朱加芬

摘 要：在機(jī)械制圖教學(xué)過程中，我們需要培養(yǎng)的是學(xué)生的空間想象能力、靈活運(yùn)用知識(shí)的能力和發(fā)散思維的能力。為了達(dá)到這樣的教學(xué)目標(biāo)，本文根據(jù)技工學(xué)校學(xué)生的實(shí)際情況，就如何利用學(xué)校的教學(xué)資源，充分挖掘Inventor軟件功能，將其與機(jī)械制圖課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容加以靈活應(yīng)用進(jìn)行闡述，Inventor軟件在技校機(jī)械制圖課堂教學(xué)中的應(yīng)用取得了較好效果，不僅增強(qiáng)了教學(xué)的趣味性，而且充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的知識(shí)水平和操作能力。

關(guān)鍵詞： Inventor 機(jī)械制圖 圖層 三維模型

機(jī)械制圖是機(jī)械類專業(yè)所必修的一門專業(yè)課程。盡管機(jī)械各專業(yè)對(duì)掌握制圖能力的要求不完全相同，但還是以共同性的基本內(nèi)容為主，與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)密切聯(lián)系。因此，機(jī)械制圖不僅是一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，而且是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。

在機(jī)械制圖教學(xué)過程中，教師的主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生先對(duì)二維圖樣進(jìn)行分析，確定各形體的形狀及空間位置，然后逐步想出物體的形體，完成補(bǔ)圖補(bǔ)線等題目的要求，最終培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力，從而為今后其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)和技能操作課打下讀圖基礎(chǔ)。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往采用掛圖、模型或多媒體等教學(xué)手段來授課。這樣的結(jié)果是學(xué)生缺乏對(duì)知識(shí)點(diǎn)的遷移和舉一反三的能力，并且很難對(duì)知識(shí)對(duì)象建立起空間想象，教學(xué)效果不盡如人意。因此，我們?cè)谡晫W(xué)生生源基礎(chǔ)較差事實(shí)的基礎(chǔ)上，要讓這些學(xué)生建立空間能力，除了要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性外，筆者還通過多年的一線教學(xué)實(shí)踐，不斷嘗試、探索將Inventor軟件應(yīng)用到了機(jī)械制圖課的教學(xué)中，使兩者有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，收到了事半功倍的效果。

一、多用Inventor軟件二維繪制和編輯命令，鞏固機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)

機(jī)械制圖課程會(huì)涉及很多機(jī)械制圖的基礎(chǔ)知識(shí)，比如機(jī)械圖樣中對(duì)圖紙幅面和格式的要求；對(duì)字體的要求；圖線的線型線寬的要求及比例等的要求。對(duì)于這些基礎(chǔ)知識(shí)的要求，在教學(xué)過程中不允許有任何創(chuàng)新和隨便更改，必須嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生能不能很好地掌握這些基礎(chǔ)知識(shí)，將影響到后續(xù)其他專業(yè)課學(xué)習(xí)的好壞，而這些知識(shí)點(diǎn)是很枯燥的，對(duì)初學(xué)的學(xué)生來講很難理解，他們也記不住這些東西。這時(shí)我們可以借助Inventor軟件中的繪圖和編輯命令，把課堂上講的理論知識(shí)結(jié)合一定的機(jī)械圖樣，讓學(xué)生動(dòng)手繪制，讓他們?cè)诓僮鬟^程中將相關(guān)的理論知識(shí)融入進(jìn)去，在操作過程中理解并接受下來，以達(dá)到快速入門的目的。學(xué)生看著自己繪制的作品，都有一種成就感和喜悅，并且，這種有針對(duì)性的練習(xí)，對(duì)學(xué)生起到了很好的輔助和復(fù)習(xí)作用，更為后面深入學(xué)習(xí)機(jī)械制圖培養(yǎng)了興趣，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，不至于一開始打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

機(jī)械制圖中，不管是點(diǎn)、線、面的投影，還是零件圖、裝配圖的投影，其規(guī)律都遵循“長(zhǎng)對(duì)正，高平齊，寬相等”這9字原則。那么，在教學(xué)過程中，怎樣讓學(xué)生更好理解這9個(gè)字的含義，能看懂視圖，構(gòu)想出物體形狀？

