高　巍

機械制圖是機械行業(yè)的通用語言。每一名職校機械專業(yè)的學(xué)生,都必須掌握使用這門語言進(jìn)行讀圖、繪圖、空間想象和形體表達(dá)的實際技能?；谏鐣β毿Ｅ囵B(yǎng)高素質(zhì)勞動者和應(yīng)用型人才的要求,如何在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上探索出一條新的制圖教學(xué)道路,以解決學(xué)生嚴(yán)重缺乏三維空間想象能力的實際問題,培養(yǎng)其對機械圖樣的理解能力,提高其學(xué)習(xí)興趣,已成為職校機械課程教學(xué)改革中的重要課題。

在繼承中謀求創(chuàng)新,在創(chuàng)新中獲得發(fā)展。這是課程改革建設(shè)的共同特點與規(guī)律。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,計算機輔助設(shè)計技術(shù)(CAD技術(shù))也已成為現(xiàn)代工程圖學(xué)的重要組成模塊。在內(nèi)容上,傳統(tǒng)的機械制圖完成了與全新的計算機圖形學(xué)的融合;在教學(xué)方式和手段上,先進(jìn)的計算機多媒體與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給予機械制圖教學(xué)全新的方式。職業(yè)院校也敏銳地覺察到了CAD技術(shù)對機械制圖課程教學(xué)改革的重要作用,并進(jìn)行了積極探索。無錫立信職教中心校在研究機械工程圖學(xué)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,對機械制圖課程的內(nèi)涵和外延、課程定位、教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考試方式、教學(xué)質(zhì)量評價體系等方面,進(jìn)行了創(chuàng)新研究與大膽的改革實踐,構(gòu)建了基于三維CAD平臺的全新制圖課程教學(xué)模式,使課程有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),且具有廣泛性、交叉性和時代特征。

基于三維CAD平臺的制圖教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)建

根據(jù)實際條件和教學(xué)要求,創(chuàng)建先進(jìn)的三維CAD制圖教學(xué)環(huán)境是本項教學(xué)改革的前提。

合理選用三維CAD軟件在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中,三維CAD軟件應(yīng)用廣泛,種類繁多。常見的三維CAD軟件如Pro/Engineer、UG、Catia、Solidworks等,都具有強大的三維建模功能。這種基于參數(shù)化設(shè)計的三維數(shù)字模型有助于改變傳統(tǒng)的實物模型教學(xué)模式,不僅節(jié)省了購置模型的成本,而且大大提高了教學(xué)效率。直觀、方便是利用這一平臺教學(xué)的最大優(yōu)勢。職業(yè)學(xué)校在教學(xué)過程中應(yīng)根據(jù)本地區(qū)企業(yè)的實際情況和學(xué)校預(yù)算對軟件進(jìn)行合理選用。

構(gòu)建校園多媒體環(huán)境下的三維模型庫《機械制圖》作為機械類的重要基礎(chǔ)課,需要使用大量的教學(xué)模型,以增加學(xué)生的感性認(rèn)識,最終達(dá)到培養(yǎng)空間思維能力的目的。傳統(tǒng)的教學(xué)模型制作成本高,易損壞,不易攜帶,且不能修改,很難滿足現(xiàn)代制圖教學(xué)需要。而選擇應(yīng)用三維CAD軟件,結(jié)合計算機多媒體技術(shù)創(chuàng)建學(xué)校的三維模型庫,可以有效解決上述問題。隨著職業(yè)學(xué)校硬件條件的發(fā)展,多媒體教室、機房、校園網(wǎng)已經(jīng)具備了支撐三維模型庫的實際能力。師生可以隨時利用校內(nèi)任意一臺連網(wǎng)計算機下載相應(yīng)的三維數(shù)字模型,從而優(yōu)化教育資源,提高教學(xué)效率,最大限度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并為后續(xù)課程的開展奠定堅實的資源基礎(chǔ)。

基于三維CAD平臺的制圖教學(xué)內(nèi)容及實施思路

(一)教學(xué)內(nèi)容的合理調(diào)整

現(xiàn)代制造技術(shù)已經(jīng)從以往的計算、繪圖和制造發(fā)展為當(dāng)今的三維建模、虛擬制造、智能設(shè)計及CAD/CAE/CAM集成階段。三維參數(shù)化設(shè)計軟件作為當(dāng)今最先進(jìn)的CAD軟件,在發(fā)達(dá)國家與工程設(shè)計有關(guān)的各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用,如波音公司就在其新一代777客機生產(chǎn)中實現(xiàn)了“無圖紙設(shè)計”。在這種趨勢下,職校制圖課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整迫在眉睫。

弱化畫法幾何部分的訓(xùn)練以往制圖教學(xué)內(nèi)容中畫法幾何部分應(yīng)予以較大幅度的刪減。如橢圓的畫法、正多邊形的畫法、軸測圖畫法等內(nèi)容,不應(yīng)再作為手工繪圖的重點進(jìn)行訓(xùn)練。教師在講解知識原理以后,應(yīng)立即引導(dǎo)學(xué)生使用先進(jìn)的三維CAD手段完成圖樣。根據(jù)職校學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo),盡力安排后續(xù)的課程設(shè)計使用三維CAD平臺完成,以實現(xiàn)畢業(yè)生與企業(yè)員工在能力上的無縫對接。

調(diào)整傳統(tǒng)的先投影、后三維的教學(xué)順序傳統(tǒng)制圖教學(xué)從投影法開始引入三視圖畫法,再到反向三維想象能力的培養(yǎng)。這樣的順序?qū)Ξ?dāng)前職校學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力較差、空間概念淡薄的現(xiàn)狀已顯得力不從心。三維CAD軟件提供了從三維到投影的全新解決方案。教師可以首先從組合體部分講解,培養(yǎng)學(xué)生用三維空間考慮問題的能力,而后引入三維模型,過渡到投影視圖教學(xué)。

