楊 晨，曾瑞敏

（貴州大學(xué)大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

1 機(jī)械制圖的現(xiàn)狀

《機(jī)械制圖》是基于CAD計(jì)算機(jī)軟件對(duì)工程圖進(jìn)行繪制的一門(mén)應(yīng)用型課程，是應(yīng)用型機(jī)械制造、交通運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。

機(jī)械制圖是學(xué)生學(xué)習(xí)其他課程，進(jìn)行技術(shù)交流的基礎(chǔ)，是學(xué)生畢業(yè)后從事技術(shù)及工程相關(guān)工作應(yīng)具備的基本技能。新時(shí)代的基于CAD的機(jī)械制圖課程，引入CAD計(jì)算機(jī)輔助軟件，比起傳統(tǒng)的手工繪制教學(xué)，節(jié)省了制圖時(shí)間、提高了課堂效率，提升了制圖的質(zhì)量。導(dǎo)師利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以更加立體直觀地向?qū)W生展示二維模型到三維模型的變換過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生空間思維能力，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生掌握機(jī)械制圖專(zhuān)業(yè)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)CAD機(jī)械制圖優(yōu)質(zhì)教學(xué)。

目前，眾多的工科高等院校開(kāi)設(shè)了《機(jī)械制圖》課程，但課堂缺乏創(chuàng)新性，多為老師傳統(tǒng)的授課方式，缺乏創(chuàng)新向?qū)降慕虒W(xué)與實(shí)踐模式，與多媒體、計(jì)算機(jī)的結(jié)合不夠深入，學(xué)生對(duì)枯燥的課程內(nèi)容提不起興趣。針對(duì)不同層次的學(xué)生，制圖任務(wù)布置得相同且單一，學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性、原創(chuàng)性、積極性，難以學(xué)到扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)機(jī)械制圖技術(shù)，更談不上舉一反三、活躍創(chuàng)新的工程制圖思維了。

2 向?qū)綑C(jī)械制圖教學(xué)

結(jié)合目前高等教育的需求，貴州大學(xué)增加了計(jì)算機(jī)工程繪圖的教學(xué)課程，如《機(jī)械制圖》課程。按照項(xiàng)目化的發(fā)展形式，逐步地介紹不同圖形的繪制方法與規(guī)律，重點(diǎn)是實(shí)際操作技能的培養(yǎng)。《機(jī)械制圖》任課導(dǎo)師轉(zhuǎn)變了教學(xué)理念，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，采用“引導(dǎo)”、“啟發(fā)”式的創(chuàng)新教學(xué)模式，由簡(jiǎn)到繁，難度逐漸遞進(jìn)，且將機(jī)械制圖的理論與實(shí)際操作相結(jié)合，關(guān)注、重視學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

課程分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、平面繪圖、零件三視圖、三維立體圖、工程圖等循序漸進(jìn)的課程項(xiàng)目。根據(jù)制圖的基本過(guò)程，設(shè)置如下項(xiàng)目：CAD基礎(chǔ)知識(shí)、平面圖形繪制、零件三視圖的繪制、典型零件圖繪制、裝配圖繪制、簡(jiǎn)單零件實(shí)體造型、工程圖輸出打印、綜合繪圖實(shí)訓(xùn)等。在每個(gè)項(xiàng)目中又單獨(dú)設(shè)置典型的工作任務(wù)，引導(dǎo)相關(guān)制圖知識(shí)的學(xué)習(xí)，期間穿插大量的應(yīng)用案例，課堂上邊學(xué)邊練，有助于快速提高制圖技能。

首先是對(duì)AutoCAD的工作界面要有初步的了解，教師授課與計(jì)算機(jī)操作結(jié)合，輔助同學(xué)們迅速掌握軟件命令的幾種輸入方式。理解繪圖區(qū)域和單位設(shè)置，掌握?qǐng)D層、顏色、線(xiàn)型、線(xiàn)寬設(shè)置，掌握輔助功能的設(shè)置，掌握繪圖命令等。對(duì)制圖步驟、操作熟悉之后，針對(duì)不同同學(xué)制定多元化標(biāo)準(zhǔn)的平面圖繪制作業(yè)。

