基于信息技术与课程融合的中职机械专业教学设计

李真 孙媛

摘 要：机械识图是中职机械专业的一门专业基础课，这门课程要求学习者具有良好的空间思维能力。中职学生在机械识图课程学习中存在较多困难，甚至产生厌学情绪。为了培养学生的学习兴趣，本文分析提出，应基于信息技术与课程融合的思想，利用CAXA实体设计软件在课堂上构建实体模型，通过激发学生学习兴趣和提高学生空间想象能力化解难点，进而提高学生识图、作图的能力。

关键词：CAXA实体设计软件    机械识图    学习兴趣    教学效率

一、引言

机械识图是机械专业一门重要的专业基础课，是研究如何运用正投影基本原理绘制和识读机械图样的课程。机械识图教学的主要任务是培养学生看图、绘图和空间想象能力，也是后续机械专业课程学习的基础。要学好机械识图这门课，学生须具有一定的空间思维能力，但中职学生刚从初中毕业，没有任何专业背景，专业相关的空间想象能力相对缺乏，因此他们大都反映这门课程难学，甚至对机械识图这门课程产生了恐惧心理。另外，根据高职考试考纲的要求，“立体表面的交线、组合体以及剖视图”是考试的重点，分数占比超过50%，但是，由于学生缺乏空间想象能力，学懂学会上述知识难度较大，考试失分过多。因此，寻找一种新的教学方法和教学手段，帮助学生提高空间想象能力，克服学习机械识图的困难，树立信心，具有十分重要的意义。

二、基于信息技术与课程融合的机械识图教学设计

基于信息技术与课程融合的思想，笔者引入了CAXA实体设计软件。在课堂上利用软件的三维造型功能进行辅助教学，能帮助学生直观理解教学内容，从而更好地认识形体的空间结构形状，使枯燥的教学变得形象化、直观化，利于学生空间想象能力的提升和对形体结构的深入理解，使课堂气氛更加活跃，大大地提高了课堂教学效率。

（一）CAXA实体设计软件辅助机械识图教学的可行性

CAXA实体设计软件是中国人自己研发的一款CAD软件，是一款具有自主知识产权的CAD软件。CAXA实体设计软件辅助机械识图教学具有可行性。第一，CAXA实体设计软件的使用符合中国人的操作习惯，它特有的三维球定位编辑模式，使得定位和编辑变得简单方便，富有创意。第二，CAXA实体设计软件拥有强大的图素库，使得叠加类实体可采用拖放图素的方式进行设计，就像搭积木一样直观简单，利用手柄可随意拉伸、缩短、旋转，可以轻松有趣地完成实体的设计，并不需要花费太多时间去学习。第三，CAXA实体设计软件还具有强大的草图功能，对于一些不能直接用图素库的复杂形体，可以采用草图编辑形式完成，利用草图功能可以更加直观地展现切割类组合体及剖视图的形成。第四，CAXA实体设计软件能够灵活地进行工程图和三维环境的转换，可以方便地将实体零件自动生成三视图。第五，CAXA实体设计软件可以将已完成的实体零件进行仿真装配，可以动态观察可运动零件的运动情况。基于CAXA实体设计软件的以上优点，将CAXA实体设计软件用于辅助机械识图课程教学，可以提高课堂的学习效率，培养学生的空间想象能力。

（二）引用CAXA实体设计软件的机械识图教学项目构建

根据高职考试考纲的要求，对教材中比较分散的立体表面的交线、组合体和剖视图这三块高职考试的重点和难点内容做了调整，整合梳理成三大教学模块，根据学生的认知水平和知识的难易程度，由浅入深地安排教学内容，借助CAXA实体设计软件构建模型，逐步培养学生的空间想象能力和自主学习能力。

立体表面交线部分的教学内容分成截交线和相贯线两个学习项目。截交线学习项目要求学生掌握截交线的形状和截交线的绘制，在教学过程中利用CAXA实体设计软件改变截平面的位置，引导学生观察截交线的形状变化，逐步引导学生掌握截交线的绘制方法，从而达到会绘制立体截交线的教学目的。相贯线学习项目要求学生掌握两正交圆柱相贯线的投影，并了解特殊形式的相贯线，在教学过程中利用CAXA实体设计软件改变圆柱的直径大小，引导学生观察相贯线的形状。

