机械制图课程探讨

周哲通

（重庆五一技师学院，重庆 渝中　400042）

机械制图课程探讨

周哲通

（重庆五一技师学院，重庆 渝中400042）

本次研究提出了机械制图课程改革的指导思想，为了证明该指导的思想具有可操作性，本次研究还结合教学案例说明了这套教学改革实施的方法，如果教学过程中采用该方法进行机械制图教学活动，就能全面提高机械制图教学的效率，让学生更好掌握机械制图知识，也能让学生所掌握的制图知识更好地满足社会发展的需求。

机械制图；三维立体教学；职业教育

图形图像处理技术是计算机技术应用的重要内容。当前图形图像处理技术分为三种：平面图形设计制作技术、三维实体造型技术、动态图形呈现技术。三维实体造型技术主要被应用在机械制造行业中。

1　课程改革的指导思想

发达国家非常重视三维实体造型技术在机械制造行业中的应用。以美国的工程设计绘图课教学体系的改革来说，美国已经把工程设计制图课程体系转向为实体造型技术，即将实体造型技术作为一个专门的学科。加拿大即日本等先进国家也纷纷开始这项课程改革。

国内的图学界也正在进行这项改革。过去，教育学界仅在研究生教学与工业制造设计及艺术专业领域开设有三维立体制图课程，然而随着三维立体技术被广泛的应用，未来工程设计制图课程与实体造型技术将联系得更加紧密，三维实体造型技术完全代替传统工程制图已经成为一种趋势。面对这种现实需求的改变，学生在学习过程中同时进行平面图形和三维立体建模学习的教学改革已是迫在眉睫。以三维立体制图工程为教学核心进行改革是机械制图课程发展的趋势。

结合现代教育学的思想，机械制图课程改革的方向为：应用以人为本的思想，开展实体造型设计的工程图学思维培训；把计算机实体造型课作为基础课程，强化学生立体造型技术的素养；为学生建立一个自主学习的环境，引导学生自主的把机械制图课程的内容与立体造型技术融合起来。

2　建立全新的三维立体制图工程的教学框架

2.1三维立体制图工程的教学内涵

三维立体制图工程的核心，就是指教师要引导学生学会用立体建模的思维来思考机械制图的问题。即当学生接受平面图形的绘制任务时，能立即在脑中构件一个简单的机械形体形象，然后应用计算机软件将该形象表现出来。学生在应用计算机软件制图时，能根据制图的需求修正该形体。目前《机械制图》的教材是应用描述形体的形状、大小、方位、参数的方式展现出机械形体的形象的，这与立体造型设计技术有本制的区别。立体造型设计技术是形体思维在前，修正思维在后；传统的机械设计则以绘图思维为因，造型成果为果。三维立体制图工程的教学内涵就是要培训学生的立体造型思维，强化计算机绘图的技术。

2.2形体分析法和线面分析法的融合

如果把立体造型的思维当作形体分析的思维，把传统机械制图的思维当作线面分析的思维，这两种思维不是对立的，而是相辅相成的。形体分析思维是一种宏观把握制图方向的思维，如果学生只具有形体分析的思维，其设计的成果可能不能满足机械制图精细化的操作要求；如果学生仅仅只具备线面思维，则缺乏宏观制图的思想，找不到机械制图的方向。三维立体制图工程的教学的体系就是一套让学生建立宏观的形体思维，培养学生线面制图技术的体系。

2.3强化形体的描述与构件训练

2.3.1引导学生应用形体分析法表达形体形状

形体分析法和线面分析法观察几何图形的思想存在差异。现用图1形体构成的三种路径来说明这种区别。图1（a）是机械制图的截面图，如果学生应用线面分析法来看待这一图形，学生的思考重点为图（a）的三维立体图形是什么？它的线面参数是什么？于是学生的观察侧重点在于这一幅图形，这种思维方式缺少创造性。假设学生具有形体分析的思维，学生就会从分割、叠加、挖切的思维看待立体几何图形。图（b）为组合的思维方式、图（c）为切割的思维方式、图（d）为求交的思维方式。此时学生在遇到机制制图的要求时，学习的重点为根据机械制图的要求在脑内形成一幅草图，当草图形成以后，学生能立即应用形体分析的方法完成图形创造，令立体图形的实现具有可行性。

图1　形体构成的三种路径

2.3.2在形体分析法中融入线面分析法

机械制图对形体参数的要求非常严格。在机械制图的教学中教师不仅要引导学生掌握形体分析法，还要引导字生在掌握了形体分析法的基础上掌握线面分析法。比如学生要从几合图形的并、交、差集的角度来理解机械制图的参数，了解机械制图中立体形体的严密性，使创造的立体形体符合机械制图的要求。

2.3.3重视形体扫描过程，应用软件构件形体

《机械制图》的教材把平面运动成形的形体称之为扫描形体，扫描形体曾是学生学习的难点，学生在学习的时候最难理解形体的边界面、边界线、动平面的边界线、边界点等相关的知识。目前三维立体制图软件突破了这一教学难点。学生在应用三维立体制图时，能够通过旋转、拉伸、放大、缩小等技术了解创造的机械形体，根据设计的需求修正机械制图形体的参数。

3　三维立体制图工程的教学实践

3.1培养学生了解形体分析法制图的意识

在机械制图的形体分析法和线面分析法融合的教学中，教师首先要引导学生应用立体形体的方法看待机械制图的问题。在这一学习阶段，教师在引导学生了解机械图形的时候要用以下三种方法培养学生形体分析制图的意识：教师要引导学生看到机械制图图形的时候，应用形体分析的方法看待平面图形及立体图形，即教师要引导学生应用图1描述的形体构成的视角看待机械制图图形；学生在遇到机械制图的问题时，要学会应用手画草图的方法绘制出机械制图图形；教师要强化形体分析法的训练，让学生在设计及绘制机械零件时能即时用草图绘图法绘制轴侧图形、正等轴侧图等图形。