CAD平臺(tái)中具有多元化的模型庫(kù)，利用計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)培養(yǎng)三維建模思維，再投影到三視圖的過(guò)渡，比起傳統(tǒng)的逆向三視圖的教學(xué)方法，學(xué)生想象力得到更好地開(kāi)發(fā)與挖掘。導(dǎo)師要給學(xué)生詳細(xì)地制圖方法指導(dǎo)，給學(xué)生足夠的自主設(shè)計(jì)空間，讓學(xué)生多參與自己感興趣的機(jī)械圖紙繪制項(xiàng)目。逐漸掌握三維實(shí)體的編輯、布爾運(yùn)算和組合裝配體的三維實(shí)體建模。在期中及期末考核任務(wù)中，鼓勵(lì)和引導(dǎo)同學(xué)們自主選擇適合自己的、難度適中的模型作為參照?qǐng)D，對(duì)其進(jìn)行機(jī)械繪制。

3 具體課程實(shí)踐

結(jié)合貴州大學(xué)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)條件：實(shí)驗(yàn)室、多媒體電腦平臺(tái)、投影儀；設(shè)備條件：WINDOWSXP/7；AUTOCAD等?；谌SCAD軟件，引入“向?qū)健薄ⅰ皢l(fā)性”創(chuàng)新教學(xué)模式。

3.1 二維圖像的繪制

CAD機(jī)械制圖中，首先要引導(dǎo)同學(xué)們對(duì)空間坐標(biāo)的重要性有一個(gè)基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)。笛卡爾坐標(biāo)系的創(chuàng)建，將代數(shù)與幾何問(wèn)題聯(lián)系到一起，為機(jī)械建模以及進(jìn)一步解決實(shí)際工程問(wèn)題提供依據(jù)。對(duì)笛卡爾坐標(biāo)系有了基礎(chǔ)的認(rèn)知后，就可以用最簡(jiǎn)單的立方體CAD繪制作為任務(wù)。針對(duì)不同的學(xué)生，要求其按照學(xué)號(hào)后幾位數(shù)字分別作為長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高，這樣可以為每一位學(xué)生定制獨(dú)特的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，杜絕學(xué)生復(fù)制或抄襲別人的文件來(lái)應(yīng)付老師的現(xiàn)象發(fā)生。

圖1 二維曲線(xiàn)的繪制

圖1為貴州大學(xué)《機(jī)械制圖》課堂上的一項(xiàng)基礎(chǔ)練習(xí)——二維曲線(xiàn)的繪制圖。在平面圖形的繪制學(xué)習(xí)中，將理論講解與動(dòng)手實(shí)踐相融合與貫通，引導(dǎo)同學(xué)們?cè)谟?jì)算機(jī)軟件上動(dòng)手實(shí)踐，從直線(xiàn)的繪制到曲線(xiàn)的繪制，循序漸進(jìn)地掌握構(gòu)造線(xiàn)、多線(xiàn)、正多邊形、圓弧、樣條曲線(xiàn)、表格等多項(xiàng)繪圖命令。

3.2 三視圖的繪制

在掌握了平面圖形的繪制后，課程逐漸過(guò)渡到三視圖的繪制、零件、裝配圖的繪制方面。掌握零件三視圖的繪制，關(guān)鍵在于掌握制圖步驟及尺寸的標(biāo)注方法?！伴L(zhǎng)對(duì)正、高齊平、寬相等”是三視圖的繪圖口訣及核心。三視圖的作用是為二維圖形到三維變化搭建橋梁。課堂教學(xué)時(shí)，導(dǎo)師可以利用計(jì)算機(jī)三維模型的投影與視角轉(zhuǎn)換為指導(dǎo)，不斷培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力和讀圖、制圖能力。

