黃燕鈞(梧州學院)
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基于立體化教學的機械制圖課程實踐平臺設計
黃燕鈞
(梧州學院)
摘要:學好機械制圖是走進機械大門的第一步,擁有各種各樣的輔助學習工具和方法,然而更需要一個可以動手實踐的平臺來加深學生對知識的理解。機械制圖課程實踐平臺則可以為學生學習機械制圖提供幫助。學生通過自選型腔模塊,用橡皮泥填充,可以做出任何想要的模型,然后通過投影得到相應的視圖。如果發(fā)現(xiàn)投影得到的視圖與要求的不一致,可以重新做一次,直到正確為止。實現(xiàn)了由圖到物和由物到圖的雙向功能,不但大大減輕了學生的學習負擔,而且還可以培養(yǎng)學生的動手能力和空間想象能力。
關鍵詞:機械制圖;模型;投影;實踐
機械制圖是進入大學學習機械專業(yè)的第一門課程,為后續(xù)的專業(yè)課程打基礎。在學習的過程中,雖然課堂有老師的PPT講解,三維軟件的建?;蛘呤怯媚灸Q菔?,但這畢竟有很大的局限性。這些只是針對書本上的例子來舉例,可能學生聽過后會明白,但一到課后練習或遇到難一點不會做的題目時,由于剛接觸這門課程,空間想象能力不是很強,所以會束手無策。為此,對機械制圖課程改革進行了很多方面的研究。在這種情況下,有必要設計一個立體化教學的機械制圖課程實踐平臺,通過機械制圖課程實踐平臺,學生可以根據(jù)所給的視圖,選取相應的型腔,做出想要的實體模型,通過對比投影視圖,得出所需答案。機械制圖課程實踐平臺的意義在于,它可以充分調(diào)動學生的積極性和學習興趣,通過自己實際動手操作,解決學習中的疑難點,加深學生對課本知識的理解。
機械制圖課程實踐平臺的構(gòu)思:機械制圖課程是機械專業(yè)的基礎課,同時也是電機類專業(yè)的必修課。本著為學生能更好地掌握制圖的這門課程而設計的實踐平臺。
針對學生剛接觸這門課程時,不能準確地在腦海中將零件的三視圖對應的三維立體圖想象出來,導致在看圖、識圖到畫圖的整個過程中存在困難。比如,在學習相貫線或其他組合體,或者是通過兩個視圖,想出立體模型,再畫出第三個視圖等這些知識難點時,需要學生充分發(fā)揮空間想象能力,初學者一般達不到此要求。因此,我們的機械制圖課程實踐平臺可以輔助學生學習這門課程。本實踐平臺由兩大部分組成,即機械模型實踐部分和投影儀部分。前者包括操作底板,型腔模塊,橡皮泥;后者包括單片機最小系統(tǒng),無線模塊,電動機驅(qū)動模塊及燈光系統(tǒng)。學生可以根據(jù)零件的三視圖,合理選擇型腔模塊,用橡皮泥填充并壓緊,得到相應的實體模型,加深對投影知識的理解,最后還可以放到投影臺進行投影,體驗一下正投影的感覺。本實踐平臺可以實現(xiàn)零件三視圖和三維實體之間的雙向知識流動。下面介紹實踐平臺的設計過程:
結(jié)合工程實際中典型的形體結(jié)構(gòu),做出型腔模塊。通過選取所需的型腔模塊,放在操作底板上,逐漸填充橡皮泥,用塑料棒壓緊,完成后取出模型。對于相貫模型,分兩步進行,可以選擇用塑料貼膜隔開,得到相貫實體的一部分;另一部分選用不同顏色的橡皮泥,便可得到明顯的相貫線。還可以通過對橡皮泥的切割,自由組合成不同的組合體。各模型實體效果圖如圖1、圖2、圖3。
圖1
圖2
圖3
1.單片機最小系統(tǒng)
圖4是單片機最小系統(tǒng)的電路設計原理圖,此電路的主要功能是用程序控制步進電機的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速。
圖4
2.電動機驅(qū)動模塊
如圖5是電動機的驅(qū)動模塊,通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平,即可以對電機進行正反轉(zhuǎn),停止的操作。
圖5
3.無線模塊
通過遙控器發(fā)射信號解碼板接收信號傳遞給單片機,從而控制電動機的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn),使展示平臺變得方便控制,課堂變得智能、靈活。如圖6。
圖6
4.燈光系統(tǒng)
燈光照射系統(tǒng)由照射燈、旋轉(zhuǎn)臺和投影板組成,我們將制作成功的模具平放在電動機上面讓它轉(zhuǎn)動,通過燈光的照射使影子投影到投影板上,通過讓模具90°、180°、270°、360°的旋轉(zhuǎn),可在投影板上呈現(xiàn)不同的光影,可以直觀地看到模具外輪廓的投影。
(1)在機械制圖學習過程中,學生面對一堆的點、線、面和復雜的立體時,難免會覺得枯燥乏味。通過本實踐平臺,學生親自動手做出模型,則可大大提高學生的學習興趣,在趣味中培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
(2)該制圖實踐平臺簡單易行,成本低。由于使用的是橡皮泥,所以可反復利用,且做出的實體模型可以剖開,方便觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
(3)把傳統(tǒng)的純理論機械制圖教學轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄碚?實踐”相結(jié)合的教學方式,使學生更好地理解書本知識。
(4)學生通過自己的實踐操作,可以促進學生的互動性,提高空間想象力,同時還可以提高學生的動手能力。
機械制圖課程實踐平臺能實現(xiàn)動手制作制圖模型,達到便于理解制圖知識重點和難點的目的,且結(jié)構(gòu)簡單、靈活多變、成本不高,可以應用在機械制圖實驗室,為機械制圖初學者提供更好的幫助。隨著型腔模塊的多樣性,還能推廣應用到其他機械類課程中。
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·編輯溫雪蓮
基金項目:廣西高等教育教學改革工程項目(2013JGA238);梧州學院教育教學改革項目(wyjg2008A007)。