3.2引导学生学会线面结合分析应用技术

3.2.1应用项目教学法引导学生掌握基本的绘图技巧

图2　机械零件的形体绘制流程

当学生具备了形体意识以后，教师要引导学生学会应用计算机技术把各类立体几何图形的形体展现出来。以教师引导学生绘制机械零件的图形如图2（a）时，学生需能立即意识到这个不规则的图形是由数个规则的图形组合而成的。参看图2（b）、图2（c）、图2（d），这就是应用形体的分析，把一个规则的圆形应用切割、组合、挖切的方法变成一个不规则的零件剖面图的方法。教师要引导学生学会应用三维立体软件把这一图形的立体形状描述出来。在这一过程中，教师要引导学生学会阅读软件上工具条中各命令的所有功能，让学生掌握工具条中各绘图、修改编辑命令的应用方法。学生要学会复制图形、移动图形、删除图形等。如果以图2作为一个三维立体图形的项目任务，当学生能够完成这一项目任务时，便能基本掌握三维立体软件的基本应用方法。

3.2.2引导学生学会标注尺寸及语言的规范

图3　三维立体图形尺寸标注及语言标注的方法

当学生学会应用计算机技术绘制三维立体图形以后，教师要引导学生学会在三维立体图形上标注文字注释与尺寸注释。这是学生在学习传统的机械制图的过程中必须要掌握的一个技术环节，当学生应用三维立体制图时，也不能忽略这一环节的学习，只是此时学生的注释过程要应用计算机软件来完成。以教师引导学生观看图3为例，教师要引导学生掌握机械制图符号的应用、设置线性角度及尺寸精度、引导学生换算格式及精度等，让学生学会规范的尺寸标注与语言文字注释的方法，令学生能够绘制出标准的三维立体机械制图图形。

3.2.3引导学生掌握综合机械制图应用技能

图4　零件的轴侧图

当学生掌握了三维立体软件的应用技术，能够应用三维立体软件绘制出需要的形体，并且掌握了机械制图的绘图原理，能在三维立体软件上绘制出标准的机械制图图形以后，教师要引导学生掌握计算机机械制图应用的技能，熟练的绘制出各种机械制图图形。以教师引导学生绘制机械轴测图为例，教师可引导学生观看图4（a），要求字生应用形体分析的方法分析出该零件形体的构成，然后应用计算机软件完成全部的制图过程。当学生了解了该零件轴测图的形体绘制方法以后，可应用图4（b）、图4（c）、图4（d）的流程完成零件轴测图基底的绘制。图4（b）、图4（c）、图4（d）为绘制零件轴测图的平面图形、完成平面图形的连接、绘制出立体基座的过程（其它的绘制流程略）。学生在完成零件轴测图的绘制任务时，要学会360°无死角旋转图像、缩放图形、展现局部图形，能够全面的观察零件轴测图绘制的情况；学生要能够应用三维立体软件修改图形绘制的参数，让图形绘制的结合符合制图的要求；学生要能够在三维立体软件上绘制投影、标注尺寸、标注文字等，应用计算机软件完成机械制图的全部绘制流程。

3.3强化学生三维立体制图综合能力

学生刚开始可能形体思维能力不强、三维立体软件应用的能力不强。不过，只要持续的学习，就能掌握三维立体制图工程的全部技能。教师在引导生学习的时候，要应用循序渐进的方法引导学生学习，让学生先学会完成一个简单的学习任务，让学生在完成一个一个学习任务的时候逐渐掌握三维立体制图的技能，当学生积累了一定的知识以后，教师为为学生布置综合性较强的工程任务，让学生在完成综合性的任务中自主的检验知识结构。

有部分学生掌握了三维立体制图工程技术以后，便认为自己的知识结构满足了市场人才的需求，实际上并非如此。在经济高速发展的情况下，企业对人才的要求较高，当前企业要求学生具备熟练的三维立体制图工程技术，即学生遇到一个工程问题，要能迅速绘制出三维立体图形。为了让学生的知识结构满足企业的需求，教师要在教学过程中引迅学生学会限时完成制图，令学生能够在学习的过程中掌握快捷键的应用方法，能够应用最简的思路完成制图。

为了让学生的知识结构与企业的需求结轨，教师要在教学的过程中获得企业的最新制图任务，应用任务实践的方法引导学生学习三维立体制图的技术，教师可应用这种教学方法令学生了解到企业需要哪样的人才，及评估自身的学习层次，从而找到学习的方向。

5　总结

该次研究提出了机械制图课程进行改革的指导思想，这种指导思想实施的流程可描述为三个：第一，社会对人才提出更高的要求，随着科学向前发展，当前机械制图均由三维立体软件完成，当前职业学校的学生必须掌握三维立体制图的技术；第二，机械制图课程改革的要求，教师要以实体造型技术课程为核心，把机械制图及设计的课程融入到实体造型技术的课程中；第三，引导学生建立一套实体造型设计的工程图学思维方式，强化AutoCAD等软件的训练，形成一套全新的机械制图课程教学体系。让这套机械制图课程改革实现，对学校来说、对学生本人来说、对社会来说，都具有深远的意义。

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责任编辑：周哲良

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1672-2094（2016）04-0165-03

2016-05-05

周哲通（1970-），男，四川蓬溪人，重庆五一技师学院讲师。