劉海寧 趙國慶 王潔園

【摘要】機(jī)械制圖是機(jī)械類專業(yè)需要掌握的一門重要基礎(chǔ)課程，機(jī)械制圖的教學(xué)質(zhì)量，關(guān)鍵是學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)成果，對于中職學(xué)生來說，想要在機(jī)械制圖這門課程中獲得更好的學(xué)習(xí)成績，就需要不斷培養(yǎng)自己的空間想象力并通過經(jīng)常使用三維軟件和機(jī)械制圖的經(jīng)歷，來提高相應(yīng)的鍛煉效果。通過對機(jī)械制圖教學(xué)過程中，如何使用三維軟件和機(jī)械制圖方法對學(xué)生的空間想象力進(jìn)行培養(yǎng)進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】多維?Autodesk?inventor?機(jī)械制圖

一、三維軟件對于機(jī)械制圖課程的幫助

機(jī)械制圖這門課程，對于機(jī)電類專業(yè)來說是一門非常重要的基礎(chǔ)課程，如果不能很好的掌握基礎(chǔ)的機(jī)械制圖知識，在后續(xù)進(jìn)行機(jī)電學(xué)習(xí)時，會由于缺乏熟練掌握一個學(xué)習(xí)和工作過程中常用的工具而陷入學(xué)習(xí)瓶頸。機(jī)械制圖在目前中等職業(yè)院校開設(shè)的機(jī)電類專業(yè)中占有較為重要的地位，但由于目前中等職業(yè)教育學(xué)校一班學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)不夠完整，且在之前的學(xué)習(xí)和經(jīng)歷中，對于空間想象能力的培養(yǎng)較差，導(dǎo)致其在最初接觸機(jī)械制圖這門課程時，會由于缺乏空間想象力對于教師指出的一些學(xué)習(xí)內(nèi)容無法理解，并且，在短時間內(nèi)經(jīng)過學(xué)習(xí)鍛煉，也無法得到較好的效果。中職教育在技術(shù)基礎(chǔ)課程的教育過程中，對于課程安排較為精簡，總體的時間安排不夠充分，學(xué)生在有限的時間內(nèi)未必能夠達(dá)到較好的空間想象力。機(jī)械制圖的常規(guī)教學(xué)是讓學(xué)生能夠熟練掌握從二維到三維的看圖習(xí)慣，讓學(xué)生具有一定的空間想象力和形體分析能力，而想要達(dá)到一定的教學(xué)效果，就需要學(xué)生能夠經(jīng)過系統(tǒng)，且長時間的專門訓(xùn)練，隨著近些年計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，各類型的三維CAD建模軟件陸續(xù)問世，這些軟件的功能性越來越全面，造型越來越生動，形象立體感越來越強(qiáng)。學(xué)生在使用軟件進(jìn)行建模時，比實物建模更加靈活，能夠根據(jù)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行及時的調(diào)整，且學(xué)生對進(jìn)行三維建模的興趣要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)課程。

二、利用三維軟件輔助知識直觀化

以往學(xué)生在進(jìn)行機(jī)械制圖這門課程的學(xué)習(xí)中，由于缺乏足夠的空間想象能力鍛煉，所以很難對復(fù)雜三維圖形有一個直觀的了解。更遑論在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種類型的繪制和計算。但是隨著近些年相關(guān)軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)有了很多成熟的三維建模軟件，學(xué)生在通過對這些軟件學(xué)習(xí)后，能夠自主進(jìn)行三維模型的構(gòu)建。針對不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，來構(gòu)建不同模型，通過對模型進(jìn)行構(gòu)建和使用，能夠幫助學(xué)生習(xí)慣于從二維到三維的視角變換，同時也能夠幫助學(xué)生在繪制創(chuàng)建過程中，提高對三維圖形特征點的認(rèn)識。機(jī)械制圖這門課程與其他課程相比，最大的特點在于這門課程的推動完全是以學(xué)生的空間想象能力作為基礎(chǔ)的，在此過程中，教師無論使用哪種教學(xué)技巧，都無法在短時間內(nèi)幫助學(xué)生，完成這一過程的過渡，只有學(xué)生通過長時間的練習(xí)或者其他的學(xué)習(xí)過程逐漸培養(yǎng)起較好的空間想象能力，才能夠完成對后續(xù)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握。三維模型的構(gòu)建，讓學(xué)生能夠真正參與到三維圖形的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，想要完成三維模型的構(gòu)建學(xué)生首先需要從表面對三維圖形的各種特點有所了解，并在繪制構(gòu)建的過程中將這些特點一一落實，在這一過程中，學(xué)生一方面能夠?qū)σ恍┨厥馊S模型的特征有更加深刻的印象，另一方面學(xué)生通過進(jìn)行模型的構(gòu)建也能夠逐漸培養(yǎng)對三維物體的感官習(xí)慣。隨著進(jìn)行三維模型的構(gòu)建，學(xué)生對于三維物體的空間想象能力會得到持續(xù)的提高，且在整個過程中學(xué)生都是唯一的參與者和受益者，有助于持續(xù)激發(fā)學(xué)生的相應(yīng)興趣，讓其能夠在不斷獲得成果的基礎(chǔ)上獲得自信，進(jìn)行下一階段的練習(xí)，不斷鞏固空間想象能力的訓(xùn)練效果。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師往往是通過教材教具，來使學(xué)生對一些特殊的三維物體特征有所了解，但由于克才克巨的數(shù)量較少，且教師的展示方式不多，學(xué)生只能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)的去觀察這些教具，無法讓學(xué)生形成直觀詳細(xì)的認(rèn)識和印象。且學(xué)生面對的是一個已經(jīng)成型的三維物體，學(xué)生對于這個三維物體內(nèi)在的結(jié)構(gòu)沒有了解也不需要了解。教具的體積過小，也是造成學(xué)生無法進(jìn)行仔細(xì)觀察，進(jìn)而無法得到準(zhǔn)確認(rèn)知的原因之一。而采取體積較大的教具，在實際的教學(xué)操作中是不可能實現(xiàn)的。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，采用三維軟件輔助教育的方式，能夠讓學(xué)生更加明確的掌握各種三維物體的結(jié)構(gòu)特點，并且，學(xué)生可以在這一過程中，親身參與到模型的構(gòu)建，并通過進(jìn)行拉伸旋轉(zhuǎn)等動作，完成一些特定物體的構(gòu)建，學(xué)生通過二維的草圖來繪制三維物體，從而在腦海中對二維物體和三維物體之間的過渡有了一個完整的過程演算，使學(xué)生能夠在未來的學(xué)習(xí)過程中，熟練于將二維圖紙與三維物體進(jìn)行聯(lián)系。而且利用軟件可以非?？旖莸?，對三維物體進(jìn)行拆解，整個拆解的過程非常的直觀便捷，學(xué)生能夠通過反復(fù)觀察對三維物體的拆解，形成對三維物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，這與在課堂中進(jìn)行教具拆解相比，具有更加的直觀性，且對教室環(huán)境沒有過多的要求，學(xué)生可以隨時在軟件上進(jìn)行相應(yīng)的操作，一般來說，為了讓學(xué)生能夠掌握三維物體內(nèi)部特征，需要進(jìn)行不同三維物體的構(gòu)建和拆解，而采用傳統(tǒng)方式就需要學(xué)校提供數(shù)量不少于2的相應(yīng)焦距，隨著教具數(shù)量的增加，學(xué)校的教育成本投入也越大，而采用軟件，進(jìn)行相應(yīng)的操作教育成本投入增加值為0。

