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基于立体化教学的机械制图课程实践平台设计

2016-08-10黄燕钧梧州学院

新课程(下) 2016年2期
关键词:机械制图投影实践

黄燕钧(梧州学院)



基于立体化教学的机械制图课程实践平台设计

黄燕钧
(梧州学院)

摘要:学好机械制图是走进机械大门的第一步,拥有各种各样的辅助学习工具和方法,然而更需要一个可以动手实践的平台来加深学生对知识的理解。机械制图课程实践平台则可以为学生学习机械制图提供帮助。学生通过自选型腔模块,用橡皮泥填充,可以做出任何想要的模型,然后通过投影得到相应的视图。如果发现投影得到的视图与要求的不一致,可以重新做一次,直到正确为止。实现了由图到物和由物到图的双向功能,不但大大减轻了学生的学习负担,而且还可以培养学生的动手能力和空间想象能力。

关键词:机械制图;模型;投影;实践

机械制图是进入大学学习机械专业的第一门课程,为后续的专业课程打基础。在学习的过程中,虽然课堂有老师的PPT讲解,三维软件的建模或者是用木模演示,但这毕竟有很大的局限性。这些只是针对书本上的例子来举例,可能学生听过后会明白,但一到课后练习或遇到难一点不会做的题目时,由于刚接触这门课程,空间想象能力不是很强,所以会束手无策。为此,对机械制图课程改革进行了很多方面的研究。在这种情况下,有必要设计一个立体化教学的机械制图课程实践平台,通过机械制图课程实践平台,学生可以根据所给的视图,选取相应的型腔,做出想要的实体模型,通过对比投影视图,得出所需答案。机械制图课程实践平台的意义在于,它可以充分调动学生的积极性和学习兴趣,通过自己实际动手操作,解决学习中的疑难点,加深学生对课本知识的理解。

机械制图课程实践平台的构思:机械制图课程是机械专业的基础课,同时也是电机类专业的必修课。本着为学生能更好地掌握制图的这门课程而设计的实践平台。

针对学生刚接触这门课程时,不能准确地在脑海中将零件的三视图对应的三维立体图想象出来,导致在看图、识图到画图的整个过程中存在困难。比如,在学习相贯线或其他组合体,或者是通过两个视图,想出立体模型,再画出第三个视图等这些知识难点时,需要学生充分发挥空间想象能力,初学者一般达不到此要求。因此,我们的机械制图课程实践平台可以辅助学生学习这门课程。本实践平台由两大部分组成,即机械模型实践部分和投影仪部分。前者包括操作底板,型腔模块,橡皮泥;后者包括单片机最小系统,无线模块,电动机驱动模块及灯光系统。学生可以根据零件的三视图,合理选择型腔模块,用橡皮泥填充并压紧,得到相应的实体模型,加深对投影知识的理解,最后还可以放到投影台进行投影,体验一下正投影的感觉。本实践平台可以实现零件三视图和三维实体之间的双向知识流动。下面介绍实践平台的设计过程:

一、机械模型设计

结合工程实际中典型的形体结构,做出型腔模块。通过选取所需的型腔模块,放在操作底板上,逐渐填充橡皮泥,用塑料棒压紧,完成后取出模型。对于相贯模型,分两步进行,可以选择用塑料贴膜隔开,得到相贯实体的一部分;另一部分选用不同颜色的橡皮泥,便可得到明显的相贯线。还可以通过对橡皮泥的切割,自由组合成不同的组合体。各模型实体效果图如图1、图2、图3。

图1 

图2 

图3 

二、投影电路控制部分

1.单片机最小系统

图4是单片机最小系统的电路设计原理图,此电路的主要功能是用程序控制步进电机的正反转和转速。

图4

2.电动机驱动模块

如图5是电动机的驱动模块,通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转,停止的操作。

图5

3.无线模块

通过遥控器发射信号解码板接收信号传递给单片机,从而控制电动机的正转反转,使展示平台变得方便控制,课堂变得智能、灵活。如图6。

图6

4.灯光系统

灯光照射系统由照射灯、旋转台和投影板组成,我们将制作成功的模具平放在电动机上面让它转动,通过灯光的照射使影子投影到投影板上,通过让模具90°、180°、270°、360°的旋转,可在投影板上呈现不同的光影,可以直观地看到模具外轮廓的投影。

三、创新点及应用

(1)在机械制图学习过程中,学生面对一堆的点、线、面和复杂的立体时,难免会觉得枯燥乏味。通过本实践平台,学生亲自动手做出模型,则可大大提高学生的学习兴趣,在趣味中培养创新能力。

(2)该制图实践平台简单易行,成本低。由于使用的是橡皮泥,所以可反复利用,且做出的实体模型可以剖开,方便观察其内部结构。

(3)把传统的纯理论机械制图教学转变为“理论+实践”相结合的教学方式,使学生更好地理解书本知识。

(4)学生通过自己的实践操作,可以促进学生的互动性,提高空间想象力,同时还可以提高学生的动手能力。

机械制图课程实践平台能实现动手制作制图模型,达到便于理解制图知识重点和难点的目的,且结构简单、灵活多变、成本不高,可以应用在机械制图实验室,为机械制图初学者提供更好的帮助。随着型腔模块的多样性,还能推广应用到其他机械类课程中。

参考文献:

[1]陈炽坤.现代工程图学中的十大问题[A].图学教育研究[C].北京:机械工业出版社,2004-19:23.

[2]马英巧.工程制图教学中培养学生工程意识的研究与实践[J].机械管理开发,2013(02):163-164.

[3]陈亮.工程制图教学中的竞赛激励机制[J].工程图学学报,2009(05):144-147.

[4]元莉萍.画法几何及机械制图课创造性教学法的探索与尝试[J].高校之窗,2007(03):15-16.

[5]朱小燕.浅谈智能控制小车的设计[J].机电信息,2011 (06):181-182.

·编辑温雪莲

基金项目:广西高等教育教学改革工程项目(2013JGA238);梧州学院教育教学改革项目(wyjg2008A007)。

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