圖2 鬧鐘三視圖繪制

如圖2所示，是貴州大學(xué)一名學(xué)生作業(yè)——鬧鐘的三視圖繪制圖。學(xué)生選擇了學(xué)習(xí)生活中常見(jiàn)的鬧鐘作為制圖原型，在互聯(lián)網(wǎng)上找到對(duì)照?qǐng)D，依照?qǐng)D樣繪制了鬧鐘及其零件的三視圖。“開(kāi)放式”、“向?qū)健钡膶W(xué)習(xí)任務(wù)布置更能有效激發(fā)同學(xué)們的思維，讓課題煥發(fā)生機(jī)與活力。

3.3 三維圖像繪制

由直線(xiàn)繪制到曲線(xiàn)繪制，二維圖像繪制逐漸過(guò)渡到三維圖像的繪制。引導(dǎo)學(xué)生按照自己的創(chuàng)作靈感繪制CAD三維模型圖。學(xué)生可以自主地在影視作品中、書(shū)本上、網(wǎng)站上挑選合適的工具、物件原型圖，如男生喜歡的汽車(chē)、潛水艇，女生偏愛(ài)的裝飾品、建筑物等。這樣不僅增加了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，也極大的激發(fā)了學(xué)生的興趣。

圖3 三維城堡的繪制

如圖3所示，是貴州大學(xué)交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)的一名本科生繪制的三維城堡圖。該同學(xué)熱衷于看迪士尼系列電影及動(dòng)畫(huà)。她把自己的興趣愛(ài)好與專(zhuān)業(yè)的CAD機(jī)械制圖課程結(jié)合在了一起。她期末考核作業(yè)設(shè)計(jì)的是一座城堡。學(xué)生對(duì)這幅CAD三維城堡制圖花了不少的時(shí)間琢磨，包括對(duì)實(shí)心體與空心體的考慮，是否加上門(mén)窗的考慮，整體美觀度的斟酌。作者最后選擇了空心體城堡、無(wú)窗樣式，相當(dāng)于一個(gè)真真實(shí)實(shí)有空間感的城堡，讓我們看到了學(xué)生在機(jī)械制圖繪制技術(shù)上的提升與機(jī)械設(shè)計(jì)方面的天賦。作者對(duì)結(jié)果不是非常滿(mǎn)意，還不斷地加以改進(jìn)，讓我們感受到了學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖課程濃厚的興趣與兢兢業(yè)業(yè)、力求完美的學(xué)習(xí)態(tài)度。

這樣的期末考核作業(yè)相比起大家都繪制一樣的模型，選取一樣的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)而言，顯得更加具有包容性。本科生將自己的興趣與專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)相結(jié)合，對(duì)待期末考核更像是完成一個(gè)珍貴的作品，而不是為了完成一項(xiàng)任務(wù)。有了更多細(xì)節(jié)的考量與斟酌，對(duì)《機(jī)械制圖》這門(mén)課程的學(xué)習(xí)與理解也會(huì)更加深入、到位，學(xué)生對(duì)實(shí)際工程的應(yīng)變能力、創(chuàng)新能力也有一定程度的提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

《機(jī)械制圖》是工科院校尤其是機(jī)械制造相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)子必備的一項(xiàng)基本技能。結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例，采用創(chuàng)新向?qū)Ｊ剑瑥亩S圖、三視圖到三維建模、工程圖循序漸進(jìn)，針對(duì)不同學(xué)生制定多元化階段性作業(yè)。結(jié)果表明，可充分激發(fā)學(xué)生空間思維想象力和設(shè)計(jì)天賦，調(diào)動(dòng)學(xué)生的原創(chuàng)性與積極性，杜絕人才的同質(zhì)化現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)CAD機(jī)械制圖高效優(yōu)質(zhì)教學(xué)，為培養(yǎng)創(chuàng)新時(shí)代工程技術(shù)人才夯實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)教育強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)具有推動(dòng)作用。