孫偉 謝建新 楊春萍 李丹

摘 要：新課改倡導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建知識體系，當(dāng)今制圖課程的教學(xué)體系是逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新能力的過程，鑒于傳統(tǒng)制圖教學(xué)枯燥學(xué)生難想象的弊端，提出運(yùn)用軸測圖來改革制圖教學(xué)。文章首先對制圖教學(xué)進(jìn)行改革探索分析;然后從軸測圖的工程優(yōu)勢和CAD的繪圖快速性出發(fā)，提出結(jié)合CAD軟件以軸測圖為中心進(jìn)行制圖教學(xué)的改革措施，運(yùn)用CAD繪制軸測圖輔助制圖教學(xué)，把軸測圖作為課程的基本內(nèi)容組織教學(xué)并貫穿課程的始終;最后結(jié)合實(shí)例，設(shè)計(jì)了CAD繪制軸測圖的教學(xué)過程。

關(guān)鍵詞：制圖教學(xué);軸測圖;CAD軟件

Abstract： The new curriculum reform advocates students to build their own knowledge system. The teaching system of modern engineering drawing is a process of gradually cultivating students' innovative ability and engineering consciousness. In view of the disadvantages of traditional drawing teaching that are difficult for students to imagine， it is proposed to use axonometric drawings to reform the drawing. teaching. This article first analyzes the reform of cartography teaching， mainly discusses the current status of cartography teaching， talent training goals， and information-based teaching. Then it starts from the engineering advantages of axonometric drawings and the rapidity of CAD drawing， and proposes to combine CAD software with shafts. Reform measures for the teaching of cartography centered on mapping， using CAD to draw axonometric drawings to assist in cartographic teaching， and using axonometrics as the basic content of the course to organize teaching and run through the course; Finally， combined with examples， design CAD drawing Teaching process.

Keywords： Cartography teaching; Axonometric drawing; CAD software

背景

近年來，大學(xué)人才培養(yǎng)方案不斷修正，教育教學(xué)逐漸從學(xué)年制轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)分制，各專業(yè)的基礎(chǔ)課程也普遍面臨學(xué)分縮減的問題。首當(dāng)其沖的就是理工科的制圖課程，傳統(tǒng)的制圖課程重視手工繪圖，各高校普遍為96/108學(xué)時(shí)，早期還多為一學(xué)年課程。為滿足當(dāng)前的人才培養(yǎng)計(jì)劃安排，就應(yīng)當(dāng)適時(shí)調(diào)整制圖課程的教學(xué)體系，制定適應(yīng)新的學(xué)時(shí)內(nèi)容要求的課程教學(xué)體系。[1]新課程改革倡導(dǎo)的是由以往的學(xué)習(xí)方式變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)。這就要求學(xué)生主動參與，根據(jù)自己的理解假設(shè)，在老師教授的知識理論的指導(dǎo)下，運(yùn)用科學(xué)的方法研究問題，然后在這一實(shí)踐過程中獲得創(chuàng)新能力和工程思維，自主構(gòu)建知識體系。根據(jù)當(dāng)前形勢的要求，傳統(tǒng)的制圖教學(xué)已無法滿足當(dāng)前的人才培養(yǎng)目標(biāo)，制圖課程的教學(xué)改革勢在必行。

1 制圖教學(xué)的改革思考

1.1 人才培養(yǎng)目標(biāo)

制圖課程是研究繪制和閱讀工程圖樣的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，工程圖樣是人類用來表達(dá)和交流設(shè)計(jì)思想的重要工具。制圖課程基本目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的繪圖識圖能力，包括空間想象能力、圖形表達(dá)能力和形象思維能力，具備一定的圖形素質(zhì);終極目標(biāo)是使學(xué)生形成自主創(chuàng)新能力和工程意識。[2]

1.2 制圖教學(xué)現(xiàn)狀分析

長期以來，培養(yǎng)學(xué)生的識圖制圖能力主要是通過學(xué)習(xí)投影知識進(jìn)行，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式冗長枯燥、見效甚慢。究其原因，點(diǎn)、線、面雖是構(gòu)成幾何體的基本元素，但如果僅從點(diǎn)、線、面出發(fā)，很難將物體的空間幾何形象建立起來。制圖課程教學(xué)的關(guān)鍵是空間形體想象力的培養(yǎng)，在制圖課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對空間形體感受越深廣，理解就越深刻，形象儲存就越豐富，比較、分析就容易，對形體的加工處理，出現(xiàn)的新形象就越形象、直觀、迅速，同時(shí)就越表明其是具有良好的空間形體想象力[3]。由此可見，制圖課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生制圖能力，提升空間想象力，最好不要從抽象的點(diǎn)、線、面入手，而是從立體形象出發(fā)。這不僅可以幫助學(xué)生快速地建立物體形象，還可以加深學(xué)生對投影知識的理解。

