新课改背景下运用轴测图来改革制图教学的探讨

孙伟 谢建新 杨春萍 李丹

摘 要：新课改倡导学生自主构建知识体系，当今制图课程的教学体系是逐步培养学生的工程意识和创新能力的过程，鉴于传统制图教学枯燥学生难想象的弊端，提出运用轴测图来改革制图教学。文章首先对制图教学进行改革探索分析;然后从轴测图的工程优势和CAD的绘图快速性出发，提出结合CAD软件以轴测图为中心进行制图教学的改革措施，运用CAD绘制轴测图辅助制图教学，把轴测图作为课程的基本内容组织教学并贯穿课程的始终;最后结合实例，设计了CAD绘制轴测图的教学过程。

关键词：制图教学;轴测图;CAD软件

Abstract： The new curriculum reform advocates students to build their own knowledge system. The teaching system of modern engineering drawing is a process of gradually cultivating students' innovative ability and engineering consciousness. In view of the disadvantages of traditional drawing teaching that are difficult for students to imagine， it is proposed to use axonometric drawings to reform the drawing. teaching. This article first analyzes the reform of cartography teaching， mainly discusses the current status of cartography teaching， talent training goals， and information-based teaching. Then it starts from the engineering advantages of axonometric drawings and the rapidity of CAD drawing， and proposes to combine CAD software with shafts. Reform measures for the teaching of cartography centered on mapping， using CAD to draw axonometric drawings to assist in cartographic teaching， and using axonometrics as the basic content of the course to organize teaching and run through the course; Finally， combined with examples， design CAD drawing Teaching process.

Keywords： Cartography teaching; Axonometric drawing; CAD software

背景

近年来，大学人才培养方案不断修正，教育教学逐渐从学年制转变为学分制，各专业的基础课程也普遍面临学分缩减的问题。首当其冲的就是理工科的制图课程，传统的制图课程重视手工绘图，各高校普遍为96/108学时，早期还多为一学年课程。为满足当前的人才培养计划安排，就应当适时调整制图课程的教学体系，制定适应新的学时内容要求的课程教学体系。[1]新课程改革倡导的是由以往的学习方式变为自主学习、合作学习和探究学习。这就要求学生主动参与，根据自己的理解假设，在老师教授的知识理论的指导下，运用科学的方法研究问题，然后在这一实践过程中获得创新能力和工程思维，自主构建知识体系。根据当前形势的要求，传统的制图教学已无法满足当前的人才培养目标，制图课程的教学改革势在必行。

1 制图教学的改革思考

1.1 人才培养目標

制图课程是研究绘制和阅读工程图样的一门技术基础课，工程图样是人类用来表达和交流设计思想的重要工具。制图课程基本目标是培养学生的绘图识图能力，包括空间想象能力、图形表达能力和形象思维能力，具备一定的图形素质;终极目标是使学生形成自主创新能力和工程意识。[2]

1.2 制图教学现状分析

长期以来，培养学生的识图制图能力主要是通过学习投影知识进行，但在实践中发现，这种传统的教学模式冗长枯燥、见效甚慢。究其原因，点、线、面虽是构成几何体的基本元素，但如果仅从点、线、面出发，很难将物体的空间几何形象建立起来。制图课程教学的关键是空间形体想象力的培养，在制图课程的学习过程中，学生对空间形体感受越深广，理解就越深刻，形象储存就越丰富，比较、分析就容易，对形体的加工处理，出现的新形象就越形象、直观、迅速，同时就越表明其是具有良好的空间形体想象力[3]。由此可见，制图课程教学中培养学生制图能力，提升空间想象力，最好不要从抽象的点、线、面入手，而是从立体形象出发。这不仅可以帮助学生快速地建立物体形象，还可以加深学生对投影知识的理解。

轴测图是用平行投影法绘制的单面投影图，它能同时反映立体的正面、侧面和水平面的形状。相较于平面三视图，轴测图更加直观、识图更加方便;相较于三维立体图，兼顾立体感的同时，它又能平铺到图纸上显示标注尺寸。轴测图在制图课程中是非常重要的一部分，它对学生立体空间感的培养有非常重要的作用，学生的立体感强不强，在轴测图这部分的学习中就会得到体现和锻炼。如果把轴测图作为课程的基本内容组织教学，并贯穿课程的始终，便可以更好地实现从形象到抽象的过渡，培养学生的识图制图能力[4]。

1.3 结合CAD软件进行信息化教学

信息化教学是大趋势，为了快速适应现代技术的发展，传统的制图教学模式也应适应社会发展的需求，在教材教法上进行改革。在学时不断压缩的背景下，我们可将传统制图课程和CAD两门课程结合起来，来增加学生对制图的学习兴趣，改变传统制图课枯燥、难学难想象的现状。结合CAD软件进行信息化教学，空间形体可以在 CAD上讲授演示，这样不仅可以节省购买演示模具的开销，又可以缩短板书时间，半富、充实教学内容，促进学生的学习主观能动性。