比如，教師在講授完讀組合體方法與步驟的理論知識(shí)后，讓學(xué)生去做補(bǔ)畫第三視圖的練習(xí)時(shí)（如圖1所示），題目中已知主視圖、俯視圖，要求補(bǔ)畫左視圖。教師可以讓學(xué)生先用Inventor軟件抄畫已知的主視圖、俯視圖，同時(shí)心中默默念著 “長(zhǎng)對(duì)正，高平齊，寬相等”的口訣，然后根據(jù)投影規(guī)律延長(zhǎng)相應(yīng)視圖的圖線，結(jié)合自己的空間想象能力，就可以把左視圖補(bǔ)畫出來。同樣，學(xué)生在畫裝配圖或是補(bǔ)畫某一方向的投影視圖時(shí)也可采用這種方式，在實(shí)踐中充分體會(huì)這9個(gè)字的含義，讓學(xué)生夯實(shí)制圖基本功，避免在長(zhǎng)、寬、高三方向畫圖中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

二、巧用Inventor軟件圖層功能，創(chuàng)設(shè)制圖課件優(yōu)化教學(xué)

一張完整的零件圖是由若干視圖、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求、標(biāo)題欄和明細(xì)表等組成的。利用Inventor軟件的二維功能，用戶可以根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)圖層，通過控制圖層的開和關(guān)，將不同的形體展現(xiàn)出來。在軟件中圖層就像透明的圖紙，通過上層可以看到下層，各個(gè)圖層之間的基準(zhǔn)相互對(duì)齊，每一層上的線型、線寬、顏色可以單獨(dú)設(shè)定，各圖層的可見性可以控制。所以，在制圖教學(xué)中，教師可以根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)圖層，利用圖層的管理功能，將繪制的各形體放在不同的圖層上，分層次地展開，控制好教學(xué)內(nèi)容和講課節(jié)奏。

比如，筆者在課堂上講解用形體分析法讀懂視圖的時(shí)候，提前在Inventor中將需要的圖形畫好。在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)的需要控制好圖層的開和關(guān)，將各形體一一展示出來，當(dāng)然，前提是將其同一形體投影放在一個(gè)圖層上（如圖2所示），圖中組合體有底板、左右三角板和半圓凹版三部分組成，在教學(xué)過程中按1、2、3的順序逐步展現(xiàn)出來。在講解組合體尺寸標(biāo)注、裝配體時(shí)，也可以用這種方法建立多個(gè)圖層，用圖層功能進(jìn)行管理。這種教學(xué)方式，比用PPT的教學(xué)方式授課更加優(yōu)越、直觀，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，當(dāng)然教學(xué)效果也非常好。

三、利用Inventor軟件三維功能，創(chuàng)建立體模型增強(qiáng)課堂教學(xué)直觀性

講授畫組合體視圖的時(shí)候，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是采用掛圖、實(shí)體模型等進(jìn)行講解。其實(shí)，可以利用Inventor軟件三維功能，將要講解的組合體先繪制成立體模型，并將繪制成的模型，通過工具欄選取視圖方向（主視圖、左視圖、俯視圖，后視圖、右視圖、仰視圖），分別進(jìn)行投影，使學(xué)生能很直觀地進(jìn)行觀察，觀看模型在不同的投影方向的變化，再獨(dú)立畫出其三視圖，提高學(xué)生的空間想象力。另外，對(duì)于組合體各部分之間的關(guān)系，可以通過三維移動(dòng)命令將組合體分解，加深學(xué)生對(duì)組合體之間共面、不共面、相切、相交組合形式的理解。教師還可以根據(jù)需要在原來的三維模型上增加或刪除組合部分，衍生出更多圖形，在多樣的變化中讓學(xué)生體會(huì)制圖的精髓和奧妙。軟件的三維功能，節(jié)省了去購(gòu)買實(shí)體模型的資金，而學(xué)生的學(xué)習(xí)效果卻得到明顯提高。

