机械制图与计算机绘图相结合教学方法探究

2014-08-07刘赟王长胜王学志

赤峰学院学报·自然科学版 2014年18期

关键词：剖视图实体模型组合体

刘赟，王长胜，王学志

（河西学院物理与机电工程学院，甘肃张掖 734000）

机械制图与计算机绘图相结合教学方法探究

刘赟，王长胜，王学志

（河西学院物理与机电工程学院，甘肃张掖 734000）

针对当前机械类专业机械制图和计算机绘图分离教学出现的问题，本文结合教学实践，提出将两门课程有机结合的教学方法.该教学方法，在教学内容上进行有效整合，第一学期讲授制图基本理论，第二学期采用AutoCAD软件配合多媒体进行零件图、装配图以及AutoCAD的教学，同时进行计算机绘图实践.这两门课程在教学中，相互辅助，使得教学更加形象化、生动化，并能激发学生的求知欲望和学习兴趣.

机械制图；教学方法；计算机绘图

1 前言

《机械制图》和《计算机绘图》是工科特别是机械类必修的专业基础课，这两门课程是后续学习专业课程和进行毕业设计的基础，也是工程人员表达设计意图，交流设计思想必备的一种“语言”.当前的教学过程中将机械制图和计算机绘图两门课分开讲授，学生在一定程度上将其视为两门课程，不能很好地融会贯通.在教学中存在课程学时少、内容多、学生学习任务重等问题.为适应培养应用型人才的要求，本文提出了将两门课程有机结合的教学方法，这种方法能增强学生的制图理论，同时也能调动学生学习的主动性和积极性.

2 机械制图和计算机绘图分开授课存在的问题

通常机械制图和计算机绘图分别在两个学期单独讲授，第一学期讲授机械制图（64学时），第二学期讲授计算机绘图（32学时）.在教学过程中，通过自评和学生反馈存在若干问题，总结如下.

2.1 机械制图的课程涉及的内容比较多，但学时少

《机械制图》这门课程主要包括几何画法和机械制图这两大部分，共十章内容.几何画法部分是机械制图的投影理论基础，也是这门课程的一个难点，对于第一次接触投影知识的大一新生，接受起来很吃力，因此讲解要花费很多时间.在教学中没有足够时间展开讲解，导致学生识图和绘制零件图时有困难，很难达到教学目标.

2.2 讲授对象任务重，压力大

熟练掌握机械制图知识的方法只有多看、多读、多想、多练，学生在课外必须完成大量的习题以加深对制图理论的理解，并通过练习增强学生空间想象力.其次，在正常的教学过程中，学生必须完成一定数量的A3、A4号图的绘制，一般要完成8-12幅手工绘图.学生每完成一幅图都要花费较长的时间，加之大一新生的课程量比较重，学生只能在晚上或者周末完成绘图，占用大部分的课余时间，学生的学习压力比较大，与此同时，绘图技能的掌握会有缩水.

2.3 计算机绘图与机械制图相脱节

通常，计算机辅助绘图课程是学生学习软件制图的功能后，严格按照机械制图标准进行绘图练习.但在实际教学过程中，学生往往过于注重软件的操作技能的学习，而忽略了制图理论的实践.计算机辅助绘图本应为制图服务，然而实际教学过程中，极易使得本末倒置[1].

综上所述，上文提到的三个问题在培养创新性人才的教学过程中不可避免，笔者在机械制图和计算机绘图课程的教学中尝试进行改革.改革的主要内容是将两门课有机结合.这样以来，在减轻学生学习压力的同时，将两门课教学旧貌换新颜.

3 机械制图和计算机绘图结合方式

3.1 教学内容优化整合

第一学期讲机械制图I，共64学时，包括：制图基本知识与技能；点线面的投影；立体的投影；组合体；轴测图；机件的常用表达方法；标准件和常用件这七部分的内容.将零件图和装配图放到第二学期与计算机绘图相融合.第二学期讲机械制图II，共48学时，授课内容优化为以下几部分：①计算机绘图的基本知识及基本指令.包括：AutoCAD基础知识；基本绘图命令；基本图形编辑命令；块及其块的编辑.②零件图.包括：视图选择；尺寸标注；表面粗糙度；极限与配合；形位公差位置公差；读图方法；AutoCAD绘制零件图，并进行尺寸标注.③装配图.包括：装配图的画法；尺寸标注；技术要求及明细栏；AutoCAD绘制装配图.④AutoCAD三维图形的绘制.包括：三维坐标系的建立；创建和编辑三维实体模型；布尔运算；AutoCAD绘制组合体立体图，并生成二维图形.