確立組合體視圖識讀為次重點,零件圖識讀為重點這兩者中,前者是入門知識,著重培養(yǎng)空間想象能力,后者是學(xué)生必須掌握的知識,與后續(xù)課程及就業(yè)需求息息相關(guān)。組合體識讀是機械制圖課程的教學(xué)難點。以往,由于模型數(shù)量不多,種類匱乏,學(xué)生想象力得不到開發(fā)。現(xiàn)在,依靠三維CAD平臺,建立完備的模型庫,課上教師直觀展示疊加、切割等各種組合方法,讓學(xué)生接觸到三維模型投影成三視圖的全過程,過去教學(xué)中的問題迎刃而解。學(xué)生的空間想象能力得到了實質(zhì)性的提高,而該部分的教學(xué)課時也得以大幅縮減。在零件圖識讀模塊教學(xué)過程中,也可以利用三維模型直觀展示,如倒角、圓角、鍵槽、孔等各類工程特征,利用軟件的參數(shù)化特性講解結(jié)構(gòu)特點,從而培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng),為后續(xù)機械設(shè)計等課程的開展奠定基礎(chǔ)。裝配圖講解也可以利用三維CAD軟件的裝配模塊完成,通過讓學(xué)生直接觀察零件——裝配——零件圖——裝配圖的整個過程,降低裝配圖識讀入門的難度。

(二)教學(xué)思路的革新

始終堅持直觀性原則在教學(xué)過程中利用軟件特征堆疊的特性,讓學(xué)生看清組合體、零件的特征結(jié)構(gòu),了解機械圖樣中抽象圖符的含義,直觀清晰地理順二維圖樣與三維模型之間的對應(yīng)關(guān)系。

充分利用三維CAD軟件的工程圖模塊三維CAD軟件能夠?qū)α慵苯舆M(jìn)行投影形成三視圖?？梢岳眠@一功能引導(dǎo)學(xué)生,培養(yǎng)他們從二維到三維、再從三維到二維的思維轉(zhuǎn)換能力。教學(xué)實踐證明,學(xué)生的讀圖能力得到了顯著提高。

合理分配學(xué)生觀察與動手實踐的時間比例制圖教學(xué)歸根到底應(yīng)以學(xué)生動手實踐為主。三維CAD軟件的出現(xiàn)雖然給教學(xué)帶來了新思路,但是不應(yīng)動搖學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。軟件演示雖然能給學(xué)生較強的刺激,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,但長時間的興奮過后不可避免會帶來思維疲憊。實踐證明,在課堂45分鐘里,軟件演示時間應(yīng)控制在25分鐘以內(nèi),剩余時間合理安排學(xué)生動手實踐。

注重先進(jìn)教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方法的結(jié)合在多媒體教學(xué)環(huán)境下,教師往往忽視板書、提問等傳統(tǒng)教學(xué)手段。學(xué)生在形式豐富的多媒體環(huán)境中,往往容易被五光十色的表象所吸引,而忽略了筆記、思考等環(huán)節(jié)。教師在教學(xué)過程中應(yīng)注意將多媒體手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生充分利用課堂時間,以追求最佳的教學(xué)效果。

基于三維CAD平臺的制圖課程評價體系的革新

《機械制圖》課程是一門實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課,既有理論講授又有繪圖實踐。因此,單純的考試不能全面衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,應(yīng)該在注重學(xué)習(xí)過程控制的基礎(chǔ)上,采用合理的考核方式,綜合客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

全面評價促使學(xué)生的工程素質(zhì)全面發(fā)展。三維CAD技術(shù)引入制圖教學(xué)之后,考核應(yīng)去除幾何繪圖部分內(nèi)容,降低組合體部分的分值比例,偏重對零件圖、裝配圖和平時作業(yè)的考核。

開放式考查培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神,在考核中允許學(xué)生利用三維CAD平臺,在教師允許的范圍內(nèi)針對某一課題進(jìn)行創(chuàng)造性發(fā)揮,在得到相應(yīng)的指導(dǎo)、完成課題后考查其創(chuàng)新指數(shù),予以合理評價。

實踐性考查考查中應(yīng)注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。選取考核項目時,盡量選取企業(yè)工程實例或教師開發(fā)的產(chǎn)品,有條件的讓學(xué)生在完成課題過程中真正到企業(yè)一線去參與實踐操作。

分層次考查不搞一卷制評價,在三維模型庫的支撐下,有重點地合理分配考核項目,培養(yǎng)學(xué)生的強項,補足學(xué)生的短處,充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三維CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用對職校制圖課程改革而言,既是一個機遇,又是一個挑戰(zhàn)。如何充分利用先進(jìn)技術(shù),同時融入成熟的教育理念,構(gòu)建一個全新的機械制圖課程教學(xué)模式,已成為當(dāng)今職校課程改革需要解決的重要問題。

參考文獻(xiàn):

[1]王幼龍.機械制圖[M].北京:高等教育出版社,2005.

[2]陳寧娟.數(shù)控車削實訓(xùn)與考級[M].北京:高等教育出版社,2008.

[3]余強.Pro/e機械設(shè)計與工程應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.

作者簡介:

高巍(1981—),男,無錫立信職教中心校助理講師,全國CAD應(yīng)用培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)講師,國家制造業(yè)信息化三維CAD項目認(rèn)證培訓(xùn)講師,研究方向為機械制圖、CAD/CAM專業(yè)教學(xué)。