李真 孫媛

摘 要：機(jī)械識(shí)圖是中職機(jī)械專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，這門(mén)課程要求學(xué)習(xí)者具有良好的空間思維能力。中職學(xué)生在機(jī)械識(shí)圖課程學(xué)習(xí)中存在較多困難，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，本文分析提出，應(yīng)基于信息技術(shù)與課程融合的思想，利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件在課堂上構(gòu)建實(shí)體模型，通過(guò)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生空間想象能力化解難點(diǎn)，進(jìn)而提高學(xué)生識(shí)圖、作圖的能力。

關(guān)鍵詞：CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件? ? 機(jī)械識(shí)圖? ? 學(xué)習(xí)興趣? ? 教學(xué)效率

一、引言

機(jī)械識(shí)圖是機(jī)械專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是研究如何運(yùn)用正投影基本原理繪制和識(shí)讀機(jī)械圖樣的課程。機(jī)械識(shí)圖教學(xué)的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生看圖、繪圖和空間想象能力，也是后續(xù)機(jī)械專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。要學(xué)好機(jī)械識(shí)圖這門(mén)課，學(xué)生須具有一定的空間思維能力，但中職學(xué)生剛從初中畢業(yè)，沒(méi)有任何專業(yè)背景，專業(yè)相關(guān)的空間想象能力相對(duì)缺乏，因此他們大都反映這門(mén)課程難學(xué)，甚至對(duì)機(jī)械識(shí)圖這門(mén)課程產(chǎn)生了恐懼心理。另外，根據(jù)高職考試考綱的要求，“立體表面的交線、組合體以及剖視圖”是考試的重點(diǎn)，分?jǐn)?shù)占比超過(guò)50%，但是，由于學(xué)生缺乏空間想象能力，學(xué)懂學(xué)會(huì)上述知識(shí)難度較大，考試失分過(guò)多。因此，尋找一種新的教學(xué)方法和教學(xué)手段，幫助學(xué)生提高空間想象能力，克服學(xué)習(xí)機(jī)械識(shí)圖的困難，樹(shù)立信心，具有十分重要的意義。

二、基于信息技術(shù)與課程融合的機(jī)械識(shí)圖教學(xué)設(shè)計(jì)

基于信息技術(shù)與課程融合的思想，筆者引入了CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件。在課堂上利用軟件的三維造型功能進(jìn)行輔助教學(xué)，能幫助學(xué)生直觀理解教學(xué)內(nèi)容，從而更好地認(rèn)識(shí)形體的空間結(jié)構(gòu)形狀，使枯燥的教學(xué)變得形象化、直觀化，利于學(xué)生空間想象能力的提升和對(duì)形體結(jié)構(gòu)的深入理解，使課堂氣氛更加活躍，大大地提高了課堂教學(xué)效率。

（一）CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助機(jī)械識(shí)圖教學(xué)的可行性

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件是中國(guó)人自己研發(fā)的一款CAD軟件，是一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD軟件。CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助機(jī)械識(shí)圖教學(xué)具有可行性。第一，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件的使用符合中國(guó)人的操作習(xí)慣，它特有的三維球定位編輯模式，使得定位和編輯變得簡(jiǎn)單方便，富有創(chuàng)意。第二，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件擁有強(qiáng)大的圖素庫(kù)，使得疊加類實(shí)體可采用拖放圖素的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，就像搭積木一樣直觀簡(jiǎn)單，利用手柄可隨意拉伸、縮短、旋轉(zhuǎn)，可以輕松有趣地完成實(shí)體的設(shè)計(jì)，并不需要花費(fèi)太多時(shí)間去學(xué)習(xí)。第三，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件還具有強(qiáng)大的草圖功能，對(duì)于一些不能直接用圖素庫(kù)的復(fù)雜形體，可以采用草圖編輯形式完成，利用草圖功能可以更加直觀地展現(xiàn)切割類組合體及剖視圖的形成。第四，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件能夠靈活地進(jìn)行工程圖和三維環(huán)境的轉(zhuǎn)換，可以方便地將實(shí)體零件自動(dòng)生成三視圖。第五，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件可以將已完成的實(shí)體零件進(jìn)行仿真裝配，可以動(dòng)態(tài)觀察可運(yùn)動(dòng)零件的運(yùn)動(dòng)情況。基于CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件的以上優(yōu)點(diǎn)，將CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件用于輔助機(jī)械識(shí)圖課程教學(xué)，可以提高課堂的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。

（二）引用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件的機(jī)械識(shí)圖教學(xué)項(xiàng)目構(gòu)建

根據(jù)高職考試考綱的要求，對(duì)教材中比較分散的立體表面的交線、組合體和剖視圖這三塊高職考試的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容做了調(diào)整，整合梳理成三大教學(xué)模塊，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和知識(shí)的難易程度，由淺入深地安排教學(xué)內(nèi)容，借助CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建模型，逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和自主學(xué)習(xí)能力。

