李曉紅，羅健寧

工程圖作為工科類學(xué)生一門重要的專業(yè)技術(shù)語言，在后續(xù)專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐訓(xùn)練乃至將來的技術(shù)工作中不可或缺。因此，制圖課程是最先開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是工科類必備的一項(xiàng)專業(yè)技能，其掌握程度直接影響專業(yè)課程的學(xué)習(xí)乃至個(gè)人職業(yè)的發(fā)展。但是，隨著不斷擴(kuò)招的生源、教學(xué)資源匱乏等問題，制圖課程的教學(xué)效果每況愈下，教和學(xué)都存在著極大的困難，制圖課程的教學(xué)效果直接影響了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

1 機(jī)械制圖課程教學(xué)存在的問題

機(jī)械制圖課程牽涉到平面幾何、立體幾何、解析幾何甚至是小學(xué)的圖畫等課程，學(xué)習(xí)的過程需要有一定的空間想象力、耐力和定力，這對(duì)于如今的高職學(xué)生而言，無疑是十分困難的。從小好動(dòng)的、自由的、獨(dú)來獨(dú)往的、標(biāo)新立異的個(gè)性，沒有養(yǎng)成良好的愛學(xué)習(xí)習(xí)慣，加上學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，使高職學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中知難而退、厭倦學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生不把學(xué)習(xí)放在心上，有些愛學(xué)習(xí)的學(xué)生空間思維能力也嚴(yán)重不足，制圖練習(xí)也只能照著葫蘆畫瓢。這樣的教學(xué)狀況，迫使高職教育層次的制圖課程不得不另辟蹊徑，尋找更為貼合高職學(xué)生的教學(xué)手段和途徑。

2 解機(jī)械制圖課程教學(xué)難點(diǎn)的思路

制圖課程的教學(xué)過程是從空間到平面，再?gòu)钠矫娴娇臻g的一個(gè)循環(huán)過程，目的是讓學(xué)生從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，建立牢固的基礎(chǔ)再進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，反復(fù)訓(xùn)練從而逐步建立空間思維能力。然而，對(duì)于現(xiàn)在的大部分高職學(xué)生而言，三維空間立體如何投影得到平面圖都很難理解和想象，甚至有部分學(xué)生看著三維立體模型、跟著老師的步驟都無法準(zhǔn)確完成平面圖的繪制。可想而知，立體的概念在學(xué)生的腦海中十分薄弱，投影的原理和想象力更是欠缺。因此，制圖課程的教學(xué)需要從三維立體的教學(xué)著手，讓學(xué)生逐漸入門并建立學(xué)習(xí)的信心和興趣，再借助三維立體模型讓學(xué)生從簡(jiǎn)入繁、循序漸進(jìn)的完成投影知識(shí)的學(xué)習(xí)。同時(shí)通過三維視角的成圖結(jié)構(gòu)來一步完成投影圖的轉(zhuǎn)換[1]，能節(jié)省大量的時(shí)間和精力，同時(shí)促進(jìn)計(jì)算機(jī)操作水平和三維軟件的學(xué)習(xí)。

3 三維建模技術(shù)在機(jī)械制圖課程中的應(yīng)用

3.1 建立平面與空間的關(guān)系，把握教學(xué)重點(diǎn)

繪制和識(shí)讀組合體的三視圖是機(jī)械制圖課程的重點(diǎn)內(nèi)容，是從空間到平面，再?gòu)钠矫娴娇臻g從而建立投影概念和培養(yǎng)空間思維能力的關(guān)鍵，也是制圖課程學(xué)習(xí)后續(xù)零部件表達(dá)方法的基礎(chǔ)。在組合體三視圖畫圖和看圖的教學(xué)過程中，題型多為補(bǔ)畫第三視圖和補(bǔ)缺線，要求學(xué)生由三視圖想象出空間三維實(shí)體的形狀，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常因想象困難而導(dǎo)致不愿想、想不清，不能完成視圖補(bǔ)畫及線條補(bǔ)畫，而老師講解起來也很困難，其結(jié)果就是學(xué)生很難畫出正確投影視圖?，F(xiàn)在可以借助三維建模軟件，方便快捷地建立物體的三維模型，逐步向?qū)W生演示組合體的形成過程，使他們建立起二維視圖和立體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。利用三維模型按形體分析法逐步繪制組合體三視圖如圖1所示。