3.2 借助AutoCAD三维实体辅助机械制图I的教学

传统的机械制图的教学主要以板书教学为主，另外辅助一些挂图、模型和多媒体，由于模型和挂图数量有限，大部分的图形还是靠学生自己想象.而通过AutoCAD软件可以建立一些三维模型，让学生们通过不同的视角去观察实体，甚至可以通过剖切和切割编辑实体来观察实体的内部形状，帮助空间想象力较差的同学更好的理解剖视图和断面图.

4 以剖视图形成过程授课为例

传统的教学方式采用多媒体配合板书来讲解，通过组合体的三视图，如图1所示，让学生在脑海中想象组合体的实体形状，并根据图中的虚线，分析其内部结构.然后讲解剖视图形成的方式：用通过机件前后对称面的正平面，假想把机件剖开，移去剖切平面前的部分，再向正投影面投影，就得到了位于主视图位置上的全剖视图，如图2所示.整个过程主要依靠学生利用投影知识想象机件的空间形状和内部结构，对一些空间思维能力较差的学生而言难以理解.

图1 组合体视图

图2 剖视图

借助AutoCAD软件介绍组合体的全剖和半剖形成过程[2].如图3所示为组合体的三维实体模型，通过AutoCAD中的三维动态观察，让同学们了解其外部结构特征.如图5所示为组合体的全剖实体模型，通过AutoCAD可以逼真再现剖视图的形成，先将实体模型在ABC对称面剖切（如图4所示），然后将前部分移走，剩下的一部分就如图5所示，从而了解其内部结构特征，蓝色部分为断面，这部分在剖视图中打剖面线，通过这个图形，学生很容易理解剖视图的形成及其投影图.组合体的半剖模型如图6所示.由此可见，AutoCAD软件在教学的过程中充当着“活挂图”和“模型”的角色，可以灵活随意的创建各种实体，通过切割、移动等基本修改操作可以将模型的内部结构呈现.让教学过程更加生动化，用形象的实体模型帮助学生更好的理解.

图3 实体模型

图4 切割成两部分实体

图5 全剖实体模型

图6 半剖实体模型

5 机械制图和计算机绘图结合意义

5.1 克服了现行教学中课时少，学生任务重的问题

通过机械制图和计算机绘图的结合，相同的课时量却减少了机械制图的讲解内容，给老师更充裕的时间去详细讲解投影规律、组合体和视图表达方式等知识，由于上课速度慢讲解例题多，学生理解起来更加容易.学生的任务也分摊到两个学期完成，主要以计算机绘图为主，保证了学生有充足的时间和精力去认真完成绘图，确保了图形的质量，也防止学生对作图产生厌恶的心理.

5.2 激发学生的学习兴趣

“兴趣是最好的老师”，兴趣能帮助学生主动求知、探索、实践.在教学的过程中，我们发现学生对计算机绘图的兴趣远远高于机械制图[3].机械制图注重理论知识的学习，而且对三维思维能力的要求高，内容枯燥，对空间想象力较差的同学而言由于无法在脑海中构思物体的立体结构从而很难理解，产生厌学的态度.计算机绘图是借助AutoCAD软件完成工程图形的绘制，简单、直观、快捷、方便，比较容易掌握[4].只要熟悉软件的基本操作命令，就可以完成简单图形的绘制，让学生体会到成就感，从而产生浓厚的学习兴趣.机械制图与计算机绘图相结合教学方法，利用AutoCAD软件呈现实体模型，将立体动态旋转，呈现各个方向的结构，再加上材质的渲染，便于观察，使学习过程更加生动化、趣味化，促进空间思维的形成，激发学习兴趣，从而消除厌学的消极情绪，并且让学生看到了AutoCAD软件的便捷和强大的绘图功能，对第二学期的学习产生强烈的求知欲望.

5.3 促进理论与实践紧密联系

机械制图侧重于理论知识的讲解，计算机绘图侧重于绘图技巧的讲解，两者相分离的教学，使得学生在学习完机械制图后，就不再去复习这门课程的理论知识，为计算机绘图的讲授增加难度.学生在计算机绘图练习过程中很容易犯不遵循制图标准的错误.甚至，学生对工程图的表达理解有偏差而影响了绘图速度和质量，教师不得不重复讲授机械制图的内容，占用很多课时量.机械制图和计算机绘图的结合促进了理论和实践紧密联系，相辅相成.