立體表面交線部分的教學(xué)內(nèi)容分成截交線和相貫線兩個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目。截交線學(xué)習(xí)項(xiàng)目要求學(xué)生掌握截交線的形狀和截交線的繪制，在教學(xué)過(guò)程中利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件改變截平面的位置，引導(dǎo)學(xué)生觀察截交線的形狀變化，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握截交線的繪制方法，從而達(dá)到會(huì)繪制立體截交線的教學(xué)目的。相貫線學(xué)習(xí)項(xiàng)目要求學(xué)生掌握兩正交圓柱相貫線的投影，并了解特殊形式的相貫線，在教學(xué)過(guò)程中利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件改變圓柱的直徑大小，引導(dǎo)學(xué)生觀察相貫線的形狀。

組合體部分的教學(xué)內(nèi)容分成疊加類組合體、切割類組合體和綜合類組合體三個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目。要求學(xué)生能根據(jù)給出的兩個(gè)視圖想象物體的形狀并補(bǔ)畫(huà)第三視圖，或者根據(jù)已知的三個(gè)不完整的視圖想象物體的形狀并補(bǔ)全缺線，這是考驗(yàn)學(xué)生空間思維能力的一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件逐個(gè)疊加、挖切形體，引導(dǎo)學(xué)生觀察組合體的形成過(guò)程以及它們的特征，逐步培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力。

剖視圖部分的教學(xué)內(nèi)容分成全剖視圖、半剖視圖和局部剖視圖三個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目。要求學(xué)生能夠理解剖視圖的形成，根據(jù)已知視圖想象物體的形狀并補(bǔ)畫(huà)第三視圖。在這幾個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于剖切平面的位置不容易理解，對(duì)此，可以利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件選擇合適的剖切平面，將組合體剖切開(kāi)來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。

三、基于信息技術(shù)與課程融合的機(jī)械識(shí)圖教學(xué)實(shí)踐

（一）CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助立體表面交線教學(xué)

立體表面交線有截交線和相貫線，這部分內(nèi)容是機(jī)械識(shí)圖課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是高職考試的重要內(nèi)容。由于學(xué)生理解能力有限，當(dāng)涉及多個(gè)截切面平面的組合和多個(gè)基本幾何體的相交時(shí)，學(xué)生無(wú)法正確畫(huà)出截交線與相貫線的投影。為了幫助學(xué)生理解，讓他們能夠直觀地看到截交線與相貫線，筆者采用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助教學(xué)。

1.截交線

在圓柱截交線第二次課結(jié)束后布置思考題，要求學(xué)生嘗試?yán)L制圓柱截切后的第三視圖，但是全班幾乎沒(méi)有學(xué)生完全做對(duì)，原因是學(xué)生無(wú)法想象出該視圖是怎樣一個(gè)實(shí)體，不明白是如何截切的，于是筆者在課堂上利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，讓學(xué)生一步一步截切，大大提高了作圖的正確率。

第一步，引導(dǎo)學(xué)生用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件從設(shè)計(jì)元素庫(kù)中拖出一個(gè)圓柱體模型，指導(dǎo)學(xué)生繪制圓柱體的第三視圖。第二步，引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計(jì)元素庫(kù)中拖出一個(gè)孔類圓柱體，疊加在原來(lái)的圓柱體上，使它變成一個(gè)圓筒，指導(dǎo)學(xué)生繪制第三視圖。第三步，利用草圖功能將圓筒的左上角切去，此時(shí)有垂直于圓柱軸線和平行于圓柱軸線兩個(gè)截平面，利用實(shí)體造型結(jié)合線面分析法，指導(dǎo)學(xué)生完成第三視圖。第四步，用同樣的方法完成圓筒右上角的截切，此時(shí)學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)右上角的截切和左上角截切的做法一致，且在左視圖中它完全被左上角的缺角擋住，圓柱上底面不再是一個(gè)完整的面。就這樣，經(jīng)過(guò)一步一步引導(dǎo)，學(xué)生在課堂上高效地完成了本題的第三視圖補(bǔ)畫(huà)。在進(jìn)行CAXA建模時(shí)，遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從易到難的原則截切立體的形狀，循序漸進(jìn)地進(jìn)行展示，可以不斷地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和識(shí)讀、作圖能力。

2.相貫線

相貫線的內(nèi)容相比截交線更為復(fù)雜，它涉及至少兩個(gè)基本幾何體的相交，主要包括圓柱與圓柱、圓柱與立方體、圓柱與圓球、圓球與立方體四種類型的相貫線繪制，并且每一種類型的相貫線還會(huì)因?yàn)樾误w、大小和位置而有所改變，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)感到吃力。圓柱與圓柱的正交是教學(xué)的重點(diǎn)也是學(xué)習(xí)相貫線的基石，利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，可讓學(xué)生直觀地看到兩圓柱直徑的相對(duì)大小對(duì)相貫線形狀和位置的影響，將書(shū)本上的一張表格變成了造型軟件中的動(dòng)態(tài)演示，使這一抽象知識(shí)點(diǎn)直觀可見(jiàn)，加深了學(xué)生的印象，也讓學(xué)生對(duì)相貫線的形成有了進(jìn)一步的理解，為后續(xù)的圓柱相貫線學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。

