中職機械制圖課程教學中的多媒體技術運用

張楊

貴州省赤水市中等職業(yè)學校 貴州 赤水 564700

引言

隨著社會經(jīng)濟地不斷發(fā)展，國家對中職教育愈發(fā)重視，針對中職教育實際情況提出了各種支持政策，來提高中職教育的整體教學效果。而機械制圖作為中職機械等相關專業(yè)的重要基礎課程，其主要目的是培養(yǎng)學生的基本識圖能力、制圖能力、構圖能力和空間想象力，學好機械制圖課程對學生后期專業(yè)課程的學習具有重要意義，和學生未來工作實踐有著直接聯(lián)系。但與此同時，機械制圖課程教學難度相對較高，傳統(tǒng)教學模式無法滿足機械制圖課程教學需求，很容易出現(xiàn)教學效率低下的問題。特別是在信息化時代背景下，給中職機械制圖課程提供多樣化教學技術，教師利用各種信息技術來進行教學，能有效解決傳統(tǒng)機械制圖課程教學中存在的問題，讓教學更具直觀性，從而提高課程教學效率。

1 機械制圖概述

對于機械行業(yè)而言，機械制不只是一種單純的語言，也是機械設計的重要環(huán)節(jié)。在信息化時代背景下，很多機械制造行業(yè)一線人員大部分來源于中職畢業(yè)學生，行業(yè)對學生的專業(yè)素養(yǎng)要求越來越高，只有切實提升教學效率，才可真正提升機械行業(yè)未來發(fā)展的人才要求。但目前很多機械企業(yè)實際運行情況來看，其仍然采用傳統(tǒng)機械制圖方式進行工作，其很容易受到各種因素影響，如工具、繪圖人員素養(yǎng)等因素，從而產(chǎn)生各種誤差，會給繪畫精確度帶來不同程度的影響。而信息化制圖技術通過合理利用信息技術，能有效提升繪圖效率，將繪圖誤差率控制在合理范圍內(nèi)，從而促進機械制造行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[1]。機械制圖是以圖樣為主體，來展示出機械工作原理、技術要求、結構尺寸等環(huán)節(jié)內(nèi)容，給學生學習制圖方面的知識提供有力依據(jù)。而想要設計出滿足行業(yè)要求的高質(zhì)量圖紙，教師在教學時必須嚴格遵循教學標準，明確標準尺寸標注、比例、標題欄、圖紙幅面等要素，才能提高整個圖樣的實用性，降低學生未來在應用過程中出現(xiàn)問題的概率。同時，要結合三視圖和正投影法標準，來掌握圖樣形態(tài)和機械設計制圖技術，合理利用正投影法將物體實際形狀體現(xiàn)在學生眼前[2]。

2 Power Point教學平臺

隨著計算機大批量普及和多媒體技術的發(fā)展，運用多媒體上課已逐漸成為一種趨勢。Power Point（簡稱PPT）因信息呈現(xiàn)快捷方便，表現(xiàn)力強，內(nèi)容易復制，便于傳播等諸多優(yōu)點被廣泛運用于工作匯報、企業(yè)宣傳、產(chǎn)品推介、婚禮慶典、項目競標、管理咨詢、教育培訓等領域。通過PPT課件教學，能將文字、圖形、動畫等教學要素更加直觀地展示給同學們。且PPT有著多樣化的動畫效果，如切入、擦除、溶解等進退場效果，合理應用在機械制圖課程教學中能更加生動、直觀的演示出零件的繪制步驟（如圖1所示）。

圖1 三視圖形成過程

第1張圖片內(nèi)容：顯示出零件在三面投影體系中，分別向3個投影面投影形成3個視圖；第2張圖片：體現(xiàn)出三視圖展開的過程；第3張圖片：零件的3視圖；第4張圖片：處理掉投影面邊跨，構成無軸3視圖。整個動畫過程具有效果直觀、視覺沖擊力強等特征。

