進行總結，讓學生學會選擇合理的剖切平面。

全剖視圖在剖切時往往使剖切平面通過較多的內部結構（孔、槽）的軸線或對稱平面，并平行于選定的投影面，它除了可以選擇單一的剖切平面，還可以選擇幾個相交的投影面或幾個平行的投影面。半剖視圖的剖切平面選擇與全剖視圖類似，它一般只有一個剖切平面，標注方法與全剖視圖一致。

局部剖的表達更加靈活，剖切平面的位置和大小可根據實際需要決定，學生在選擇局部剖的剖切平面時往往有困難，利用CAXA實體設計軟件就能很好地解決這一難題，學生可以直觀地感受剖切平面的位置不同與局部剖視圖繪制的不同。

四、小結

“教學有法，但無定法”，教學方法的改革是教學研究永恒的課題，也是提高教學質量的關鍵。本文基于信息技術與課程融合的思想，將CAXA實體設計軟件引入機械識圖的課堂，在教學中將機件的分析、想象過程用虛擬實體形象地展示出來，針對不同的教學內容構建不同的模型來表達，直觀、易懂，可以有效激發學生的學習興趣，提高中職學生的空間想象能力和空間思維能力。用CAXA實體設計軟件輔助機械識圖課程教學，將傳統的以教師的教為中心的教學模式改變為以學生的學為中心，學生作為學習的主體主動參與新型教學模式，培養了學生自主學習習慣，快速提高了學生對各類三視圖的識讀、作圖能力，也有效地促進了機械識圖課程的教學改革。

參考文獻：

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[4]張正輝.中職機械制圖課程改革的探索與實踐[J].中等職業教育，2008（11）.

（作者單位：李真，浙江信息工程學校 ;孫媛，長興職教中心）