基于过程的复杂组合体读图方法研究

蒲娟谢+潇晓+唐卫东��

摘要：复杂组合体的读图是机械制图课程学习的重点和难点。针对当前主要教学方法的缺点，提出基于过程的复杂组合体读图方法。该方法以三维建模软件为载体，以能力培养为目标，从学生实际情况出发，具有较强的实践性。

关键词：复杂组合体；线面分析法；形体分析法；Solidworks

一、 绪论

机械图纸被称为工程界的技术语言，是产品生产过程顺利进行的重要保障。因此，机械制图课程是培养机械和机电类相关专业工程技术型人才的一门非常重要的专业基础课，在整个课程体系中占有重要地位。组合体一章是学生立体思维构建和应用的关键，在机械制图课程中举足轻重，是机械制图课程的重点和难点。而复杂组合体的画图和读图更是该章的核心和难点，尽管在前人的不断摸索总结下积累了大量优秀的教学方法，但很多学生反映这些方法并不好用，即使课堂上在老师的启发下听懂了，课后做作业也常常是一头雾水。造成这种情况主要有以下几方面原因：1. 刚刚接触制图课程不久的学生本身立体思维构建还不完善，而组合体读图需要大量的经验积累。2. 自身读图经验丰富的制图老师在讲授课程过程中，没有从学生实际的思维角度出发，对学生在学习过程中的思维研究不够深入。3. 虽然部分老师在教学过程中也引入了大量的三维模型来帮助学生思考构建三维立体感，但仅仅只是将模型的最终样子展示给学生，并未将模型的形成过程进行可视化地描述，学生接受起来较为困难。

二、 现有常用组合体读图方法的优缺点分析

目前，在组合体读图这部分内容的教学过程当中，很多老师教授给学生的读图方法主要是形体分析法和线面分析法.

形体分析法（如图1所示）是根据某一视图，把组合体分解成几个简单形体，利用“三等关系”，找出每一部分形体的三个投影，想象出其形状，最后根据位置关系综合想象出整个组合体的形状。这种方法在一定程度上将复杂的组合体进行了简化分解，降低了读图的难度，但在利用“三等关系”对组合体按线框关系进行分解时，对经验的积累要求较高，难度较大，尤其是初学组合体的学生，往往分不清楚到底哪些图线表达的是同一个结构，导致对形体的综合分析出错。

线面分析法（如图2所示）是运用点、线、面的投影规律和特征，仔细分析视图中的线或线框所代表的含义和空间位置，从而读懂组合体视图的方法。由于点、线、面的投影本就比较抽象，再加上要确认所有图线和线框的含义，对三维空间立体感的要求很高，因此，大部分的学生对使用这种方法来分析组合体较为困难。

这两种读图方法在实施过程中，对经验的要求都比较高，对于仅仅具备简单基本体读图能力，并无过多经验积累的大一学生来讲，操作性不太好，学生和老师往往都需要花很大的力气，才能攻克这部分难题。

三、 基于过程的复杂组合体读图方法

针对以上传统形体分析法和线面分析法的缺点，从学生实际情况出发，提出基于过程的复杂组合体读图方法。该方法以三维建模软件Solidworks为载体，从模型的原型开始，分析模型的具体形成过程，并将该过程可视化地展示给学生。模型每做一次改变，都让学生思考其三视图发生的变化，通过不断将学生看到的模型与脑海中的三视图关联对比，修正自己的认识错误，从而达到训练学生空间立体思维和快速提高其复杂组合体读图以及画图能力的目的。

以图3所示模型为例，具体操作过程如下：

首先，根据模型结构按照从整体到局部，从主要到次要的顺序分析其形成过程。可知，该模型原本为四棱柱，第一次在其正上方开了一个梯形槽，第二次再在模型的左右两边各作一个切口。

然后，根据其形成过程，建立每一步的模型，并让学生根据模型结构，思考其三视图。该过程如图4所示。

最后，打开线框模型，根据可见性，检查所画视图是否正确。（如图5）

四、 总结

基于过程的复杂组合体读图方法从学生的“实际思维情况”出发，以能力培养为目标，具有较强的实践性，经验证，效果较好。具体而言，具有以下几方面优势：

1. 培养学生独立解决组合体读图问题的能力。学生在做作业时，遇到难以想象出形状的组合体，可以根据老师课堂上展示的Solidworks软件的操作过程，自己动手建立三维模型，从而达到读懂组合体视图的目的。

2. 帮助学生初步建立产品生产加工工艺意识。该方法中，建立三维模型的过程就是模拟产品生产加工过程，学生可以在此过程中，初步了解产品怎样在工艺规则的指导下，一步一步加工出来，从而形成初步的工艺意识。

3. 提高学生兴趣。由于该方法将复杂问题简单化，容易使学生在听课过程中建立学习信心，从而产生兴趣。同时，三维软件的应用，能使学生对软件的强大功能产生好奇和向往。因此，该方法能起到提高学生学习兴趣的作用。

尽管如此，该方法仍存在一些问题，如大一学生并非人人都有电脑，所以客观上实现起来有一定难度；學生三维立体思维构建过程和规律本身非常复杂，仍需进一步深入研究等。因此，在未来的教学和研究中，将继续思考，以期找出更加有效的教学方法。

参考文献：

[1] 张洲.《机械制图》与《金工实训》一体化教学模式探究.教育教学论坛[J].2014，2（1）.

[2] 李莹.谈如何提高《机械制图》课堂效率[J].中国西部科技，2012，（11）.

[3] 唐卫东等.机械制图与计算机绘图[M].北京：高等教育出版社，2016，08.

作者简介：蒲娟，谢潇晓，唐卫东，四川省成都市，成都航空职业技术学院。endprint