项目教学法在“机械制图”与CAXA融合教学中的探索研究

□王文娟

项目教学法在“机械制图”与CAXA融合教学中的探索研究

□王文娟

在教学中，传统教学法制约着老师与学生的发展，而采用项目教学法既能让学生真正地学到知识与技能，又能开拓学生的视野，锻炼学生的操作能力、交际能力、协作能力等，以适应社会需求。CAXA实体设计软件，是具有国际先进水平的CAD辅助设计软件，它可以帮助设计人员在三维空间进行构思、布局和创意。在“机械制图”的课堂教学中，运用三维实体设计软件结合多媒体技术进行教学，可以提高教学质量，增大课堂信息交流量，激发学生的学习兴趣，有助于培养学生的空间想象力和创新能力。

项目教学；机械制图；CAXA实体设计教学

项目教学法是由美国著名儿童教育家、伊利诺宜大学教授凯兹博士和加拿大儿童教育家、阿尔伯特大学教授查德博士共同推创的一种以学生为本的活动教学法，是基于项目活动的研究性学习，即以解决一个比较复杂的操作问题为主要目的教学法，一般包括社会性活动的设计和科技类项目的设计两种类型。与只是解决某一问题为主要目的课题研究相比，项目活动设计更偏重于操作和实践活动。项目教学法的前提是“项目”。美国项目管理专家约翰·宾认为：“项目是要在一定时间里，在预算规定范围内需达到预定质量水平的一项一次性任务。”项目具有确定的目标，有明确的开始时间和结束时间，要完成的是以前从未做过的工作。项目教学法就是组织学生真实地参加项目设计、履行和管理的全过程，在项目实施过程完成教学任务。

在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思维模式和方法。因此，学生作为项目的直接参与者，他们会因为兴趣爱好或是心理因素而积极地投入进来，从最初的调查到探讨，期间的设计开发，直至最终形成成果，学生都作为第一责任人；在整个过程中，根据社会实际需要为蓝本，旨在锻炼学生对知识的认知能力、转化能力，对社会的适应能力、交际能力。通过参与，学生学到的知识与技能才能更好地与社会需求相结合。学生学会自学，这是教育过程中最重要的环节之一，项目教学法就是以此为契机，让学生学会将知识与技能转换为直接生产力或是符合社会需求的思维模式。采用项目教学法，能让学生自始至终都处于一个主导地位，他们需要尽早地为自己的思维方式与做法负责。同时，通过组织不同专业领域的学生参加项目教学小组，训练学生在实际工作中与不同专业、不同部门的同事协调、合作的能力。项目活动教学法的目的在于开发学生智力，尊重个体差异，培养学生动手能力、生存能力以及学习能力。

“机械制图”是工科专业必修的一门实践性较强的专业基础课，主要目标是培养学生掌握机械制图的基础知识、基础投影理论和有关国家标准，并具有一定的绘图和读图能力，对空间想象能力要求很高，这也是学习该课程的最大障碍。目前为了保证其他专业课程的实践训练学时，将专业基础课程的教学时数进行了大量的压缩，在有限的学时内，如何合理、有效的优化课堂教学内容，培养学生绘图和读图的综合能力，以便于后续专业课程的学习，这就需要在制图的教学方式上进行改进和创新。如果按照传统的教学模式，教师必须使用大量的实物模型和挂图来辅助教学，以培养学生的空间想象能力，在学时较少的情况下显然是很难实现的。CAXA实体设计软件，能通过三维造型功能，进行三维实体模型的模拟，并可进行渲染，随意拖放。形象逼真，色彩丰富，灵活多变，简单有趣。一方面提高了教与学的效率，另一方面使学生在学习该门课程的同时，也对CAXA设计软件有了初步的认识，为今后学习该门课程奠定了良好的基础。