圖1 形體分析法繪制組合體三視圖

3.2 演繹截交線和相貫線的變幻，突破教學(xué)難點(diǎn)

截交線、相貫線是制圖課程教學(xué)中的難點(diǎn)，學(xué)生對(duì)立體表面素線、表面取點(diǎn)無法準(zhǔn)確理解，所以到了截交線、相貫線投影的求解更是云里霧里，根本無從下手。在講解截交線、相貫線時(shí)，可以通過三維建模技術(shù)直觀地將立體及其表面的交線修改成不同的顏色，將交線著重表示或者從立體上提取出來并標(biāo)注點(diǎn)的符號(hào)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)其形狀的了解和交線性質(zhì)的認(rèn)識(shí)；還可利用三維建模軟件的參數(shù)化功能，修改立體的尺寸或相對(duì)位置，觀察截交線、相貫線的變化。如圖2所示。

圖2 相貫線變化趨勢(shì)

3.3 展現(xiàn)立體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握制圖技巧

剖視圖是表達(dá)機(jī)件內(nèi)部形狀和結(jié)構(gòu)的常用方法，學(xué)生常常想象不出投影圖所表示立體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，往往不知道如何合理選擇剖切方法、剖切平面及剖切位置，在作圖時(shí)搞不清哪些部分被剖切平面剖切，哪些地方要畫剖面線。如圖3所示，可以先對(duì)幾何體造型，然后在不同位置對(duì)幾何體進(jìn)行剖切，用虛擬模型可以直接剖開型體，內(nèi)部粉色區(qū)域表示機(jī)件與剖切面接觸的區(qū)域[2]，需要打剖面線，剖切面未與機(jī)件接觸的部分為空腔，不打剖面線，最后生成工程圖，引導(dǎo)學(xué)生分析剖切位置對(duì)剖視圖的影響，由學(xué)生發(fā)現(xiàn)最合理的方法，教師進(jìn)行歸納總結(jié)，從而加深對(duì)剖視圖畫法的理解。

圖3 利用三維模式展示剖視圖繪圖過程

3.4 動(dòng)態(tài)演示零部件的裝配，熟練應(yīng)用表達(dá)方法

零部件測(cè)繪是機(jī)械制圖教學(xué)過程中不容忽視的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它將之前所學(xué)的知識(shí)有機(jī)的結(jié)合在一起，是一項(xiàng)很好的綜合能力訓(xùn)練項(xiàng)目。但是，由于學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和對(duì)前面知識(shí)掌握得不牢固，對(duì)零部件的表達(dá)無從下手。所以，在實(shí)際的教學(xué)中，教師完全可以使用三維建模軟件對(duì)零部件的安裝順序以及其作用、基本工作原理進(jìn)行詳細(xì)的介紹，使學(xué)生對(duì)零部件的結(jié)構(gòu)和組成有個(gè)清晰的概念，理解之間的裝配關(guān)系、恰當(dāng)選擇表達(dá)方案。如圖4所示。

圖4 臺(tái)鉗裝配

4 制圖課程教學(xué)中應(yīng)用三維建模技術(shù)應(yīng)注意的問題

4.1 動(dòng)靜結(jié)合

三維立體具有直觀性強(qiáng)，能夠動(dòng)態(tài)展現(xiàn)立體各個(gè)方位的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和降低學(xué)習(xí)難度。但是，由于學(xué)生的空間思維能力不足，加上軸測(cè)圖內(nèi)容的教學(xué)只是作為簡(jiǎn)介甚至略去了該內(nèi)容的教學(xué)，所以，大部分學(xué)生對(duì)色澤鮮艷的三維立體圖只是感到驚嘆，而無法從中真正領(lǐng)悟立體的結(jié)構(gòu)以及立體與平面投影的關(guān)系，如果三維立體采用動(dòng)態(tài)的演示方式一閃而過，那么學(xué)生也就只有看熱鬧的份了。因此，利用三維立體模型開展制圖課程教學(xué)，一是要循序漸進(jìn)，從簡(jiǎn)到繁，逐漸引領(lǐng)學(xué)生走入空間思維和三維立體的領(lǐng)域；二是三維立體的動(dòng)態(tài)演示過程要慢且有停滯的片段，讓學(xué)生有足夠的時(shí)間觀察和思考，再配以不同方位的平面圖，通過對(duì)比分析逐漸掌握立體到平面、平面與立體的關(guān)系。