3 Cult 3D素材制作工具

Cult 3D是瑞典某公司的研發(fā)的交互三維軟件，通常應用于主流操作系統(tǒng)和應用程序的交互三維渲染，通過Cult3D技術用戶清晰觀察到可交互的三維產(chǎn)品模型，其屬于跨平臺引擎，能幫助工作人員在網(wǎng)頁上建立交互的3D對象，甚至能通過操作鼠標在網(wǎng)頁上控制3D對象來完成各種復雜動作，如移動、旋轉(zhuǎn)、縮放等，從而真正體現(xiàn)出物體屬性。同時，Cult 3D具有較強的3D渲染技術和壓縮技術，能實現(xiàn)雙線性濾鏡、多重陰影、貼圖等效果，靈活控制生成文件大小。Cult 3D作為一種完全拖方式軟件，教師可在軟件窗口中選擇運行動作，將其導入到Event Map窗口中，選擇激發(fā)相關動作。最新型Cult 3D工具添加音效壓縮功能，不需要使用3D加速卡，這讓很多用戶能第一時間看到仿真物體。Cult 3D自身不具備三維建模功能，需利用其他三維建模工具來進行制作，如Maya、3DS Max等工具，這些軟件在安裝Cult 3D插件后能將三維模型全部轉(zhuǎn)換為C3D文件。目前，3DS Max軟件是最常用的三維建模軟件，其具有多樣化功能，能通過各種插件來解決自身功能方面的問題[3]。因此，在素材制作上可將該Cult 3D作為轉(zhuǎn)化模型格式的主要工具，采用其他三維軟件工具來建立模型，最后在Cult 3D Designer中制作動畫效果。下面簡要從Cult 3D中組合體的形體分析、圓柱齒輪的運轉(zhuǎn)、裝配圖的動態(tài)拆裝等方面來分析三維素材的動畫效果：

3.1 組合體的形體分析

形體分析是結合畫圖和讀圖的主要方式，由于在剛接觸機械制圖時，很多學生的空間想象力不足，對那些復雜的組合體感覺非常抽象，無法全面掌握所有內(nèi)容。而通過Cult 3D可以將機械部件的空間結構、形態(tài)分解過程詳細呈現(xiàn)在學生面前，學生通過點擊鼠標激活動畫就能多方位觀察組合體實際情況，觀看整個形體分解過程。

3.2 圓柱齒輪的運轉(zhuǎn)

圓柱齒輪分為人字齒、直齒、斜齒3種類型，齒輪模型是通過Pro/E來制作，學生可利用鼠標點擊齒輪模型就能完成旋轉(zhuǎn)功能，有利于學生全面觀察齒輪實際情況，將各種齒輪傳動特征直觀演示出來，有利于學生全面掌握三種齒輪傳統(tǒng)形式，避免傳統(tǒng)攜帶模型教學中存在的問題，有效提高教師教學質(zhì)量

3.3 裝配圖的動態(tài)拆裝

裝配體拆裝過程中必須嚴格遵循邏輯順序，在動作設計中需進行科學處理，讓整個拆裝過程具有較強的邏輯性、動態(tài)性、交互性特征，以滿足日常工藝制作要求。主要體現(xiàn)在用時間線來控制動作實際順序，利用解除激活事件和激發(fā)事件來控制所有裝配圖動態(tài)安裝、拆卸等工作。同時，在拆裝過程中，為充分體現(xiàn)最佳觀察方位，應設置程序自動進行視點轉(zhuǎn)換，其工作原理是通過提前設置視點列表，將需要切換視點的時間作為當前視點設置攝像機參數(shù)。二維裝配圖流程過于復雜，學生很難在短時間內(nèi)掌握，特別在空間裝配結構、工作原理、拆裝順序等方面。Cult 3D三維動畫能詳細呈現(xiàn)拆除順序、裝配結構等方面要素，有利于學生掌握裝配圖實際結構（如圖2所示）。Cult 3D的動畫交互效果能進一步激發(fā)學生學習的積極性，加深其對機械制圖各相關知識的理解。同時，教師還可將所有的動畫素材上傳到互聯(lián)網(wǎng)中，以便學生進行課外自主練習，鞏固制圖知識，實現(xiàn)教師主導、學生自主學習的目的。