组合体部分的教学内容分成叠加类组合体、切割类组合体和综合类组合体三个学习项目。要求学生能根据给出的两个视图想象物体的形状并补画第三视图，或者根据已知的三个不完整的视图想象物体的形状并补全缺线，这是考验学生空间思维能力的一个关键项目。这个项目的教学利用CAXA实体设计软件逐个叠加、挖切形体，引导学生观察组合体的形成过程以及它们的特征，逐步培养学生空间想象能力。

剖视图部分的教学内容分成全剖视图、半剖视图和局部剖视图三个学习项目。要求学生能够理解剖视图的形成，根据已知视图想象物体的形状并补画第三视图。在这几个项目的学习过程中，学生对于剖切平面的位置不容易理解，对此，可以利用CAXA实体设计软件选择合适的剖切平面，将组合体剖切开来，引导学生观察思考，进一步培养学生的空间思维能力。

三、基于信息技术与课程融合的机械识图教学实践

（一）CAXA实体设计软件辅助立体表面交线教学

立体表面交线有截交线和相贯线，这部分内容是机械识图课程的重点和难点，也是高职考试的重要内容。由于学生理解能力有限，当涉及多个截切面平面的组合和多个基本几何体的相交时，学生无法正确画出截交线与相贯线的投影。为了帮助学生理解，让他们能够直观地看到截交线与相贯线，笔者采用CAXA实体设计软件辅助教学。

1.截交线

在圆柱截交线第二次课结束后布置思考题，要求学生尝试绘制圆柱截切后的第三视图，但是全班几乎没有学生完全做对，原因是学生无法想象出该视图是怎样一个实体，不明白是如何截切的，于是笔者在课堂上利用CAXA实体设计软件，让学生一步一步截切，大大提高了作图的正确率。

第一步，引导学生用CAXA实体设计软件从设计元素库中拖出一个圆柱体模型，指导学生绘制圆柱体的第三视图。第二步，引导学生从设计元素库中拖出一个孔类圆柱体，叠加在原来的圆柱體上，使它变成一个圆筒，指导学生绘制第三视图。第三步，利用草图功能将圆筒的左上角切去，此时有垂直于圆柱轴线和平行于圆柱轴线两个截平面，利用实体造型结合线面分析法，指导学生完成第三视图。第四步，用同样的方法完成圆筒右上角的截切，此时学生会发现右上角的截切和左上角截切的做法一致，且在左视图中它完全被左上角的缺角挡住，圆柱上底面不再是一个完整的面。就这样，经过一步一步引导，学生在课堂上高效地完成了本题的第三视图补画。在进行CAXA建模时，遵循从简单到复杂、从易到难的原则截切立体的形状，循序渐进地进行展示，可以不断地培养学生的空间想象能力和识读、作图能力。

2.相贯线

相贯线的内容相比截交线更为复杂，它涉及至少两个基本几何体的相交，主要包括圆柱与圆柱、圆柱与立方体、圆柱与圆球、圆球与立方体四种类型的相贯线绘制，并且每一种类型的相贯线还会因为形体、大小和位置而有所改变，学生在学习时感到吃力。圆柱与圆柱的正交是教学的重点也是学习相贯线的基石，利用CAXA实体设计软件进行辅助教学，可让学生直观地看到两圆柱直径的相对大小对相贯线形状和位置的影响，将书本上的一张表格变成了造型软件中的动态演示，使这一抽象知识点直观可见，加深了学生的印象，也让学生对相贯线的形成有了进一步的理解，为后续的圆柱相贯线学习打下了基础。

对于圆柱與立方体的相贯、圆柱与圆球的相贯、圆球与立方体的相贯，可引导学生利用以上CAXA实体设计软件辅助学习的方法，加深对各种形式相贯线的印象。在使用CAXA实体设计软件辅助相贯线教学的过程中，在观察实体建模时，教师可引导学生不断转换观察角度，慢慢激发学生的空间想象能力和逻辑判断能力，为后续机械识图课程的学习打下基础。