4.2 多次反復(fù)

從立體到平面投影圖，利用三維動(dòng)畫演示的過程是迅速而且準(zhǔn)確的，但是對(duì)于高職學(xué)生，特別是初學(xué)者來說，立體與平面之間的變化太快會(huì)應(yīng)接不暇，沒有時(shí)間思考和領(lǐng)悟其中的要點(diǎn)，到自己面對(duì)立體去畫平面圖的時(shí)候就會(huì)無從下手，其教學(xué)效果是不理想的。所以，利用三維立體模型教學(xué)應(yīng)有所選擇而不應(yīng)該遍地開花。

制圖能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，教學(xué)過程應(yīng)該利用不同的媒體和手段多次的反復(fù)，以適應(yīng)不同學(xué)生的理解需要。還可利用堆疊的方式，通過邊疊加立體邊修改平面圖的方式，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，使學(xué)生逐漸掌握立體與投影的關(guān)系；再則，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該通過三維立體、實(shí)物模型等多種形式、多種渠道反復(fù)多次的讓學(xué)生觀察立體、繪制平面圖，從而掌握立體投影的要領(lǐng)。

4.3 邊學(xué)邊練

制圖課程的特點(diǎn)是前后內(nèi)容連貫和相互影響較大，從點(diǎn)、線、面到立體，必須掌握前面的內(nèi)容才能夠?qū)W習(xí)后續(xù)的內(nèi)容。高職學(xué)生的特點(diǎn)是好動(dòng)怕靜，老師講得太多了，學(xué)生聽不進(jìn)去，也沒有辦法掌握，特別是對(duì)于教學(xué)難度較大的制圖課程，應(yīng)該抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，老師的講課內(nèi)容應(yīng)該少而精，更多的時(shí)間留給學(xué)生做課堂練習(xí)，而不應(yīng)該滿堂灌。老師講解一個(gè)內(nèi)容學(xué)生馬上接著練習(xí)一個(gè)內(nèi)容，當(dāng)堂掌握后再學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容，使大部分學(xué)生能夠一步一個(gè)腳印的學(xué)習(xí)下去。

5 結(jié)束語

制圖課程作為工程技術(shù)的語言，在工科類專業(yè)的教學(xué)過程中一直得到高度的重視，面對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象和不同的技術(shù)發(fā)展階段，各式各樣的教學(xué)方法和教學(xué)模式層出不窮，特別是在生源素質(zhì)下降而三維軟件不斷開發(fā)應(yīng)用的今天，制圖課程的教學(xué)手段更是趨于多元化，虛擬模型在機(jī)械制圖教學(xué)中的引入極大地降低了教學(xué)難度。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)手段還是有著不可替代的作用，所以三維建模技術(shù)在制圖課程中的教學(xué)應(yīng)該適度適量，用到恰到好處，與實(shí)體的三維模型穿插使用，以便不同的教學(xué)設(shè)備滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。還可將傳統(tǒng)的理論教學(xué)內(nèi)容與三維軟件技術(shù)相結(jié)合，穿插講解CAD課程、三維軟件、制造類軟件和計(jì)算機(jī)輔助工程軟件等內(nèi)容，克服了傳統(tǒng)教學(xué)觀念的束縛因素[3]，確保制圖課程的教學(xué)質(zhì)量。

[1]周占紅.三維CAD技術(shù)在機(jī)械制圖教學(xué)中的合理運(yùn)用[J].科技視界，2016（04）：42-44.

[2]雷 蕾.虛擬模型在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（08）：60-63.

[3]于建海.三維造型技術(shù)在機(jī)械制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].西部素質(zhì)教育，2016（02）：53-56.