摘 要：學(xué)生對(duì)投影理論和三視圖相關(guān)知識(shí)的掌握情況，是決定學(xué)生能否正確繪制圖樣以及識(shí)讀圖樣的關(guān)鍵。為研究高職學(xué)生對(duì)投影理論和三視圖知識(shí)的掌握情況，本文首先分析了《機(jī)械工程制圖》課程的特點(diǎn);其次使用抽樣調(diào)查法對(duì)汽車檢測(cè)與維修技術(shù)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情的問卷調(diào)查;然后對(duì)《機(jī)械工程制圖》課程的授課方式進(jìn)行了探索;最后利用CREO三維建模軟件設(shè)計(jì)了一種可用于課堂教學(xué)的三視圖投影教具。

關(guān)鍵詞：教法 教具 三視圖 投影特性

Abstract：Students mastery of projection theory and three-view related knowledge is the key to determining whether students can correctly draw and read patterns. In order to study the mastery of projection theory and three-view knowledge of vocational students， this article first analyzes the characteristics of the "Mechanical Engineering Drawing" course; secondly， it uses the sampling survey method to conduct a questionnaire survey of the academic conditions of the students majoring in automobile inspection and maintenance technology; the teaching method of "Mechanical Engineering Drawing" is explored; finally， a three-view projection teaching aid that can be used in classroom teaching is designed using CREO three-dimensional modeling software.

Key words：teaching methods， teaching aids， three views， projection characteristics

1 引言

《機(jī)械工程制圖》是高職學(xué)校汽車檢測(cè)與維修技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是以圖樣為介質(zhì)進(jìn)行工程交流的技術(shù)語言，開設(shè)該課程的目的重在培養(yǎng)學(xué)生讀圖和繪圖的能力[1，2，3]。因大多數(shù)高職學(xué)生對(duì)高中以前的基礎(chǔ)知識(shí)掌握較差[4]，所以要如何教好《機(jī)械工程制圖》這門課是所有制圖任課教師要深思的問題。

2 《機(jī)械工程制圖》特點(diǎn)分析

《機(jī)械工程制圖》課程主要內(nèi)容有制圖基本知識(shí)、投影理論知識(shí)、立體的投影、組合體、機(jī)件的表達(dá)方法、零件圖以及裝配圖等[5]。學(xué)生對(duì)制圖基本知識(shí)，投影理論以及立體投影的掌握情況將直接影響到組合體、相貫體、裝配圖等相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，甚至是影響后續(xù)某些專業(yè)課的學(xué)習(xí)。

對(duì)于高職學(xué)生來說《機(jī)械工程制圖》是一門專業(yè)性較強(qiáng)，具有較強(qiáng)理論邏輯性和實(shí)踐性要求的全新的專業(yè)基礎(chǔ)課程。學(xué)生要學(xué)好這門課，掌握“讀圖”和“繪圖”的技能，就要求學(xué)生具備空間想象、邏輯思維以及圖形分析的能力，此外，不僅要能手繪圖樣，還要能使用AutoCAD、UG、SolidWorks等繪圖軟件。

3 學(xué)情調(diào)查分析

目前來說，高職學(xué)生的生源主要有中職升高職、分類招生、以及高中報(bào)考高職這三類學(xué)生。本文使用抽樣調(diào)查的研究方法對(duì)汽車工程學(xué)院2019級(jí)汽車檢測(cè)與維修技術(shù)專業(yè)已學(xué)過《機(jī)械工程制圖》課程的200名學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，其結(jié)果如下。

從圖1可以看出，其中22%的學(xué)生為中職升高職的生源;78%的學(xué)生為高中報(bào)考或分類招生升學(xué)的生源，且高中學(xué)理科和學(xué)文科的學(xué)生人數(shù)相差不大，分別為40%和38%，即“文”和“理”相對(duì)平衡。

