機(jī)械制圖課程探討

周哲通

（重慶五一技師學(xué)院，重慶 渝中　400042）

機(jī)械制圖課程探討

周哲通

（重慶五一技師學(xué)院，重慶 渝中400042）

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

機(jī)械制圖；三維立體教學(xué)；職業(yè)教育

圖形圖像處理技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容。當(dāng)前圖形圖像處理技術(shù)分為三種：平面圖形設(shè)計制作技術(shù)、三維實體造型技術(shù)、動態(tài)圖形呈現(xiàn)技術(shù)。三維實體造型技術(shù)主要被應(yīng)用在機(jī)械制造行業(yè)中。

1　課程改革的指導(dǎo)思想

發(fā)達(dá)國家非常重視三維實體造型技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用。以美國的工程設(shè)計繪圖課教學(xué)體系的改革來說，美國已經(jīng)把工程設(shè)計制圖課程體系轉(zhuǎn)向為實體造型技術(shù)，即將實體造型技術(shù)作為一個專門的學(xué)科。加拿大即日本等先進(jìn)國家也紛紛開始這項課程改革。

國內(nèi)的圖學(xué)界也正在進(jìn)行這項改革。過去，教育學(xué)界僅在研究生教學(xué)與工業(yè)制造設(shè)計及藝術(shù)專業(yè)領(lǐng)域開設(shè)有三維立體制圖課程，然而隨著三維立體技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，未來工程設(shè)計制圖課程與實體造型技術(shù)將聯(lián)系得更加緊密，三維實體造型技術(shù)完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)工程制圖已經(jīng)成為一種趨勢。面對這種現(xiàn)實需求的改變，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中同時進(jìn)行平面圖形和三維立體建模學(xué)習(xí)的教學(xué)改革已是迫在眉睫。以三維立體制圖工程為教學(xué)核心進(jìn)行改革是機(jī)械制圖課程發(fā)展的趨勢。

結(jié)合現(xiàn)代教育學(xué)的思想，機(jī)械制圖課程改革的方向為：應(yīng)用以人為本的思想，開展實體造型設(shè)計的工程圖學(xué)思維培訓(xùn)；把計算機(jī)實體造型課作為基礎(chǔ)課程，強(qiáng)化學(xué)生立體造型技術(shù)的素養(yǎng)；為學(xué)生建立一個自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生自主的把機(jī)械制圖課程的內(nèi)容與立體造型技術(shù)融合起來。

2　建立全新的三維立體制圖工程的教學(xué)框架

2.1三維立體制圖工程的教學(xué)內(nèi)涵

三維立體制圖工程的核心，就是指教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用立體建模的思維來思考機(jī)械制圖的問題。即當(dāng)學(xué)生接受平面圖形的繪制任務(wù)時，能立即在腦中構(gòu)件一個簡單的機(jī)械形體形象，然后應(yīng)用計算機(jī)軟件將該形象表現(xiàn)出來。學(xué)生在應(yīng)用計算機(jī)軟件制圖時，能根據(jù)制圖的需求修正該形體。目前《機(jī)械制圖》的教材是應(yīng)用描述形體的形狀、大小、方位、參數(shù)的方式展現(xiàn)出機(jī)械形體的形象的，這與立體造型設(shè)計技術(shù)有本制的區(qū)別。立體造型設(shè)計技術(shù)是形體思維在前，修正思維在后；傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)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(xué)內(nèi)涵就是要培訓(xùn)學(xué)生的立體造型思維，強(qiáng)化計算機(jī)繪圖的技術(shù)。

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(dāng)作形體分析的思維，把傳統(tǒng)機(jī)械制圖的思維當(dāng)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(xué)生只具有形體分析的思維，其設(shè)計的成果可能不能滿足機(jī)械制圖精細(xì)化的操作要求；如果學(xué)生僅僅只具備線面思維，則缺乏宏觀制圖的思想，找不到機(jī)械制圖的方向。三維立體制圖工程的教學(xué)的體系就是一套讓學(xué)生建立宏觀的形體思維，培養(yǎng)學(xué)生線面制圖技術(shù)的體系。

2.3強(qiáng)化形體的描述與構(gòu)件訓(xùn)練

2.3.1引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用形體分析法表達(dá)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。現(xiàn)用圖1形體構(gòu)成的三種路徑來說明這種區(qū)別。圖1（a）是機(jī)械制圖的截面圖，如果學(xué)生應(yīng)用線面分析法來看待這一圖形，學(xué)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(shù)是什么？于是學(xué)生的觀察側(cè)重點在于這一幅圖形，這種思維方式缺少創(chuàng)造性。假設(shè)學(xué)生具有形體分析的思維，學(xué)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(xué)生在遇到機(jī)制制圖的要求時，學(xué)習(xí)的重點為根據(jù)機(jī)械制圖的要求在腦內(nèi)形成一幅草圖，當(dāng)草圖形成以后，學(xué)生能立即應(yīng)用形體分析的方法完成圖形創(chuàng)造，令立體圖形的實現(xiàn)具有可行性。

