張超，陳忠維，邵宇，崔元昊，董興宇

（武警海警學(xué)院機電管理系，浙江 寧波 315801）

1 前言

在本科院校以及職業(yè)技術(shù)學(xué)校中，《機械制圖》已然成為眾多工程專業(yè)中重要且基礎(chǔ)的一門技術(shù)課程。作為工程界“交流的語言”，該課程不僅是承接工程實際與理論學(xué)習(xí)的橋梁，同時也是工程學(xué)術(shù)探究建模模擬分析的基礎(chǔ)。學(xué)生通過對該課程的學(xué)習(xí)，能夠快速有效地掌握機械制圖的基礎(chǔ)理論知識，結(jié)合對實物空間與平面之間地相互轉(zhuǎn)換的繪制練習(xí)，能夠提升學(xué)生的動手操畫能力和空間想象能力，最終成為學(xué)生熟練識讀圖紙，準確繪制實物信息的技能。但無論是作為工程學(xué)科的技能掌握還是學(xué)術(shù)探究的基礎(chǔ)能力，該課程對學(xué)員的理解能力和空間想象能力都有很高的要求，使得這門課程的學(xué)習(xí)效果存在著較大的差異，為此需要廣大老師對《機械識圖》課程的教學(xué)講授方面，進行完善和突破，從而不斷提升整體教學(xué)質(zhì)量。

隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，Solidworks、UG、Proe等三維建模軟件的出現(xiàn)也促進了教學(xué)模式的創(chuàng)新性改革。三維模型是采用多邊形表示的方式呈現(xiàn)物體的真實形狀，通常用計算機或者其他視頻設(shè)備進行顯示。在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)中，我們常采用是真實的教具或者是虛構(gòu)物體的flash動畫進行教學(xué)，這對于機械制圖課上理論知識的初步理解有著較好的促進作用，但真實模型以及動畫制作均為固定模式，即靈活性較差，無法及時解決課上新問題以及較為抽象難解的課后習(xí)題。而三維模型可以表示任何物理自然界存在的東西，因此我們可以不僅僅局限于初步教學(xué)理解階段，應(yīng)結(jié)合數(shù)字、圖片等其他教學(xué)因素，同時根據(jù)課程不同章節(jié)建立多種三維模型進行拓展式教學(xué)。

2 運用數(shù)、圖、模型的三聯(lián)合，幫助學(xué)生快速建立空間思維

運用數(shù)字、圖片以及模型的結(jié)合，通過多方面的角度進行講解理論知識，不僅能夠豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，還可以拓展學(xué)生的思維，幫助學(xué)生理解理論知識。當學(xué)生無法及時理解老師的直觀理論講授時，多角度的講解能夠讓其找到合適自身的理解方式，進而更好的掌握該課堂內(nèi)容的知識點。對于初入大學(xué)階段的學(xué)生而言，部分學(xué)生前期系統(tǒng)的立體知識掌握不扎實，同時缺乏對機械零件的認識，因此在傳統(tǒng)教學(xué)過程中難以及時理解并掌握空間與平面之間的轉(zhuǎn)化過程，對知識點的理解能力的不同，這點對于基礎(chǔ)知識缺乏，空間想象能力薄弱的學(xué)生而言尤為致命，會導(dǎo)致學(xué)生在初學(xué)階段的學(xué)習(xí)積極性下降，制圖基礎(chǔ)知識掌握不扎實引發(fā)后期學(xué)習(xí)乏力的現(xiàn)象。所以在教學(xué)過程中，將數(shù)字、圖片和模型視圖的結(jié)合，將知識點進行多角度的解釋可以幫助學(xué)生的理解。根據(jù)空間點的坐標特性（圖1），坐標（X，Y，Z）可以對應(yīng)視為（長，寬，高）。如圖2所示，將空間點在各投影面上的投影點展開時，所各投影面上點的X，Y，Z的數(shù)值分別對應(yīng)相等，即水平投影點的X與正投影點X是相同的值，進而也可以解釋長對正，同理寬相等，高平齊也可相應(yīng)解釋。通過三維模型的方式也可以進行講解。如圖3所示，將空間點對各個投影面上的投影線整體視為一個規(guī)則矩形，則所有X，Y，Z方向的長度均相等，將其按照Y投影軸展開（圖4），則仍能夠根據(jù)形體原先的特點得到這三個方向上的長度相等，進而可以解釋“長對正，高平齊，寬相等”。通過這樣的方式，將教學(xué)內(nèi)容比較全面的呈現(xiàn)給學(xué)生，并讓其進行觀察和思考，逐步建立空間思維，進而提高教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生更容易理解知識點。

