機械制圖教學中信息化技術手段的運用研究

謝幫靈　彭定文　王莉莉

【摘 要】本文提出機械制圖教學中運用信息化技術手段可從三個方面展開：利用3D技術輔助教學，對學生的空間思維能力進行訓練；利用動畫、微課視頻等技術手段輔助教學，對學生的方法能力進行訓練；采用光柵參照作圖法，大幅提高教師教學效率。

【關鍵詞】機械制圖 信息化技術 運用

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）10C-0191-02

機械制圖是一門用圖樣確切表示機械的結構形狀、尺寸大小、工作原理和技術要求的學科。圖樣由圖形、符號、文字和數字等組成，是表達設計意圖和制造要求以及交流經驗的技術文件，常被稱為工程界的語言。傳統教學中，教師在課堂教學中以講授為主，借助于掛圖、教模、多媒體PPT等輔助工具，以尺規手繪形式進行演示性教學，學生借助尺規、鉛筆等進行手工繪圖練習，以建立空間概念，培養繪圖能力和讀圖能力。在多年的教學工作中，筆者發現，有三個關鍵性問題必須引起重視，一是思維能力培養，二是方法能力培養，三是教學效率。空間思維能力若得不到系統、全面的訓練，會造成學生思維能力低下，做題時錯漏百出；方法能力培養若得不到系統的培養，會造成學生思路不清，步驟不明確，工作效率低；教學效率不高，會浪費教師的時間與精力，學生等待的時間過長，不能做到有的放矢，時效性差。為此，可引入三種具有創新性的信息化技術手段，從而突破困境，取得良好的教育成效。

一、利用3D技術輔助教學，對學生的空間思維能力進行訓練

機械設計類軟件具有強大的三維實體造型功能、 曲面造型、 虛擬裝配及創建工程圖等功能。在各大功能模塊中，可以充分利用3D建模及2D制圖模塊來輔助機械制圖的課堂教學。在建模環境中，教師可以根據教學的需要快速設計各種形狀結構3D零件模型。而在制圖模環境中，可以快速把設計好的3D零件模型直接轉換為2D工程圖。當3D零件模型改變時，2D工程圖可以實現實時更新。這兩個功能在協助講解零件視圖內容時，教師可以根據授課的需要馬上修改零件的形狀結構，學生能360度方位查看零件的內外形狀結構，在視覺上與零件模型達到零距離接觸，從而提高學生分析視圖能力，及時糾正學生出現的錯誤，全面提高課堂授課質量和效率。

筆者通過以下兩個典型案例，分析如何利用信息化技術手段開展課堂教學。

案例1：已知兩個視圖，想象物體的結構（如圖1）。由于沒有唯一性，可以進行發散性思維，一般情況下，大家很快可以構思出第一種“球”形體結構，但是再進行第二種形體結構的時候，思維出現阻礙，這個時候我們可以運用媒體技術展示“牟合方蓋”形體結構（如圖1）。這個階段學生思維還是不夠清晰，此時可以利用3D技術演示“牟合方蓋”的成型過程，由兩個正交的圓柱體，求交后的結果，從而學生的思維更加清晰（如圖2）。還可以介紹“牟合方蓋”的歷史，它我國古代數學家劉徽在研究球的體積的過程中構造的一個和諧優美的幾何體，寓意著空間思維能力的重要性。

案例2：給出兩個視圖，沒有唯一性，要求進行思考，構思不同的形體結構（如圖3）。訓練學生的空間思維能力，3D技術輔助驗證結果，拓寬思路，這是一種非常有效的技術手段，更好地培養學生的空間思維能力及創新意識。

二、利用動畫、微課視頻等技術手段輔助教學，對學生的方法能力進行訓練

在進行組合體三視圖的繪制過程中，初學機械制圖的學生，由于沒有經過專門的訓練，對作圖的方法和步驟十分不明晰，如果不采取有效的教學方法和手段進行指導，作圖過程中將出現諸多問題，而且繪圖效率很低，不能在規定課時內完成任務，完成質量不高，造成學習興趣不濃，關鍵的方法能力得不到很好的培養。

針對上述存在的問題，可以采取以下兩種教學對策。一是采用動畫技術，應用動畫技術演示組合體的形體分析全過程，直觀性強，易于理解，學生可以快速的領會方法要點。繪制三視圖按步驟進行，思路清晰，簡明扼要，可操作性強，利于學生參考學習。二是采用微課視頻，在學習過程中學生會遇到一些難點，需要花很長時間和精力才能解決，甚至不能突破困境，如果教師能采取一些特別的教學手段，往往能收到事半功倍的效果。以補畫第三視圖這個典型教學案例進行說明，學生在做這類題目的時候，出現錯漏的情況比較多，究其原因主要是讀圖能力欠缺，對作圖方法沒有理解深透。如果教師根據學生存在的問題點進行微課視頻制作，學生可以觀看視頻，聆聽語音講解，對學生的指導針對性更強、信息量更大、作圖更規范。