軸測圖是用平行投影法繪制的單面投影圖，它能同時(shí)反映立體的正面、側(cè)面和水平面的形狀。相較于平面三視圖，軸測圖更加直觀、識圖更加方便;相較于三維立體圖，兼顧立體感的同時(shí)，它又能平鋪到圖紙上顯示標(biāo)注尺寸。軸測圖在制圖課程中是非常重要的一部分，它對學(xué)生立體空間感的培養(yǎng)有非常重要的作用，學(xué)生的立體感強(qiáng)不強(qiáng)，在軸測圖這部分的學(xué)習(xí)中就會得到體現(xiàn)和鍛煉。如果把軸測圖作為課程的基本內(nèi)容組織教學(xué)，并貫穿課程的始終，便可以更好地實(shí)現(xiàn)從形象到抽象的過渡，培養(yǎng)學(xué)生的識圖制圖能力[4]。

1.3 結(jié)合CAD軟件進(jìn)行信息化教學(xué)

信息化教學(xué)是大趨勢，為了快速適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的制圖教學(xué)模式也應(yīng)適應(yīng)社會發(fā)展的需求，在教材教法上進(jìn)行改革。在學(xué)時(shí)不斷壓縮的背景下，我們可將傳統(tǒng)制圖課程和CAD兩門課程結(jié)合起來，來增加學(xué)生對制圖的學(xué)習(xí)興趣，改變傳統(tǒng)制圖課枯燥、難學(xué)難想象的現(xiàn)狀。結(jié)合CAD軟件進(jìn)行信息化教學(xué)，空間形體可以在 CAD上講授演示，這樣不僅可以節(jié)省購買演示模具的開銷，又可以縮短板書時(shí)間，半富、充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性。

2 CAD繪制軸測圖輔助制圖教學(xué)

本人多年從事機(jī)械制圖和Auto CAD的教學(xué)工作，在手繪軸測圖的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，軸測圖理論知識雖然簡單，但學(xué)生在繪制練習(xí)中卻有諸多困難，比如說，與軸測軸保持平行關(guān)系的多組傾斜線條怎么會越畫越斜？在軸測軸的反方向，線條到底是與水平方向成30°還是與豎直方向成30°？尤其是涉及到有圓和圓弧的軸測圖的繪制就更加容易出錯(cuò)，圓的正等測采用四心法畫橢圓的近似畫法，在傾斜的坐標(biāo)面上找圓心切點(diǎn)并不容易，再加之長短軸方向的變換，以及作圖工具的局限性，學(xué)生倍感吃力往往還得不到規(guī)整清晰的作品。如果使用CAD軟件繪制軸測圖，可以使用整體復(fù)制功能實(shí)現(xiàn)多組線條的平移，使用橢圓命令直接繪制圓的正等測，既提高了效率又提高了準(zhǔn)確度。另外，在CAD軟件中還可以使用F5進(jìn)行三個(gè)坐標(biāo)面的方向切換，讓學(xué)生高效率繪圖操作的同時(shí)對三個(gè)方位的平面關(guān)系有更深的了解。

結(jié)合CAD軟件輔助制圖教學(xué)的授課流程可作如下安排：首先，機(jī)械制圖課講完制圖基本知識后，講 AutoCAD中設(shè)置繪圖環(huán)境和基本命令，然后機(jī)械制圖講授軸測圖理論知識，利用CAD界面做練習(xí)，重點(diǎn)理解幾何體的立體表達(dá);在具備了一定的空間構(gòu)思能力之后再學(xué)習(xí)制圖課程的投影知識和組合體，再結(jié)合CAD軟件輔助想象，練習(xí)影知識和組合體的習(xí)題。如此，便是結(jié)合CAD軟件以軸測圖為中心進(jìn)行制圖課程體系改革的具體方法。

3 CAD繪制軸測圖的教學(xué)實(shí)例

3.1 設(shè)置正等軸測圖繪圖環(huán)境

選“設(shè)置”選項(xiàng)，這時(shí)彈出“草圖設(shè)置”對話框，在 “捕捉與柵格” 選項(xiàng)卡中的“捕捉類型和樣式” 選項(xiàng)組中勾選“等軸測捕捉” 選項(xiàng) ，然后單擊“確定”按鈕。在 “極軸追蹤” 選項(xiàng)卡中，設(shè)置極軸追蹤增量角為30°，點(diǎn)“啟用極軸追蹤”。繪制軸測軸OX、OY和OZ，作為繪圖參照，如圖1。

