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        二維三維轉(zhuǎn)換在《機(jī)械制圖》教學(xué)中的探索與研究

        2016-04-07 14:54:56房芳
        中國校外教育(中旬) 2015年13期

        房芳

        摘要:二維三維轉(zhuǎn)換是《機(jī)械制圖》課程運(yùn)行的主線,它是教學(xué)內(nèi)容,是教學(xué)目的,也是教學(xué)手段。由此引發(fā)的思考:恰當(dāng)處理這種教學(xué)內(nèi)容、目的、手段多角色成分的交融;教學(xué)中提高二維三維轉(zhuǎn)換技能的方法的進(jìn)展歷程;二維三維轉(zhuǎn)換未來發(fā)展的暢想。我們研究、利用并發(fā)展二維三維轉(zhuǎn)換,以促進(jìn)教學(xué)效果和質(zhì)量的提高。

        關(guān)鍵詞:機(jī)械制圖 二維三維轉(zhuǎn)換 交融 進(jìn)展歷程 發(fā)展暢想

        工程界的二維工程圖紙作為工程界的通用語言,在設(shè)計(jì)、加工等所有相關(guān)人員之間傳遞產(chǎn)品的信息,人們約定一些制圖規(guī)則,如將三維產(chǎn)品形成若干由二維視圖組成的圖紙,從而表達(dá)完整的產(chǎn)品信息。用二維工程圖形來表達(dá)三維世界中的物體,需要把三維物體按制圖規(guī)則繪制成二維圖形(即制圖過程),其他技術(shù)人員再根據(jù)這些二維圖形和制圖規(guī)則,借助抽象思維在人腦中重構(gòu)三維模型(即讀圖過程)?!稒C(jī)械制圖》就是承載著制定、約束、傳授和強(qiáng)化關(guān)于機(jī)械工程圖樣的制圖規(guī)則和三維抽象思維能力培養(yǎng)職能的課程?!稒C(jī)械制圖》課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有空間想象能力、繪制和識讀機(jī)械工程圖樣的能力。二維平面與三維空間這種多維度的轉(zhuǎn)換是課程運(yùn)行的主線,這種轉(zhuǎn)換技能既是《機(jī)械制圖》課程的教學(xué)內(nèi)容,又是《機(jī)械制圖》課程的教學(xué)目的,同時(shí)也是《機(jī)械制圖》課程的教學(xué)手段,因此二維三維轉(zhuǎn)換在《機(jī)械制圖》教學(xué)中有著至關(guān)重要的意義。

        二維三維轉(zhuǎn)換以教學(xué)內(nèi)容、目的和手段等多角色成分存在于《機(jī)械制圖》教學(xué)中,由此引發(fā)以下幾個(gè)方面的思考。

        一、恰當(dāng)處理這種教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的、教學(xué)手段多角色成分的交融

        教學(xué)內(nèi)容是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)來確定的,是教師合理選擇、組織單元教學(xué)內(nèi)容以及安排單元教學(xué)內(nèi)容的表達(dá)和呈現(xiàn)。《機(jī)械制圖》課程教學(xué)內(nèi)容中關(guān)于點(diǎn)、線、面、立體的繪圖讀圖等相關(guān)知識就是二維三維轉(zhuǎn)換的過程。

        教學(xué)目的是教學(xué)過程的出發(fā)點(diǎn)和歸宿,它起著重要的導(dǎo)向作用?!稒C(jī)械制圖》課程教學(xué)目的明確指出要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,即掌握繪圖和讀圖的基本方法,就是二維三維轉(zhuǎn)換的技能。

        教學(xué)手段是師生教學(xué)相互傳遞信息的工具、媒體或設(shè)備。在眾多教學(xué)手段中的口頭語言、書籍、教具掛圖模型、教學(xué)課件以及三維建模等具象的大量運(yùn)用正是二維三維轉(zhuǎn)換作為手段運(yùn)用的表現(xiàn)。

        集教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的、教學(xué)手段于一身,這種情況在其他學(xué)科中是罕見的,也正是《機(jī)械制圖》教學(xué)的特色,也許《機(jī)械制圖》學(xué)科本身的知識深?yuàn)W程度并不足為奇,所以通常很多人認(rèn)為這門課程難度不大容易教授,但是要恰到好處地傳授這門課未必似表象感覺那樣容易,一旦涉足課堂教學(xué)面向?qū)W生進(jìn)行具體表述,方才體會到其中的困難,似乎總是感覺到有一種難以訴狀的朦朧,使教師和學(xué)生之間難以淋漓盡致、透徹明了的溝通,原因正如上面所述,即教師是在用二維三維轉(zhuǎn)換的手段來傳授二維三維轉(zhuǎn)換的知識,從而達(dá)到二維三維轉(zhuǎn)換的教學(xué)目的。這是對《機(jī)械制圖》學(xué)科教師的知識底蘊(yùn)、教學(xué)功底、因材施教、學(xué)情調(diào)控以及矛盾交融時(shí)的掌控能力等綜合素質(zhì)的考驗(yàn),這當(dāng)然需要教師本身要具有熟練通靈的二維三維轉(zhuǎn)換能力,在此基礎(chǔ)之上還要有機(jī)智靈活的應(yīng)變能力,準(zhǔn)確到位的語言表達(dá)能力,同頻共振的學(xué)生心理情感交流,既是所謂的用問題解決問題。所以,二維三維轉(zhuǎn)換如此奇妙的存在于《機(jī)械制圖》教學(xué)中,它是《機(jī)械制圖》教學(xué)中永遠(yuǎn)需要意會言傳的主題和精髓。