三、利用Autodesk?inventor軟件實現(xiàn)高效的二維三維二維互動教學(xué)過程

在機(jī)械制圖課程中，有一門重要的內(nèi)容是組合體的投影，在傳統(tǒng)的教育過程中，教師會通過多媒體放映的方式或?qū)嵺`方式，讓學(xué)生來了解三維物體的投影特征，但這一過程是需要相關(guān)教具的輔助才能夠完成的，事先準(zhǔn)備較為復(fù)雜，且由于較具形體的限制，導(dǎo)致無法讓所有的學(xué)生都能夠得到同樣的觀察體驗。而采用多媒體信息技術(shù)，每一個學(xué)生都能夠平等掌握相應(yīng)的觀察視角，且在軟件中構(gòu)件不同特征的三維模型所需投入的成本和時間更少，適用于對更大數(shù)量的三維物體投影特征進(jìn)行表現(xiàn)。讓學(xué)生可以通過對更多三維物體投影特征進(jìn)行認(rèn)識和了解，來分析和總結(jié)其中存在的共同點，通過總結(jié)規(guī)律來提高學(xué)生對于三維物體結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)識和掌握。并且通過操作軟件，學(xué)生可以頻繁的在二維和三維之間進(jìn)行切換，掌握兩種維度物體的狀態(tài)特征和內(nèi)在聯(lián)系。這些都是傳統(tǒng)的教學(xué)過程所無法完成的效果，只有在相關(guān)軟件中才能夠得以高效實現(xiàn)。

四、采用Autodesk?inventor軟件能夠輔助學(xué)生讀懂裝配圖

裝配圖是機(jī)械制圖教學(xué)中的一個難點要完成對裝備體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識首先需要能夠?qū)σ粋€物體進(jìn)行拆卸裝配，而對于沒有經(jīng)過系統(tǒng)機(jī)械拆裝基礎(chǔ)的學(xué)生而言，進(jìn)行此過程是具有一定難度的，而采用該軟件提供的表達(dá)試圖則能夠更加容易的解決這一問題，軟件可以制作物體的爆炸分解圖，其細(xì)節(jié)表達(dá)可以落實到每一個零部件位置，清楚的展示各零件之間存在的連接關(guān)系，位置關(guān)系和裝配關(guān)系，讓學(xué)生首先對各零件之間的關(guān)系有一個明確的認(rèn)知，然后通過動畫演示的方式，對各個零件的裝配進(jìn)行演示，讓學(xué)生有一個直觀連續(xù)的認(rèn)識。同樣在完成最終整體到零件，再從零件裝配回整體的過程，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式是很難達(dá)成如此流暢直觀的效果。

在現(xiàn)代教學(xué)課程中，采用計算機(jī)多媒體技術(shù)，能夠很好的解決過往教育過程面臨的教學(xué)難點，幫助學(xué)生更好的掌握相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，并通過實踐提高學(xué)生的興趣和參與度，讓學(xué)生能夠持續(xù)參與到學(xué)習(xí)過程中，加強(qiáng)學(xué)生的印象和記憶。

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