圖1　形體構(gòu)成的三種路徑

2.3.2在形體分析法中融入線面分析法

機(jī)械制圖對形體參數(shù)的要求非常嚴(yán)格。在機(jī)械制圖的教學(xué)中教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生掌握形體分析法，還要引導(dǎo)字生在掌握了形體分析法的基礎(chǔ)上掌握線面分析法。比如學(xué)生要從幾合圖形的并、交、差集的角度來理解機(jī)械制圖的參數(shù)，了解機(jī)械制圖中立體形體的嚴(yán)密性，使創(chuàng)造的立體形體符合機(jī)械制圖的要求。

2.3.3重視形體掃描過程，應(yīng)用軟件構(gòu)件形體

《機(jī)械制圖》的教材把平面運(yùn)動成形的形體稱之為掃描形體，掃描形體曾是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，學(xué)生在學(xué)習(xí)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(guān)的知識。目前三維立體制圖軟件突破了這一教學(xué)難點。學(xué)生在應(yīng)用三維立體制圖時，能夠通過旋轉(zhuǎn)、拉伸、放大、縮小等技術(shù)了解創(chuàng)造的機(jī)械形體，根據(jù)設(shè)計的需求修正機(jī)械制圖形體的參數(shù)。

3　三維立體制圖工程的教學(xué)實踐

3.1培養(yǎng)學(xué)生了解形體分析法制圖的意識

在機(jī)械制圖的形體分析法和線面分析法融合的教學(xué)中，教師首先要引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用立體形體的方法看待機(jī)械制圖的問題。在這一學(xué)習(xí)階段，教師在引導(dǎo)學(xué)生了解機(jī)械圖形的時候要用以下三種方法培養(yǎng)學(xué)生形體分析制圖的意識：教師要引導(dǎo)學(xué)生看到機(jī)械制圖圖形的時候，應(yīng)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(dǎo)學(xué)生應(yīng)用圖1描述的形體構(gòu)成的視角看待機(jī)械制圖圖形；學(xué)生在遇到機(jī)械制圖的問題時，要學(xué)會應(yīng)用手畫草圖的方法繪制出機(jī)械制圖圖形；教師要強(qiáng)化形體分析法的訓(xùn)練，讓學(xué)生在設(shè)計及繪制機(jī)械零件時能即時用草圖繪圖法繪制軸側(cè)圖形、正等軸側(cè)圖等圖形。

3.2引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會線面結(jié)合分析應(yīng)用技術(shù)

3.2.1應(yīng)用項目教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的繪圖技巧

圖2　機(jī)械零件的形體繪制流程

當(dāng)學(xué)生具備了形體意識以后，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)把各類立體幾何圖形的形體展現(xiàn)出來。以教師引導(dǎo)學(xué)生繪制機(jī)械零件的圖形如圖2（a）時，學(xué)生需能立即意識到這個不規(guī)則的圖形是由數(shù)個規(guī)則的圖形組合而成的。參看圖2（b）、圖2（c）、圖2（d），這就是應(yīng)用形體的分析，把一個規(guī)則的圓形應(yīng)用切割、組合、挖切的方法變成一個不規(guī)則的零件剖面圖的方法。教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會應(yīng)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(dǎo)學(xué)生學(xué)會閱讀軟件上工具條中各命令的所有功能，讓學(xué)生掌握工具條中各繪圖、修改編輯命令的應(yīng)用方法。學(xué)生要學(xué)會復(fù)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(wù)，當(dāng)學(xué)生能夠完成這一項目任務(wù)時，便能基本掌握三維立體軟件的基本應(yīng)用方法。

3.2.2引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會標(biāo)注尺寸及語言的規(guī)范

圖3　三維立體圖形尺寸標(biāo)注及語言標(biāo)注的方法

當(dāng)學(xué)生學(xué)會應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)繪制三維立體圖形以后，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會在三維立體圖形上標(biāo)注文字注釋與尺寸注釋。這是學(xué)生在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的機(jī)械制圖的過程中必須要掌握的一個技術(shù)環(huán)節(jié)，當(dāng)學(xué)生應(yīng)用三維立體制圖時，也不能忽略這一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，只是此時學(xué)生的注釋過程要應(yīng)用計算機(jī)軟件來完成。以教師引導(dǎo)學(xué)生觀看圖3為例，教師要引導(dǎo)學(xué)生掌握機(jī)械制圖符號的應(yīng)用、設(shè)置線性角度及尺寸精度、引導(dǎo)學(xué)生換算格式及精度等，讓學(xué)生學(xué)會規(guī)范的尺寸標(biāo)注與語言文字注釋的方法，令學(xué)生能夠繪制出標(biāo)準(zhǔn)的三維立體機(jī)械制圖圖形。