圖2為學(xué)生現(xiàn)在對(duì)學(xué)過的《機(jī)械工程制圖》中投影、三視圖相關(guān)知識(shí)記憶情況圖，由圖可知到現(xiàn)在為止還完全記得的僅占15%，記憶比較模糊的學(xué)生占72%，其原因是大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)該部分知識(shí)時(shí)的掌握程度僅能應(yīng)付考試，并沒深刻理解，因而遺忘較快。

圖3為不同生源學(xué)生對(duì)空間想象能力的自我評(píng)價(jià)圖，從圖可以看出高中學(xué)理科的學(xué)生空間想象力整體較高中學(xué)文科學(xué)生或“中升高”學(xué)生要高;空間想象力較好的“中升高”學(xué)生僅有2人，空間想象力較差的中升高學(xué)生達(dá)8人，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是“中升高”的學(xué)生沒有經(jīng)歷高中階段的系統(tǒng)性訓(xùn)練，所以他們的空間想象力，邏輯思維能力整體較差。

圖4為不同生源學(xué)生自我評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)難度對(duì)比圖，從中可以看出，高中學(xué)理科的這部分同學(xué)大都認(rèn)為《機(jī)械工程制圖》課程學(xué)習(xí)難度一般，認(rèn)為學(xué)習(xí)難度較大的為“中升高”學(xué)生和高中學(xué)文科的學(xué)生，分別為16人和18人。這一現(xiàn)象和他們對(duì)空間想象力自我評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

圖5為學(xué)生在學(xué)習(xí)《機(jī)械工程制圖》課程時(shí)對(duì)投影、三視圖知識(shí)掌握情況圖，由圖可知，有26人表示當(dāng)時(shí)就沒有理解和掌握，真正完全理解的也只有30人，掌握不透徹或者模模糊糊的占144人，這樣的結(jié)果并不是教師所希望的。

圖6為教師對(duì)現(xiàn)有教具使用情況以及研究新教具來輔助學(xué)習(xí)理解投影、三視圖知識(shí)知識(shí)點(diǎn)的必要性調(diào)查結(jié)果圖，由圖可知，有128人認(rèn)為教師在上課過程中使用教具較少或教具單一。高達(dá)194人認(rèn)為研究新型教具使用與教學(xué)過程中來幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)很有必要。

綜上所述，學(xué)生生源“文”，“理”較為平衡，但整體對(duì)投影和三視圖知識(shí)的掌握情況并不樂觀，85%的學(xué)生沒能完全掌握投影和三視圖的相關(guān)知識(shí)，所以，教師要使用什么樣的教學(xué)方法使高職學(xué)生能掌握這門需要空間想象、邏輯思維能力的《機(jī)械工程制圖》課程是值得深思的問題。

4《機(jī)械工程制圖》教法探索

一般的課程重在傳授學(xué)生理論知識(shí)，教師的教學(xué)也重在強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的記憶，忘記了高職學(xué)生與本科生不同，對(duì)于高職學(xué)生應(yīng)更強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，更強(qiáng)調(diào)“技能”。所以，使用合理的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的抽象空間想象力以及邏輯思維能力，讓學(xué)生能讀懂圖樣并能繪制圖樣是教師教學(xué)的重點(diǎn)任務(wù)。鑒于《機(jī)械工程制圖》課程的特殊性，教師在教學(xué)過程中可應(yīng)用教具、制圖軟件以及多媒體等工具。

教具。日常所見所用之物利用好了都可以成為教師授課時(shí)的重要教具。比如，在講解一個(gè)長(zhǎng)方體被一平面截切，得到兩個(gè)什么樣的立體時(shí)，教師可以先讓學(xué)生思考答案并說出理由，然后拿出繪圖工具包里的橡皮擦，當(dāng)著學(xué)生的面用小刀對(duì)長(zhǎng)方體的橡皮擦進(jìn)行截切。在這樣的互動(dòng)教學(xué)過程中，不僅激發(fā)學(xué)生的空間思維能力，同時(shí)利用教具將一個(gè)抽象的空間物體進(jìn)行了具象化，學(xué)生思考的答案立刻得到了驗(yàn)證，有利于學(xué)生進(jìn)行反思，從而更加深刻的掌握知識(shí)點(diǎn)。