圖1 空間點的三維投影圖（坐標式）

圖2 點的展開投影圖（坐標式）

圖3 空間點的三維投影圖（圖形式）

圖4 點的展開投影圖（圖形式）

3 采用引導(dǎo)式教學(xué)，讓學(xué)生自發(fā)思考模擬建模過程，激發(fā)課堂活力

引導(dǎo)式教學(xué)主要是通過循序漸進的方法將語言與動作貫穿起來，引導(dǎo)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，讓其多想、多說、多做，逐漸養(yǎng)成自主探究、相互學(xué)習(xí)的教學(xué)方式。摒棄了填鴨式教學(xué)的被動學(xué)習(xí)，這種教學(xué)模式則更適合大學(xué)中的教學(xué)。在本門課程中，學(xué)習(xí)的空間圖形各類各式，更需要學(xué)生這種自發(fā)思考的過程和能力。學(xué)生在這個過程中不僅可以掌握課堂內(nèi)容基本的知識點，更能夠思考其演變過程，進而鍛煉其思維能力，對相似的或者全新的事物能夠有自己的思考方式，完成任務(wù)后可以提升其綜合專業(yè)能力?！稒C械制圖》中有部分章節(jié)則可以采用該方式進行教學(xué)，如表達相貫體，主要教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握兩個相交的立體表面的交線，將其繪制于圖紙上。通過對三維模型進行不同角度的反轉(zhuǎn)，觀察相貫線的圖形特點，有助于學(xué)生理解抽象的相貫線。同時還可以將其投影圖和實物圖展現(xiàn)于同一視圖中，如圖5所示，有助于老師的授課講解。同時三維模型對于組合體章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容也有較好的教學(xué)效果，如表達組合體的組合形式，如圖6所示，可通過對復(fù)雜零件進行引導(dǎo)式分析，讓學(xué)生自發(fā)思考該模型的成型過程，有助于其在繪制圖形時有清晰的邏輯思維，幫助其準確的完成三視圖的繪制。所以教師可通過將其設(shè)置為開放性環(huán)節(jié)，讓學(xué)生有自行發(fā)揮的空間，積極參與課堂互動，激發(fā)課堂活力。

圖5 相貫體的軸測圖與對應(yīng)的三視圖

圖6 組合體的組合過程

4 結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)與動手實操練習(xí)，提升學(xué)生綜合能力