對(duì)于圓柱與立方體的相貫、圓柱與圓球的相貫、圓球與立方體的相貫，可引導(dǎo)學(xué)生利用以上CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助學(xué)習(xí)的方法，加深對(duì)各種形式相貫線的印象。在使用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助相貫線教學(xué)的過(guò)程中，在觀察實(shí)體建模時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生不斷轉(zhuǎn)換觀察角度，慢慢激發(fā)學(xué)生的空間想象能力和邏輯判斷能力，為后續(xù)機(jī)械識(shí)圖課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（二）CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助組合體教學(xué)

組合體是機(jī)械識(shí)圖課程的核心內(nèi)容之一，起著承前啟后的作用，也是高職考試的必考點(diǎn)，所占分值很高。同樣，由于空間想象能力缺乏，大多數(shù)學(xué)生不能正確識(shí)讀、補(bǔ)畫(huà)。但是，任何一個(gè)復(fù)雜的組合體都可以看成是由若干個(gè)基本體組成的，組合體的組合形式主要有疊加、切割和綜合三類，如果掌握了疊加和切割類組合體，那么綜合類組合體也就迎刃而解了。教師在教學(xué)過(guò)程中可采用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生把疊加類組合體的組合過(guò)程用軟件一步一步演示，由易到難弄清楚各個(gè)基本體之間的位置關(guān)系，把基本體像搭積木一樣搭起來(lái)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和邏輯思維能力。

補(bǔ)畫(huà)組合體的第三視圖，如以疊加為主的組合體三視圖，在教學(xué)過(guò)程中可先引導(dǎo)學(xué)生利用形體分析法分析組合體是由哪些基本體組成的，每分析好一處就采用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件造型，將抽象的形體直觀可見(jiàn)地展示在眼前。具體步驟如下：第一，分析形體，利用封閉線框三等原理將組合體分解成若干個(gè)基本體。第二，利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)造型從下往上疊加，先繪制最下面的基本體并按要求挖孔開(kāi)槽等，引導(dǎo)學(xué)生完成該部分的三視圖。第三，逐個(gè)疊加基本體，并在基本體上按照已知視圖切割，逐個(gè)繪制基本體的三視圖。第四，檢查、描深三視圖，完成第三視圖的補(bǔ)畫(huà)。

在學(xué)習(xí)這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件能夠?qū)⒔M合體的組合過(guò)程直觀地展示在學(xué)生眼前，教師在上課時(shí)再也不用空洞地講授，學(xué)生也不再是抽象地學(xué)習(xí)，所有的組合體都可以動(dòng)態(tài)演示，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂效率。

（三）CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助剖視圖教學(xué)

剖視圖是假想用一剖切平面剖開(kāi)機(jī)件，將處在觀察者和剖切平面之間的部分移去，而將其余部分向投影面投射所得的圖形，剖視圖主要表達(dá)機(jī)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在教學(xué)過(guò)程中，筆者先引導(dǎo)學(xué)生利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件對(duì)立體進(jìn)行造型，然后利用“剖面視圖”工具對(duì)立體的不同部位進(jìn)行剖切，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察思考，選擇合理的剖切平面，分析不同剖切位置對(duì)剖視圖的影響，再進(jìn)行總結(jié)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)選擇合理的剖切平面。

全剖視圖在剖切時(shí)往往使剖切平面通過(guò)較多的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（孔、槽）的軸線或?qū)ΨQ平面，并平行于選定的投影面，它除了可以選擇單一的剖切平面，還可以選擇幾個(gè)相交的投影面或幾個(gè)平行的投影面。半剖視圖的剖切平面選擇與全剖視圖類似，它一般只有一個(gè)剖切平面，標(biāo)注方法與全剖視圖一致。

局部剖的表達(dá)更加靈活，剖切平面的位置和大小可根據(jù)實(shí)際需要決定，學(xué)生在選擇局部剖的剖切平面時(shí)往往有困難，利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件就能很好地解決這一難題，學(xué)生可以直觀地感受剖切平面的位置不同與局部剖視圖繪制的不同。

四、小結(jié)

“教學(xué)有法，但無(wú)定法”，教學(xué)方法的改革是教學(xué)研究永恒的課題，也是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。本文基于信息技術(shù)與課程融合的思想，將CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件引入機(jī)械識(shí)圖的課堂，在教學(xué)中將機(jī)件的分析、想象過(guò)程用虛擬實(shí)體形象地展示出來(lái)，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建不同的模型來(lái)表達(dá)，直觀、易懂，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高中職學(xué)生的空間想象能力和空間思維能力。用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件輔助機(jī)械識(shí)圖課程教學(xué)，將傳統(tǒng)的以教師的教為中心的教學(xué)模式改變?yōu)橐詫W(xué)生的學(xué)為中心，學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體主動(dòng)參與新型教學(xué)模式，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，快速提高了學(xué)生對(duì)各類三視圖的識(shí)讀、作圖能力，也有效地促進(jìn)了機(jī)械識(shí)圖課程的教學(xué)改革。

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（作者單位：李真，浙江信息工程學(xué)校 ;孫媛，長(zhǎng)興職教中心）