        二、教學(xué)中提高二維三維轉(zhuǎn)換技能的方法的進(jìn)展歷程

        與教學(xué)手段相似,提高二維三維轉(zhuǎn)換技能的方法經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的口頭語言表述、板書文字表達(dá)、教材圖文示范、教學(xué)掛圖展示,到現(xiàn)在的電子視聽設(shè)備、多媒體課件、二維繪圖三維建模程序軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等聲、光、電現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)輔助教學(xué)等階段。這些方法在原有的實(shí)體形態(tài)的基礎(chǔ)上,不斷地發(fā)展、豐富、延伸、優(yōu)化、虛擬和穿越,方法的多樣性改善了教學(xué)條件,智能化了教學(xué)設(shè)施,方便了教學(xué)硬件操作,滿足了教學(xué)的需求。

        三、二維三維轉(zhuǎn)換未來發(fā)展的暢想

        目前我們能夠看到的幾乎所有印刷資料,包括各種圖書、圖片、圖紙,都是平面二維的,而現(xiàn)實(shí)世界是一個(gè)三維的世界。首先,從企業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需要和市場分析來看,在現(xiàn)階段和將來很長一段時(shí)間內(nèi),技術(shù)上還無法做到完全無紙化加工,二維工程制圖仍有長期存在的空間,二維制圖仍將廣泛用于零部件及其一般裝配體的設(shè)計(jì)、交流、指導(dǎo)和分析。其次,二維工程制圖仍有著三維產(chǎn)品模型所不能替代的作用,由于目前很多軟件程序中,三維建模必須依靠二維視圖才能進(jìn)行。三維建模一般都是從二維作圖開始從而創(chuàng)建三維模型。再次,二維視圖能幫助檢驗(yàn)建模的正確性,有時(shí)從三維模型上很難確定點(diǎn)、線、面之間精確的幾何關(guān)系,而從二維視圖上則很容易得到。最后,在三維建模過程中所需要的空間形象思維能力和形體分析技能只有通過大量的二維制圖訓(xùn)練才能獲得。二維制圖能力仍是當(dāng)今工程技術(shù)人員必備的基本功之一,因此,學(xué)校仍要十分重視二維制圖的教學(xué)。

        當(dāng)然,設(shè)計(jì)領(lǐng)域正發(fā)生著巨大的變革,存在很多局限性的二維平面文件在未來很有可能被三維建模取而代之,用三維建模更加直觀有效,能更精確地反映設(shè)計(jì)者的意圖,能克服二維繪圖的不足,更有著二維繪圖無法比擬的優(yōu)越性:

        1.三維建??纱蠓忍岣咴O(shè)計(jì)效率,降低產(chǎn)品成本,具有強(qiáng)大的造型能力和虛擬產(chǎn)品開發(fā)能力,設(shè)計(jì)者很容易設(shè)計(jì)出各種不同的方案供預(yù)視、評價(jià)和討論,提高產(chǎn)品的適應(yīng)能力,從而有助于優(yōu)化決策,大大縮短研制周期;

        2.三維模型一旦建立,即可以供數(shù)字化預(yù)裝配及動(dòng)態(tài)仿真;

        3.建立三維模型,能對其空間網(wǎng)格進(jìn)行劃分和切片處理,生成各截面輪廓,創(chuàng)建掃描線,輸人程序供設(shè)備制造出零件實(shí)物,使產(chǎn)品設(shè)計(jì)迅速得到物化;

        4.通過三維設(shè)計(jì)模型的動(dòng)態(tài)展示和用戶參與設(shè)計(jì)過程,可以促進(jìn)產(chǎn)品銷售。

        5.由于三維建模系統(tǒng)強(qiáng)大的造型功能,人們很容易把想象中的物體可視化,從而可以激發(fā)人的想象力和創(chuàng)造力,研制出許多新產(chǎn)品,增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。

        從以上分析可以看出,三維建模是發(fā)展的必然趨勢。三維建模技術(shù)已然在我國的汽車、航空、船舶等領(lǐng)域迅速得到推廣,眾多企業(yè)急需既懂設(shè)計(jì),又掌握二維三維技術(shù)操作技能的工程技術(shù)人員。我們的教學(xué)應(yīng)跟隨甚至優(yōu)先于時(shí)代的步伐,致力于研究二維三維的轉(zhuǎn)換,充分利用、發(fā)揮二維三維轉(zhuǎn)換的技能,使二維三維教學(xué)相互滲透、相互融合,在二維三維教學(xué)設(shè)計(jì)軟件使用、手工設(shè)計(jì)繪圖之間找到適當(dāng)?shù)钠ヅ?,提高《機(jī)械制圖》教學(xué)效果和質(zhì)量,培養(yǎng)具有競爭力的、新穎觀念的職業(yè)人才。

        參考文獻(xiàn):

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