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，多以教師進行課上講解為主，學(xué)生則被動的接受知識，這樣會導(dǎo)致教師與學(xué)生之間缺乏溝通和交流，課堂氛圍比較沉悶，學(xué)生上課積極性下降，易出現(xiàn)注意力分散的現(xiàn)象。結(jié)合《機械制圖》這門課程的特點，需要學(xué)員動腦思考，動手繪制的任務(wù)較多，因此將該任務(wù)與課堂教學(xué)結(jié)合在一起，通過翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生來完成部分課堂任務(wù)的講授，不僅能夠讓學(xué)生完成課上練習(xí)，同時鍛煉學(xué)生的綜合能力，表達出自己的解題思路，共享學(xué)習(xí)經(jīng)驗，教師可結(jié)合學(xué)生講解情況進行適當?shù)难a充和完善，指出學(xué)生在完成任務(wù)中的優(yōu)缺點，幫助學(xué)生快速掌握知識。通過互換師生角色的方式，了解學(xué)生的思維，增加師生間的互動機會，建立良好的師生關(guān)系，讓學(xué)生能夠在和諧、輕松且有任務(wù)驅(qū)動的氛圍下完成任務(wù)，最終感受到成果所帶來的喜悅和成就感，同時也是對其他學(xué)生的一種學(xué)習(xí)激勵，促進一種良性競爭意識的形成?！稒C械制圖》課程中有許多章節(jié)可以通過在三維模型建立的環(huán)節(jié)中進行翻轉(zhuǎn)課堂與動手實操練習(xí)。例如，在學(xué)習(xí)組合體剖視圖部分內(nèi)容，可通過布置部分任務(wù)，讓學(xué)員分析三維模型形成的過程，分析剖切面的位置以及剖面區(qū)域等注意事項，教師通過三維模型軟件結(jié)合學(xué)生思路，協(xié)助其完成整個模型的建立（如圖7所示），鼓勵學(xué)生對整個環(huán)節(jié)進行細致的描述，對其認為的易錯點進行強調(diào)，最終結(jié)合三維模型完成的剖視圖模型（圖8）進行多角度解釋剖切區(qū)域的畫法，最終在圖紙上完成作業(yè)。讓學(xué)生在不同的思維碰撞中加深對知識點的理解，讓其有自己的做題思維并嘗試解決問題。對仍不理解的問題，教師給予及時的解釋，幫助其建立完整的知識框架體系。

圖7 三維模型的全剖視圖

圖8 三維模型的全剖視圖工程圖

5 聯(lián)系實際進行三維模型演示，激發(fā)學(xué)生發(fā)散性思考

由于《機械制圖》是應(yīng)用性較強的一門課程，學(xué)生不僅需要掌握其理論知識，更重要的是掌握相應(yīng)的實踐技能。對于學(xué)習(xí)的眾多知識點，教師可結(jié)合學(xué)校學(xué)科特色或?qū)嶋H的生活進行探索式、拓展式教學(xué)。通過三維模型的建立和演示，將所有知識點進行綜合，讓知識貼近于實際，讓理論聯(lián)系實踐，這樣能夠促進學(xué)生在課堂過程中自發(fā)聯(lián)想生活中所涉及到的實物與所學(xué)知識的聯(lián)系，有利于學(xué)生分析解決實際問題能力的提高。如學(xué)習(xí)零件圖和裝配圖的章節(jié)中，可結(jié)合已學(xué)的連接件和傳動件進行發(fā)散性思考，將其結(jié)構(gòu)特點、工作原理、應(yīng)用場景、以及使用方式進行設(shè)問，引發(fā)學(xué)生思考，對多個不同應(yīng)用場景的模型進行演示，讓學(xué)生感受到知識應(yīng)用于實踐的真實性，培養(yǎng)其對知識點應(yīng)用于實際的思維能力，如圖9。

圖9 直升機減速器3D模型

6 結(jié)語

整體而言，《機械制圖》作為院校內(nèi)一門專業(yè)且基礎(chǔ)的學(xué)科，需要學(xué)生掌握扎實的理論知識，熟練的讀圖繪圖的能力，才能夠?qū)W以致用，因此做好教學(xué)環(huán)節(jié)則顯得極其重要。教師可通過多元化的現(xiàn)代技術(shù)完善教學(xué)模式，將三維模型作為新教學(xué)手段，能夠在前期幫助學(xué)生培養(yǎng)學(xué)習(xí)課程的興趣，讓學(xué)生充分感受到課程的魅力和樂趣所在，同時，對于課程內(nèi)容的講解有著較好的輔助作用，提高整體的教學(xué)質(zhì)量，切實幫助學(xué)生理解機械制圖的知識點和重難點，提高自身綜合能力，培養(yǎng)發(fā)散性思維，為其步入社會后的工作生活以及科研深造打下良好的基礎(chǔ)。