三、采用光柵參照作圖法，大幅提高教師教學效率

AutoCAD中光柵圖像由一些稱為像素的小方塊或點的矩形柵格組成，光柵圖像參照了特有的柵格上的像素。插入光柵圖片作底圖的操作方法非常簡單，首先是把圖紙用“掃描儀”給掃描成光柵圖，若沒“掃描儀”也可用數碼相機給拍攝成圖片，然后在AutoCAD中依葫蘆畫瓢描畫出來。

根據機械制圖課程的特點，習題量很大，講解必然耗費相當大的時間及精力。在傳統的課堂教學過程中，例如補畫視圖的作業題，第一步是要抄畫原有主、俯、左視圖，第二步是補畫其他視圖，這些圖形的每一條線都是靠教師黑板板書來呈現，導致繪圖的精準度不高，教學效率低下。根據筆者的經驗，如果利用AutoCAD軟件的優勢， AutoCAD里的工具使用方便，教師可以根據教學需要靈活選擇，如抄畫原有視圖的工作，可以利用AutoCAD光柵參照的功能，直接導入事先拍攝的圖片作為參照底圖，依葫蘆畫瓢快速把主、俯、左視圖描畫出來。在補畫視圖時，可以利用AutoCAD編輯工具中的復制、鏡像、移動等命令，快速把圖形呈現出來。本案例中，補畫仰視圖只需執行鏡像命令就可以完成。創新的教學手段，可以快速完成教師的板書工作，減少學生等待的時間，教師可以把更多時間及精力放在教學的重點和難點上，真正做到有的放矢，課堂教學效率倍增，提升課堂教學時效性，保證學生的學習質量。

四、教學效果反思

機械制圖教學的關鍵任務是引導學生完成由3D零件模型到2D工程圖，再由2D工程圖想象3D零件模型的復雜過程。教師通過創設典型案例，讓學生主動參與學習，通過一定量的虛擬模型，實物模型學生獲得了2D工程圖的感性認識，通過觀察思考、動手實踐、操作練習，從感性認識上升為理性認識.培養學生的空間思維能力，幾何直觀感知能力。學生不再被動地接受知識，而是進行積極的探索，在觀察和思考中，潛移默化形成自己的獨特能力。由2D工程圖到3D零件模型是本課題的難點，需要學生根據2D工程圖進行想象，在大腦中構建一個3D模型形象。利用信息化技術手段呈現思維過程，可以引導學生形成正確的思維習慣，及時糾正學習中出現的問題，有效培養學生的方法能力。

筆者在教學中不斷嘗試把各種信息化技術手段融入課堂，對3D 技術、動畫技術、微課視頻、光柵參照作圖法等信息化技術進行了深入的研究，并應用于實踐。其中，信息化技術手段發揮了極其重要的作用，它可以調動學生的學習積極性，提高教師課堂教學的效率，有效培養學生的空間思維能力和作圖技能，提高學生的專業技能，增強學生的創新意識。在柳州城市職業學院印尼留學生班的機械制圖教學中，由于師生之間存在語言交流的障礙，教師運用語言進行描述的作用已經不大，采用傳統的教學手段將無法正常開展教學，因此，教學手段的更新勢在必行。如果采用信息化技術手段，利用3D技術、動畫視頻等技術進行演示，邏輯性強、直觀性好、步驟清晰，學生能快速領悟要點，從而很好地突破因語言不通造成的障礙。隨著信息化技術的不斷發展和課程改革的不斷深入，兩者之間的融合會越來越緊密，信息化技術對機械制圖課程教學的促進作用也會越來越明顯。

【參考文獻】

[1]彭婧.“繪制組合體三視圖” 說微課設計探討[J].武漢電力職業技術學院學報，2014（2）

[2]賈琛.信息技術教學手段在《機械制圖》課程改革中的應用[J].河南機電高等專科學校學報，2014（2）

[3]黃向裕.組合體三視圖的課堂教學設計[J].長治學院學報，2007（2）

【作者簡介】謝幫靈（1978— ），廣西昭平人，柳州城市職業學院講師，研究方向：模具設計與制造；彭定文（1978— ），廣西合浦人，柳州城市職業學院講師，研究方向：機械類課程教學管理及課程開發；王莉莉（1987— ），廣西玉林人，柳州城市職業學院助理講師，研究方向：模具設計與制造。

（責編 何田田）