3.2 幾何體軸測圖繪制

利用CAD軟件繪制幾何體軸測圖，如圖2。圖2幾何體為組合體，可先利用疊加法，畫出上下兩個(gè)基本幾何體，再利用切割法，切出通孔和半圓孔道。

3.2.1 T型底板繪制步驟

（1）繪制平行于ZOY坐標(biāo)面的最左側(cè)平面，開啟極軸模式，采用直線命令依次繪制平行于軸測軸OZ、OY的直線，并封閉。

（2）繪制平行于OX的一條側(cè)棱，利用復(fù)制命令生成其它可見的三條側(cè)棱。

（3）將最左側(cè)平面整體復(fù)制，以側(cè)棱的左端點(diǎn)為基點(diǎn)，平移至側(cè)棱的另一端點(diǎn)。

繪制直線時(shí)，注意與軸測軸保持平行，可看作：一個(gè)與YOZ坐標(biāo)面平行的平面沿OX負(fù)方向拉伸45mm。

3.2.2 立板繪制步驟

保持右端面平齊，利用極軸追蹤找出左側(cè)面的起始點(diǎn)，補(bǔ)全底平面。

從底平面某一點(diǎn)沿OZ軸向上引線（注意：是24-8=16 mm），利用復(fù)制命令做出其他三條，補(bǔ)全幾何體的頂平面。

刪除多余線條。

注意：遮擋和重疊線條均要修剪刪除。

3.2.3 通孔的繪制

（1）在T型板上表面指定等軸測圓的圓心。

（2）點(diǎn)擊“橢圓”命令下的“等軸測圓（I）”選項(xiàng)，指定等軸測圓的半徑。

（3）將等軸測圓平移至T型板下表面，刪掉擋住的部分。

立板上半圓孔道的繪制同通孔，需要注意按F5鍵切換顯示等軸測平面。如圖3。

3.3 正等軸測圖的尺寸文本標(biāo)注

軸測圖雖然是單面投影圖，尺寸標(biāo)注卻不同于平面圖形，在軸測圖的尺寸文本標(biāo)注中可以先使用CAD的標(biāo)注工具欄進(jìn)行操作，然后點(diǎn)擊CAD的標(biāo)注工具條中的“編輯標(biāo)注”設(shè)置傾斜角度，使各個(gè)軸測面內(nèi)的尺寸線、尺寸界線傾斜某一個(gè)角度，與相應(yīng)的軸測軸平行;同時(shí)，使用“編輯標(biāo)注”中的旋轉(zhuǎn)，將標(biāo)注文字的角度也設(shè)置成傾斜某一角度的形式，使其外觀具有立體感。由于正等軸測圖的軸間角都是120°，在正等軸測圖的尺寸文本標(biāo)注中就需要將直立的文字傾斜120°或60°。[5]在教學(xué)初期，可不涉及軸測圖的尺寸文本標(biāo)注，僅利用CAD的快速作圖幫助學(xué)生建立空間立體感。

由于Auto CAD 繪制軸測圖在書本中很少講解，在軸測圖教學(xué)中就容易忽視計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的關(guān)鍵作用，CAD軟件輔助軸測圖繪制教學(xué)，使學(xué)生更好的理解和掌握軸測圖的繪制步驟，同時(shí)鍛煉了學(xué)生的CAD繪制操作能力，也更高效、更有趣的達(dá)到了立體感培養(yǎng)的目標(biāo)。不過想要熟練繪制軸測圖，還是需要反復(fù)的繪圖練習(xí)，在各種形體的繪制過程中將軸測圖知識融會貫通。

4 總結(jié)

近幾年，各大高校以培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才為目標(biāo)，不斷精簡學(xué)時(shí)，制圖課程也根據(jù)創(chuàng)業(yè)型人才成長規(guī)律的培養(yǎng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，不斷進(jìn)行改革，大的方向就是建立課堂理論、CAD繪圖和制圖實(shí)踐相融合的課程體系?；谛抡n改背景下高校制圖教學(xué)的改革認(rèn)識和CAD軟件繪制軸測圖輔助教學(xué)在學(xué)生制圖能力培養(yǎng)中的作用，并根據(jù)上述對改革制圖課程內(nèi)容體系的設(shè)想，筆者進(jìn)行了反復(fù)的教學(xué)嘗試，結(jié)合以軸測圖為中心進(jìn)行制圖課程體系改革的具體方法組織教學(xué)，對學(xué)生制圖能力的提高的確有著十分顯著的效果。因此，可以認(rèn)為，以軸測圖作為制圖課程的基本內(nèi)容貫穿課程教學(xué)的始終來改革制圖教學(xué)的是一種有效途徑。不過這一新體系的進(jìn)一步實(shí)施、完善和優(yōu)化，還有待廣大制圖教學(xué)工作者在實(shí)踐中不斷地共同探索。

參考文獻(xiàn)

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[5] 盧德友.基于Auto CAD的正等軸測圖的繪制與標(biāo)注[J].工程技術(shù)研究，2017（10）：197-199.