制圖軟件。能繪制二維平面圖、三維立體圖的軟件有很多，如AutoCAD、PRO/E、3Ds MAX、CREO、UG、CATIA等。對(duì)于充滿好奇心的學(xué)生來說，教師在講課過程中使用新的軟件，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，比如課堂現(xiàn)場(chǎng)建立一個(gè)三維模型，學(xué)生可以看到面是如何被拉伸成體的，使用“視圖功能”還可以讓學(xué)生看到立體被剖開后得到的剖視圖，這些都能夠幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握。

多媒體。用PPT、動(dòng)畫、視頻來演示制圖過程，從視覺和聽覺上來激發(fā)學(xué)生開放思維，在強(qiáng)化學(xué)生記憶的同時(shí)可培養(yǎng)學(xué)生空間想象力。

5 投影教具設(shè)計(jì)

5.1 現(xiàn)有教具對(duì)比

為提升教學(xué)質(zhì)量，根據(jù)科學(xué)原理，對(duì)特定教學(xué)內(nèi)容使用簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)特定的教具應(yīng)用到實(shí)際課堂教學(xué)中，將抽象的知識(shí)直觀化、具體化，形象化，從而幫助高職學(xué)生對(duì)理論知識(shí)掌握具有實(shí)際意義[6，7]。

在《機(jī)械工程制圖》課程授課過程中教師常用的教具有工具類、模型類、掛圖類以及多媒體類等[8]。對(duì)于大多數(shù)教師來說工具類教具是徒手繪圖精度的保證，是上課的必備工具，但部分教師在板書作圖過程中容易陷入完全不使用作圖工具，即徒手繪圖，或者逢圖必用作圖工具這兩個(gè)誤區(qū)。在學(xué)生學(xué)習(xí)前期，使用工具類教具有利于讓學(xué)生跟上進(jìn)度，培養(yǎng)學(xué)生空間想象力。在學(xué)生學(xué)習(xí)中后期，因?qū)W生已具備一定的識(shí)圖、繪圖能力，教師可徒手繪圖來提高效率。在講解某些特殊制圖方法的時(shí)候，教師應(yīng)重在技巧的傳授，這時(shí)對(duì)于所畫圖的精度則沒有很高的要求，若教師逢圖必用作圖工具，則會(huì)嚴(yán)重影響教學(xué)進(jìn)度。模型類教具由于結(jié)構(gòu)固定，可在學(xué)生學(xué)習(xí)前期使用，讓學(xué)生對(duì)抽象物體具象化，學(xué)習(xí)后期則不再實(shí)用。掛圖類教具可清楚展示圖樣的整體效果，適合在學(xué)生學(xué)習(xí)后期使用，重在培養(yǎng)學(xué)生讀圖的能力。多媒體類教具形式多樣化，有PPT、GIF圖、視頻和音頻等，多媒體教具的合理使用能使學(xué)生了解繪圖步驟，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維，但過多使用會(huì)弱化學(xué)生自我學(xué)習(xí)的思考，致使教師成為了多媒體的播放者，學(xué)生成為了欣賞者，形成學(xué)生“一看就懂，一畫不會(huì)”的尷尬局面。

每一類教具都有著各自的優(yōu)點(diǎn)，合理使用才能發(fā)揮出最大的用處，達(dá)到事半功倍的效果，但它們都具有“學(xué)生只能觀看，而不能參與其中”的缺點(diǎn)。

5.2 投影教具的設(shè)計(jì)

無論多么復(fù)雜的物體都是由點(diǎn)、直線和平面這三個(gè)基本幾何元素構(gòu)成的，理解掌握了這些基本幾何元素的投影規(guī)律，是能否學(xué)好《機(jī)械工程制圖》課程的基礎(chǔ)。常用的投影法有兩種：中心投影法和平行投影法。中心投影法的投射線是由一個(gè)點(diǎn)發(fā)出，所得的投影圖的大小與投射中心、投影面以及投影體三者之間的距離有關(guān)，不具真實(shí)性。平行投影法的投射線是平行的，所得投影圖的大小能反映投影物真實(shí)大小，根據(jù)投射線是否垂直于投影面又分為斜投影法和正投影法[5]。機(jī)械工程圖樣的繪制主要采用正投影法，所以，對(duì)要求能繪制工程圖樣的高職學(xué)生來說，正投影法是必須掌握的內(nèi)容。