一、在教学过程中应用CAXA实体设计技术

1.CAXA实体设计在课堂教学中可进行模型演示

根据教学的不同情况，采用方便的尺寸驱动功能，随时选取其高级图素中的形体进行切割与叠加、截交与相贯，剖视图、剖面图、零件图等模型加以更新，还能使用零件实体进行模拟装配，它的设计功能、爆炸视图功能和运动仿真功能，使学生容易接受和掌握。例如，在组合体的教学中，基本体的组合方式、表面连接关系是教学的重点和难点，也是读图和作图的基础。在讲这一部分时，书中介绍的方法是线面分析法和形体分析法。学生绘图的正确性取决于其头脑中对所给形体的理解程度，简单的形体较容易很快反映出来，但对于复杂的形体，使用切火腿肠、捏橡皮泥的方法也很难制作出来，没有实体的对照，理解起来很困难。利用CAXA实体设计软件中的拉伸、旋转、除料、倒角、抽壳等三维实体造型功能，课堂上便可方便、快捷地创建任何复杂形状的三维实体。这些形体可以清晰表达出组合体的组合形式，各部分的实际形状和连接关系，而且可以利用它的旋转功能让学生看清楚形体前后、左右、上下各个方位的连接关系，有了直观的形体，学生可以轻松的画出三视图或补齐视图中所缺的图线，提高了课堂教学效率。

2.建立CAXA机械制图三维实体模型库

首先，必须以几种不同版本的《机械制图》教材为基础建立CAXA机械制图三维实体模型库。该实体模型库应包含基本体、组合体、各种典型零件、装配件、常用标准件等制图教材和所学专业中联系紧密的各种实体模型。这些数字模型应按制图教学思路制作。在基本体的基础上用切割或叠加方法生成组合体、零件、组件或装配件。为了方便学生理解，按工作原理设计零件或整体装配件的动作，利用CAXA的动画功能，动态展示组件或整体装配件的工作原理、装配过程。其次，在CAXA实体设计软件中，三维图形与二维图形是关联的。三维模型库创建好后，利用CAXA实体设计提供的从三维设计自动生成工程图布局图的功能，将与之对应的二维图形库也同时建立。三维设计环境修改后，软件会立即询问二维图纸是否需更新，确认后，原有的二维图形立即按三维设计环境的修改进行更新。同时，在二维绘图环境中，可以进行各种标注、生成明细表。二维布局图可以由一张图纸，也可由多张图纸构成，可以包含一个视图，也可以包含多个视图。在CAXA三维实体模型库中，利用CAXA实体设计可输出零件、图纸、图像、动画四种格式的文件，可将各模型转到使用者熟悉的其他CAD/CAM应用程序使用，也可作为制作CAI课件的素材。这为后期零件图和装配图的教学提供了很大的方便。

二、CAXA实体设计技术在教学中具有的优势

1.CAXA实体设计技术让模型更具象化

对于复杂的零件，尤其是装配体，实物模型很难展示其内部结构，而利用CAXA实体设计建立的三维模型，则可以根据需要灵活地进行剖切或者生成爆炸图，还可以进行运动仿真，直观地展示装配体中各零件之间的联接和装配关系，方便学生进行观察与分析，进一步了解装配体的工作原理，再加上装配体的动画效果，使教学内容清晰、生动，大大地缩短了学生感知、认知的过程，教学应用效果显著。

如在装配图识读时，要求学生通过装配图二维工程图纸的阅读，了解装配体的名称、用途、结构及工作原理；弄清零件之间的连接关系及装配关系；弄懂各零件的结构形状和作用，想象出装配体各零件的动作过程。其中，后两点是装配图识读中的重点，需要学生认真分析视图，同时需要学生充分发挥其空间思维和想象能力。在学生积极参与思考的基础上，结合三维CAXA实体技术的减速器装配体模型，如减速器爆炸视图，利用多种方式，从不同的视角，通过CAXA实体模型将要讲解的零件或者装配图形象、直观地展现在学生的面前，让学生能够自己检验前面的分析，从而进一步明确该装配体各零件之间的连接、装配关系。