（二）CAXA实体设计软件辅助组合体教学

组合体是机械识图课程的核心内容之一，起着承前启后的作用，也是高职考试的必考点，所占分值很高。同样，由于空间想象能力缺乏，大多数学生不能正确识读、补画。但是，任何一个复杂的组合体都可以看成是由若干个基本体组成的，组合体的组合形式主要有叠加、切割和综合三类，如果掌握了叠加和切割类组合体，那么综合类组合体也就迎刃而解了。教师在教学过程中可采用CAXA实体设计软件进行辅助教学，引导学生把叠加类组合体的组合过程用软件一步一步演示，由易到难弄清楚各个基本体之间的位置关系，把基本体像搭积木一样搭起来，逐步培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。

补画组合体的第三视图，如以叠加为主的组合体三视图，在教学过程中可先引导学生利用形体分析法分析组合体是由哪些基本体组成的，每分析好一处就采用CAXA实体设计软件造型，将抽象的形体直观可见地展示在眼前。具体步骤如下：第一，分析形体，利用封闭线框三等原理将组合体分解成若干个基本体。第二，利用CAXA实体设计造型从下往上叠加，先绘制最下面的基本体并按要求挖孔开槽等，引导学生完成该部分的三视图。第三，逐个叠加基本体，并在基本体上按照已知视图切割，逐个绘制基本体的三视图。第四，检查、描深三视图，完成第三视图的补画。

在学习这个项目时，利用CAXA实体设计软件能够将组合体的组合过程直观地展示在学生眼前，教师在上课时再也不用空洞地讲授，学生也不再是抽象地学习，所有的组合体都可以动态演示，从而提高了学生的学习兴趣，提高了课堂效率。

（三）CAXA实体设计软件辅助剖视图教学

剖视图是假想用一剖切平面剖开机件，将处在观察者和剖切平面之间的部分移去，而将其余部分向投影面投射所得的图形，剖视图主要表达机件的内部结构。在教学过程中，笔者先引导学生利用CAXA实体设计软件对立体进行造型，然后利用“剖面视图”工具对立体的不同部位进行剖切，引导学生进行观察思考，选择合理的剖切平面，分析不同剖切位置对剖视图的影响，再进行总结，让学生学会选择合理的剖切平面。

全剖视图在剖切时往往使剖切平面通过较多的内部结构（孔、槽）的轴线或对称平面，并平行于选定的投影面，它除了可以选择单一的剖切平面，还可以选择几个相交的投影面或几个平行的投影面。半剖视图的剖切平面选择与全剖视图类似，它一般只有一个剖切平面，标注方法与全剖视图一致。

局部剖的表达更加灵活，剖切平面的位置和大小可根据实际需要决定，学生在选择局部剖的剖切平面时往往有困难，利用CAXA实体设计软件就能很好地解决这一难题，学生可以直观地感受剖切平面的位置不同与局部剖视图绘制的不同。

四、小结

“教学有法，但无定法”，教学方法的改革是教学研究永恒的课题，也是提高教学质量的关键。本文基于信息技术与课程融合的思想，将CAXA实体设计软件引入机械识图的课堂，在教学中将机件的分析、想象过程用虚拟实体形象地展示出来，针对不同的教学内容构建不同的模型来表达，直观、易懂，可以有效激发学生的学习兴趣，提高中职学生的空间想象能力和空间思维能力。用CAXA实体设计软件辅助机械识图课程教学，将传统的以教师的教为中心的教学模式改变为以学生的学为中心，学生作为学习的主体主动参与新型教学模式，培养了学生自主学习习惯，快速提高了学生对各类三视图的识读、作图能力，也有效地促进了机械识图课程的教学改革。

参考文献：

[1]张云杰，郝利剑.CAXA实体设计[M].北京：清华大学出版社，2016.

[2]杨伟群.CAXA实体设计V2实例教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.

[3]张国凤.利用CAXA实体设计软件优化《工程图学》教学[J].农机化研究，2004（2）.

[4]张正辉.中职机械制图课程改革的探索与实践[J].中等职业教育，2008（11）.

（作者单位：李真，浙江信息工程学校 ;孙媛，长兴职教中心）