利用CREO三維建模軟件設(shè)計(jì)的三視圖投影教具，如圖7所示，其結(jié)構(gòu)組成包括：正投影板、水平投影板、側(cè)投影板、支撐桿、托盤、投影演示物、燈具（LED燈具和普通燈具）等。

如圖8所示，（1）當(dāng)投影物選擇平面且平行與正投影板，燈具選擇普通燈具且安裝于1槽中時(shí)，在正投影板上可得到平面的主視圖。將支撐桿沿著滑槽移動(dòng)，可得到不同大小的投影圖，即反映出了中心投影法得到投影圖的大小與投射中心、投影面以及投影物體三者之間的距離有關(guān)的投影特性。（2）當(dāng)投影物選擇平面且平行與正投影板，燈具選擇LED燈具且安裝于1槽中時(shí)，在正投影板上可得到與平面大小相等的主視圖，即反映了正投影法的真實(shí)性。將托盤順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度（1～89度均可），此時(shí)平面與正投影板傾斜相交，在正投影板上可得到一個(gè)長(zhǎng)和平面的常相等，但寬小于平面寬的一個(gè)視圖，即反映了正投影法的類似性。將托盤順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，此時(shí)平面與正投影板垂直，在正投影板上可得到一條長(zhǎng)和平面的寬相等的線，即反映了正投影法的集聚性。此外，把燈具安裝在槽2中或選點(diǎn)（或直線）作為投影演示物同樣可以演示出中心投影法和正投影法的區(qū)別以及各自的投影特性。

教師在講授投影理論知識(shí)以及點(diǎn)線面三視圖時(shí)，則可以使用該教具來輔助授課。首先，教師對(duì)全班學(xué)生分小組。其次，讓每小組的學(xué)生自行選擇燈具和演示投影體，并確定燈具安裝位置。在學(xué)生作業(yè)過程中，要求學(xué)生重點(diǎn)觀察并記錄不同情況下得到的投影圖。最后，讓每組學(xué)生對(duì)每種情況下得到的投影圖進(jìn)行分析討論，總結(jié)出兩種投影法的區(qū)別以及每種投影法的投影特性。本投影教具的合理使用，能讓學(xué)生參與知識(shí)探索的過程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。

6 總結(jié)

投影和三視圖相關(guān)知識(shí)是《機(jī)械工程制圖》課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，為探索教師如何較好該課程，文章首先分析了《機(jī)械工程制圖》課程的特點(diǎn);其次使用抽樣調(diào)查法對(duì)200名學(xué)生進(jìn)行學(xué)情問卷調(diào)查，其結(jié)果表明，空間想象力最差生源為的中職升高職的這部分學(xué)生，對(duì)理論知識(shí)掌握不透徹或者模模糊糊的高達(dá)144人，128人認(rèn)為教師在上課過程中使用教具較少或教具比較單一，高達(dá)194人認(rèn)為研究新型教具使用于教學(xué)過程中來幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)很有必要;然后探索了3種《機(jī)械工程制圖》課程的教學(xué)方法;最后利用CREO三維建模軟件設(shè)計(jì)了一種可讓學(xué)生參與教學(xué)過程中來探索投影、三視圖相關(guān)知識(shí)的投影教具。

基金項(xiàng)目：1.機(jī)械制圖課程中三視圖投影教具的研究（項(xiàng)目編號(hào)：1-ZZYB-202009）;2.汽車專業(yè)教學(xué)儀器設(shè)備研制團(tuán)隊(duì)（項(xiàng)目編號(hào)：遵職科合[2019]）。

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作者簡(jiǎn)介

符耀民：（1993—），碩士，助教。研究方向：汽車及其零部件設(shè)計(jì)理論與方法。