基于過程的復雜組合體讀圖方法研究

蒲娟謝+瀟曉+唐衛東??

摘要：復雜組合體的讀圖是機械制圖課程學習的重點和難點。針對當前主要教學方法的缺點，提出基于過程的復雜組合體讀圖方法。該方法以三維建模軟件為載體，以能力培養為目標，從學生實際情況出發，具有較強的實踐性。

關鍵詞：復雜組合體；線面分析法；形體分析法；Solidworks

一、 緒論

機械圖紙被稱為工程界的技術語言，是產品生產過程順利進行的重要保障。因此，機械制圖課程是培養機械和機電類相關專業工程技術型人才的一門非常重要的專業基礎課，在整個課程體系中占有重要地位。組合體一章是學生立體思維構建和應用的關鍵，在機械制圖課程中舉足輕重，是機械制圖課程的重點和難點。而復雜組合體的畫圖和讀圖更是該章的核心和難點，盡管在前人的不斷摸索總結下積累了大量優秀的教學方法，但很多學生反映這些方法并不好用，即使課堂上在老師的啟發下聽懂了，課后做作業也常常是一頭霧水。造成這種情況主要有以下幾方面原因：1. 剛剛接觸制圖課程不久的學生本身立體思維構建還不完善，而組合體讀圖需要大量的經驗積累。2. 自身讀圖經驗豐富的制圖老師在講授課程過程中，沒有從學生實際的思維角度出發，對學生在學習過程中的思維研究不夠深入。3. 雖然部分老師在教學過程中也引入了大量的三維模型來幫助學生思考構建三維立體感，但僅僅只是將模型的最終樣子展示給學生，并未將模型的形成過程進行可視化地描述，學生接受起來較為困難。

二、 現有常用組合體讀圖方法的優缺點分析

目前，在組合體讀圖這部分內容的教學過程當中，很多老師教授給學生的讀圖方法主要是形體分析法和線面分析法.

形體分析法（如圖1所示）是根據某一視圖，把組合體分解成幾個簡單形體，利用“三等關系”，找出每一部分形體的三個投影，想象出其形狀，最后根據位置關系綜合想象出整個組合體的形狀。這種方法在一定程度上將復雜的組合體進行了簡化分解，降低了讀圖的難度，但在利用“三等關系”對組合體按線框關系進行分解時，對經驗的積累要求較高，難度較大，尤其是初學組合體的學生，往往分不清楚到底哪些圖線表達的是同一個結構，導致對形體的綜合分析出錯。

線面分析法（如圖2所示）是運用點、線、面的投影規律和特征，仔細分析視圖中的線或線框所代表的含義和空間位置，從而讀懂組合體視圖的方法。由于點、線、面的投影本就比較抽象，再加上要確認所有圖線和線框的含義，對三維空間立體感的要求很高，因此，大部分的學生對使用這種方法來分析組合體較為困難。

這兩種讀圖方法在實施過程中，對經驗的要求都比較高，對于僅僅具備簡單基本體讀圖能力，并無過多經驗積累的大一學生來講，操作性不太好，學生和老師往往都需要花很大的力氣，才能攻克這部分難題。

三、 基于過程的復雜組合體讀圖方法

針對以上傳統形體分析法和線面分析法的缺點，從學生實際情況出發，提出基于過程的復雜組合體讀圖方法。該方法以三維建模軟件Solidworks為載體，從模型的原型開始，分析模型的具體形成過程，并將該過程可視化地展示給學生。模型每做一次改變，都讓學生思考其三視圖發生的變化，通過不斷將學生看到的模型與腦海中的三視圖關聯對比，修正自己的認識錯誤，從而達到訓練學生空間立體思維和快速提高其復雜組合體讀圖以及畫圖能力的目的。

以圖3所示模型為例，具體操作過程如下：

首先，根據模型結構按照從整體到局部，從主要到次要的順序分析其形成過程。可知，該模型原本為四棱柱，第一次在其正上方開了一個梯形槽，第二次再在模型的左右兩邊各作一個切口。

然后，根據其形成過程，建立每一步的模型，并讓學生根據模型結構，思考其三視圖。該過程如圖4所示。

最后，打開線框模型，根據可見性，檢查所畫視圖是否正確。（如圖5）

四、 總結

基于過程的復雜組合體讀圖方法從學生的“實際思維情況”出發，以能力培養為目標，具有較強的實踐性，經驗證，效果較好。具體而言，具有以下幾方面優勢：

1. 培養學生獨立解決組合體讀圖問題的能力。學生在做作業時，遇到難以想象出形狀的組合體，可以根據老師課堂上展示的Solidworks軟件的操作過程，自己動手建立三維模型，從而達到讀懂組合體視圖的目的。

2. 幫助學生初步建立產品生產加工工藝意識。該方法中，建立三維模型的過程就是模擬產品生產加工過程，學生可以在此過程中，初步了解產品怎樣在工藝規則的指導下，一步一步加工出來，從而形成初步的工藝意識。

3. 提高學生興趣。由于該方法將復雜問題簡單化，容易使學生在聽課過程中建立學習信心，從而產生興趣。同時，三維軟件的應用，能使學生對軟件的強大功能產生好奇和向往。因此，該方法能起到提高學生學習興趣的作用。

盡管如此，該方法仍存在一些問題，如大一學生并非人人都有電腦，所以客觀上實現起來有一定難度；學生三維立體思維構建過程和規律本身非常復雜，仍需進一步深入研究等。因此，在未來的教學和研究中，將繼續思考，以期找出更加有效的教學方法。

參考文獻：

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[2] 李瑩.談如何提高《機械制圖》課堂效率[J].中國西部科技，2012，（11）.

[3] 唐衛東等.機械制圖與計算機繪圖[M].北京：高等教育出版社，2016，08.

作者簡介：蒲娟，謝瀟曉，唐衛東，四川省成都市，成都航空職業技術學院。endprint