比如，教師在講解支架零件（如圖3所示）時(shí)，可以按照上面講的方法授課，將支架零件的選取視圖方向（主視圖、左視圖、俯視圖，后視圖、右視圖、仰視圖），分別進(jìn)行投影，使學(xué)生能很直觀地進(jìn)行觀察，觀看模型在不同的投影方向的變化，接著將組合體從上到下依次分解為耳板、空心圓柱、支板、肋板、底板五個(gè)部分。這樣學(xué)生可以很直觀地看清。同時(shí)，教師還可以改變?cè)瓉砹Ⅲw模型上組合部分，衍生出更多圖形，在多樣的變化中讓學(xué)生體會(huì)制圖的精髓和奧妙，以此達(dá)到舉一反三的教學(xué)效果。

四、使用Inventor軟件將零件進(jìn)行虛擬裝配，模擬工作情景改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

機(jī)器由若干零件、構(gòu)件和機(jī)構(gòu)組成，各構(gòu)件之間應(yīng)保證確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系才能使機(jī)器完成預(yù)定的操作。保證零件裝配后各零件之間確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，彼此之間不能有干涉情況發(fā)生，這種設(shè)計(jì)應(yīng)該是在機(jī)器裝配之前解決，不可能等到把零件加工出來了，裝配后出現(xiàn)了問題再去尋找問題，修改前面的設(shè)計(jì)方案。那么，如何解決這個(gè)問題呢？

教師可以將設(shè)計(jì)的零件圖通過Inventor軟件生成三維零件，然后將三維零件安裝配圖要求進(jìn)行虛擬裝配，觀察各構(gòu)件之間的模擬運(yùn)動(dòng)，就可以輕易地檢查、發(fā)現(xiàn)出設(shè)計(jì)中可能存在的不合理的地方，再去修改相應(yīng)的二維圖紙，進(jìn)一步進(jìn)行虛擬裝配，經(jīng)過這樣反復(fù)的修改使得圖紙?jiān)O(shè)計(jì)更加合理，更加完美。學(xué)生經(jīng)過這種由圖紙—零件—虛擬裝配環(huán)境的模擬，可以進(jìn)一步系統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)機(jī)器的制造流程有一個(gè)比較直觀的認(rèn)識(shí)，并可以提升自己機(jī)械方面的潛能。

比如，教師在講解減速器裝配體（如圖4所示）時(shí)，可以把減速器中的每個(gè)零件先建模，然后進(jìn)行虛擬組裝。如果在裝配過程中發(fā)現(xiàn)干涉等問題，可以對(duì)一些零部件展開進(jìn)一步修整，還可以對(duì)裝配好的零件進(jìn)行爆炸，讓學(xué)生看清每個(gè)零件的裝配過程。在授課過程中，由于非常直觀，學(xué)生很自然地接受了有關(guān)的裝配知識(shí)，原本很難學(xué)的東西，輕而易舉地掌握了。

現(xiàn)在，企業(yè)對(duì)員工的要求越來越高，只會(huì)簡(jiǎn)單地用軟件抄繪的人已經(jīng)不能滿足社會(huì)的要求。實(shí)踐證明，對(duì)在校學(xué)生運(yùn)用Inventor軟件進(jìn)行教學(xué)，模擬訓(xùn)練設(shè)計(jì)、制造、裝配等各個(gè)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)機(jī)械制圖方面設(shè)計(jì)和制造的高技能人才、滿足社會(huì)用人需求的有效途徑。

總之，如何上好機(jī)械制圖這門專業(yè)課，提高教學(xué)質(zhì)量并降低學(xué)生的接受難度，是很多機(jī)械制圖老師一直在討論和研究的重點(diǎn)，大家也在實(shí)踐中嘗試各種教學(xué)方法。可喜的是，機(jī)械制圖教材在不斷修訂和完善中，開始出現(xiàn)了許多有關(guān)機(jī)械制圖和CAD/CAM互相結(jié)合的教材。但絕大多數(shù)教師還是以傳統(tǒng)教學(xué)手段在授課，習(xí)慣性地將這門課一分為二，很難收到好的教學(xué)效果。因此，只有將機(jī)械制圖和Inventor軟件巧妙地結(jié)合起來，在實(shí)踐中不斷地探索、創(chuàng)新教學(xué)手段，才能優(yōu)化課堂教學(xué)質(zhì)量。

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（作者單位：嘉興技師學(xué)院）