圖2 Cult 3D拆卸流程

4 多媒體技術在中職機械制圖課程教學中的應用分析

4.1 融合多媒體技術優(yōu)化課堂講授

中職學生全部是第一次接觸機械制圖課程，對課程知識了解程度較低，加上初中灌輸式教育模式影響，給學生思維能力發(fā)展帶來嚴重限制。因此，教師要注重提高學生觀察力和想象力，將多媒體設備靈活應用在機械制圖課程教學中，不僅要講解專業(yè)知識，還要結合典型案例進行講解，并指導學生進行實踐訓練，從而培養(yǎng)學生想象力，逐漸構成空間視圖認知結構。在學習理論知識基礎上，可讓學生根據(jù)簡單三視圖相關圖片來進行練習，讓學生用立體圖來找出其中漏掉的線條，有利于學生掌握視圖各方面情況[4]。

4.2 融合多媒體技術優(yōu)化課堂討論

現(xiàn)代教學中要明確學生主體地位，給學生預留出充足的交流時間，掌握學生內(nèi)心存在的問題，從而制定合理的教學計劃，突出教學難點和關鍵點。在機械制圖課程過程中，圖形具有較強的復雜性，特別是裝配圖和零件圖環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)軟件中受到圖形放大比例限制，圖形根本無法清晰顯示出來。針對該種情況，教師可利用CAD制圖軟件為主要工具，CAD技術有利于機械設計突破傳統(tǒng)畫圖限制，讓學生能進一步掌握機械設計內(nèi)容。通過CAD繪圖軟件有利于其計算出提升部件庫、標準件庫、常用件庫等數(shù)據(jù)資源，給工程制圖工作提供準確的數(shù)據(jù)資源。因此，學生可根據(jù)演示環(huán)節(jié)提出問題，由教師進行解答，再利用CAD軟件進行分析，能有效優(yōu)化教學模式和內(nèi)容，促進師生間的互動性。但也要求學生必須要確保繪圖質(zhì)量，確保圖紙標準性，加強對圖紙繪制準確性進行分析，再將機械制圖和CAD繪圖軟件進行有效結合，保證將繪制精準度控制在合理范圍，避免各種原因給繪制精準度帶來各種影響[5]。

4.3 融合多媒體技術優(yōu)化課堂過程

在機械制圖教學環(huán)節(jié)，教師要根據(jù)學生實際情況，來了解多媒體技術自身存在的優(yōu)勢。同時，合理利用多媒體技術，來優(yōu)化課堂問答和練習環(huán)節(jié)，提高學生課堂參與積極性。例如，在教學疊加型組合體的三視圖畫法時，教師可合理使用多媒體技術，真實模擬組合體每個部分，分步驟呈現(xiàn)正確作圖過程。教學后教師可先讓學生在小組之內(nèi)討論并且歸納作圖步驟，并推薦一位組員上機操作。

5 結束語

綜上所述，本文根據(jù)機械制圖課程特征，以機械制圖教學實際需求為基礎，以提高教學效率為目的，將Power Point作為平臺，合理利用各種多媒體技術，豐富教學內(nèi)容和素材，切合中職實際多方法、多形式開展教學工作，進一步優(yōu)化傳統(tǒng)教學模式，解決傳統(tǒng)模式中教學插圖、線形、文字枯燥乏味的缺陷，用多媒體技術來傳輸各種數(shù)據(jù)，讓教師能從灌輸者轉(zhuǎn)化為引導者，讓學生由被動學習者變成主動學習者，激發(fā)學生學習興趣和積極性，提高教學整體效果。