3.2.3引導(dǎo)學(xué)生掌握綜合機(jī)械制圖應(yīng)用技能

圖4　零件的軸側(cè)圖

當(dāng)學(xué)生掌握了三維立體軟件的應(yīng)用技術(shù)，能夠應(yīng)用三維立體軟件繪制出需要的形體，并且掌握了機(jī)械制圖的繪圖原理，能在三維立體軟件上繪制出標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械制圖圖形以后，教師要引導(dǎo)學(xué)生掌握計算機(jī)機(jī)械制圖應(yīng)用的技能，熟練的繪制出各種機(jī)械制圖圖形。以教師引導(dǎo)學(xué)生繪制機(jī)械軸測圖為例，教師可引導(dǎo)學(xué)生觀看圖4（a），要求字生應(yīng)用形體分析的方法分析出該零件形體的構(gòu)成，然后應(yīng)用計算機(jī)軟件完成全部的制圖過程。當(dāng)學(xué)生了解了該零件軸測圖的形體繪制方法以后，可應(yīng)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(xué)生在完成零件軸測圖的繪制任務(wù)時，要學(xué)會360°無死角旋轉(zhuǎn)圖像、縮放圖形、展現(xiàn)局部圖形，能夠全面的觀察零件軸測圖繪制的情況；學(xué)生要能夠應(yīng)用三維立體軟件修改圖形繪制的參數(shù)，讓圖形繪制的結(jié)合符合制圖的要求；學(xué)生要能夠在三維立體軟件上繪制投影、標(biāo)注尺寸、標(biāo)注文字等，應(yīng)用計算機(jī)軟件完成機(jī)械制圖的全部繪制流程。

3.3強(qiáng)化學(xué)生三維立體制圖綜合能力

學(xué)生剛開始可能形體思維能力不強(qiáng)、三維立體軟件應(yīng)用的能力不強(qiáng)。不過，只要持續(xù)的學(xué)習(xí)，就能掌握三維立體制圖工程的全部技能。教師在引導(dǎo)生學(xué)習(xí)的時候，要應(yīng)用循序漸進(jìn)的方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生先學(xué)會完成一個簡單的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在完成一個一個學(xué)習(xí)任務(wù)的時候逐漸掌握三維立體制圖的技能，當(dāng)學(xué)生積累了一定的知識以后，教師為為學(xué)生布置綜合性較強(qiáng)的工程任務(wù)，讓學(xué)生在完成綜合性的任務(wù)中自主的檢驗知識結(jié)構(gòu)。

有部分學(xué)生掌握了三維立體制圖工程技術(shù)以后，便認(rèn)為自己的知識結(jié)構(gòu)滿足了市場人才的需求，實際上并非如此。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的情況下，企業(yè)對人才的要求較高，當(dāng)前企業(yè)要求學(xué)生具備熟練的三維立體制圖工程技術(shù)，即學(xué)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(xué)生的知識結(jié)構(gòu)滿足企業(yè)的需求，教師要在教學(xué)過程中引迅學(xué)生學(xué)會限時完成制圖，令學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)的過程中掌握快捷鍵的應(yīng)用方法，能夠應(yīng)用最簡的思路完成制圖。

為了讓學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與企業(yè)的需求結(jié)軌，教師要在教學(xué)的過程中獲得企業(yè)的最新制圖任務(wù)，應(yīng)用任務(wù)實踐的方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)三維立體制圖的技術(shù)，教師可應(yīng)用這種教學(xué)方法令學(xué)生了解到企業(yè)需要哪樣的人才，及評估自身的學(xué)習(xí)層次，從而找到學(xué)習(xí)的方向。

5　總結(jié)

該次研究提出了機(jī)械制圖課程進(jìn)行改革的指導(dǎo)思想，這種指導(dǎo)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(xué)向前發(fā)展，當(dāng)前機(jī)械制圖均由三維立體軟件完成，當(dāng)前職業(yè)學(xué)校的學(xué)生必須掌握三維立體制圖的技術(shù)；第二，機(jī)械制圖課程改革的要求，教師要以實體造型技術(shù)課程為核心，把機(jī)械制圖及設(shè)計的課程融入到實體造型技術(shù)的課程中；第三，引導(dǎo)學(xué)生建立一套實體造型設(shè)計的工程圖學(xué)思維方式，強(qiáng)化AutoCAD等軟件的訓(xùn)練，形成一套全新的機(jī)械制圖課程教學(xué)體系。讓這套機(jī)械制圖課程改革實現(xiàn)，對學(xué)校來說、對學(xué)生本人來說、對社會來說，都具有深遠(yuǎn)的意義。

[1]黃亞嫻.高職教師參與項目課程改革的現(xiàn)狀與建議[J].才智，2015(08).

[2]趙軍.高職項目課程教學(xué)改革的瓶頸與對策[J].教育與職業(yè)，2014(02).

[3]鐘慶芳.高職項目課程改革中的現(xiàn)實性問題分析[J].職教通訊，2014(09).

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責(zé)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(xué)院講師。