2.CAXA实体设计技术让模型更便于修改、新建

CAXA实体设计技术让模型更便于修改、新建，利用CAXA实体设计软件，可以根据教学内容的需要，方便地进行修改和新建各类三维模型，降低了由于实物形式或数量的限制，而导致教学受限的影响。

3.CAXA实体设计技术让模型利于携带

利用CAXA实体设计软件建立的三维模型，可以存储在各种存储介质上，便于携带，避免了传统实物模型因重量或体积等原因而造成的携带不便。同时由于其可复制性，便于教师之间的互相交流，最大限度的实现资源共享。不受实物模型种类和数量的限制，既降低了教学成本。

三、CAXA实体设计技术对学生学习的促进

CAXA又最大限度地发挥了多媒体教学设备为教学服务的功能。实体设计应用在教学中的意义“机械制图”实质上是研究用二维平面的“图”来表达三维空间的一门课程。教学的困难主要在于如何激发学生的学习兴趣、培养一定的空间想象、思维创新能力。在常用的教学手段的基础上引入CAXA三维实体设计是解决教学困难的一种重要手段，对学生学习有很大的促进作用。

1.引入CAXA实体设计，有助于培养学生的空间想象能力

“机械制图”作为专业基础课，一般都在高职院校一年级开设，高职学生虽具备一定的立体几何知识，但其空间想象能力仍然较弱。大部分学生在投影理论的学习中感到比较费劲，往往想象不出形体的形状。针对学生的特点，在讲三视图的形成、基本体的投影以及基本体的截切时，让学生先看模型，根据模型想投影，再引入CAXA实体设计，课堂绘制三维实体模型，能使学生从不同角度观察形体，然后进行分析讲解，与视图反复对照，不断拓展思路，从而提高读图和识图的综合能力。对于一些学生难于理解的内容，比如相贯线，授课中可以借助软件通过驱动手柄和三维球形体的位置直接进行演示。

2.引入CAXA实体设计，有助于激发学生学习的兴趣

扩充课堂容量采用模型和挂图等手段进行教学，在观察主要特征及各种形体之间联系时，对同一内容会重复演示，教学效果不明显。而将多媒体课件和CAXA实体设计教学这一辅助手段适时地穿插于教学之中，更有利于激发学生的好奇心、求知欲。例如，在相贯线教学中，以往大部分学生对相贯线的形成及相贯线的形状都难以理解，以致在画相贯线时经常出错。在教学设计中，利用实体设计制作了两个圆柱体正交的演示，学生可以直观地看出两正交圆柱体相贯线的形成过程。同时，根据两正交等直径圆柱体和两正交不等直径圆柱体的比较，学生就可以明显地看出两种情况下相贯线的不同形状。在此基础上，结合模型进行分析讲解。电脑中演示随着尺寸的缩放不仅能突出表现相贯线的特征，而且把关键转变点充分突现出来，提高了教学效率。

3.引入CAXA实体设计，可为学生对该软件的后续学习打下基础

在制图课中引入CAXA实体设计进行教学，在激发学生对制图课程的学习兴趣外，对于后续的CAXA实体设计课程的学习也产生了一定的好奇心，激发了学生想要学习和掌握这门软件的欲望，激发学生的学习热情。对于机械、机电类专业的学生，该软件的应用有一举两得的教学效果。三维实体设计技术引入到传统的制图教学中不仅是教学手段现代化的体现，而且给较为传统的制图课教学注入了新的内涵，加大了课程的信息量，激发了学生的求知欲，对学生空间思维的培养有极大的促进作用，实现了现代职业教育对于机械制图课程的培养目标，具有非常重要的意义。

[1]郝春玲.项目教学法在CAXA教学中的应用[J].课程教育研究:新教师教学,2013,(17).

[2]宋晔.项目教学法在机械制图教学中的应用研究[J].科技资讯, 2013,(28):179.

[3]文静.机械制图教学中应用CAXA实体设计的探索与实践[J].科技信息,2012,(34).

（编辑：郝 婵）

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1671-0568（2016）20-0092-03

王文娟，平凉理工中等专业学校教师。研究方向：机加工制造类教学。