2 CAD绘制轴测图辅助制图教学

本人多年从事机械制图和Auto CAD的教学工作，在手绘轴测图的教学过程中发现，轴测图理论知识虽然简单，但学生在绘制练习中却有诸多困难，比如说，与轴测轴保持平行关系的多组倾斜线条怎么会越画越斜？在轴测轴的反方向，线条到底是与水平方向成30°还是与竖直方向成30°？尤其是涉及到有圆和圆弧的轴测图的绘制就更加容易出错，圆的正等测采用四心法画椭圆的近似画法，在倾斜的坐标面上找圆心切点并不容易，再加之长短轴方向的变换，以及作图工具的局限性，学生倍感吃力往往还得不到规整清晰的作品。如果使用CAD软件绘制轴测图，可以使用整体复制功能实现多组线条的平移，使用椭圆命令直接绘制圆的正等测，既提高了效率又提高了准确度。另外，在CAD软件中还可以使用F5进行三个坐标面的方向切换，让学生高效率绘图操作的同时对三个方位的平面关系有更深的了解。

结合CAD软件辅助制图教学的授课流程可作如下安排：首先，机械制图课讲完制图基本知识后，讲 AutoCAD中设置绘图环境和基本命令，然后机械制图讲授轴测图理论知识，利用CAD界面做练习，重点理解几何体的立体表达;在具备了一定的空间构思能力之后再学习制图课程的投影知识和组合体，再结合CAD软件辅助想象，练习影知识和组合体的习题。如此，便是结合CAD软件以轴测图为中心进行制图课程体系改革的具体方法。

3 CAD绘制轴测图的教学实例

3.1 设置正等轴测图绘图环境

选“设置”选项，这时弹出“草图设置”对话框，在 “捕捉与栅格” 选项卡中的“捕捉类型和样式” 选项组中勾选“等轴测捕捉” 选项 ，然后单击“确定”按钮。在 “极轴追踪” 选项卡中，设置极轴追踪增量角为30°，点“启用极轴追踪”。绘制轴测轴OX、OY和OZ，作为绘图参照，如图1。

3.2 几何体轴测图绘制

利用CAD软件绘制几何体轴测图，如图2。图2几何体为组合体，可先利用叠加法，画出上下两个基本几何体，再利用切割法，切出通孔和半圆孔道。

3.2.1 T型底板绘制步骤

（1）绘制平行于ZOY坐标面的最左侧平面，开启极轴模式，采用直线命令依次绘制平行于轴测轴OZ、OY的直线，并封闭。

（2）绘制平行于OX的一条侧棱，利用复制命令生成其它可见的三条侧棱。

（3）将最左侧平面整体复制，以侧棱的左端点为基点，平移至侧棱的另一端点。

绘制直线时，注意与轴测轴保持平行，可看作：一个与YOZ坐标面平行的平面沿OX负方向拉伸45mm。

3.2.2 立板绘制步骤

保持右端面平齐，利用极轴追踪找出左侧面的起始点，补全底平面。

从底平面某一点沿OZ轴向上引线（注意：是24-8=16 mm），利用复制命令做出其他三条，补全几何体的顶平面。

删除多余线条。

注意：遮挡和重叠线条均要修剪删除。

3.2.3 通孔的绘制

（1）在T型板上表面指定等轴测圆的圆心。

（2）点击“椭圆”命令下的“等轴测圆（I）”选项，指定等轴测圆的半径。

（3）将等轴测圆平移至T型板下表面，删掉挡住的部分。

立板上半圆孔道的绘制同通孔，需要注意按F5键切换显示等轴测平面。如图3。

3.3 正等轴测图的尺寸文本标注

轴测图虽然是单面投影图，尺寸标注却不同于平面图形，在轴测图的尺寸文本标注中可以先使用CAD的标注工具栏进行操作，然后点击CAD的标注工具条中的“编辑标注”设置倾斜角度，使各个轴测面内的尺寸线、尺寸界线倾斜某一个角度，与相应的轴测轴平行;同时，使用“编辑标注”中的旋转，将标注文字的角度也设置成倾斜某一角度的形式，使其外观具有立体感。由于正等轴测图的轴间角都是120°，在正等轴测图的尺寸文本标注中就需要将直立的文字倾斜120°或60°。[5]在教学初期，可不涉及轴测图的尺寸文本标注，仅利用CAD的快速作图帮助学生建立空间立体感。

由于Auto CAD 繪制轴测图在书本中很少讲解，在轴测图教学中就容易忽视计算机辅助教学的关键作用，CAD软件辅助轴测图绘制教学，使学生更好的理解和掌握轴测图的绘制步骤，同时锻炼了学生的CAD绘制操作能力，也更高效、更有趣的达到了立体感培养的目标。不过想要熟练绘制轴测图，还是需要反复的绘图练习，在各种形体的绘制过程中将轴测图知识融会贯通。

4 总结

近几年，各大高校以培养创新创业型人才为目标，不断精简学时，制图课程也根据创业型人才成长规律的培养规范和标准，不断进行改革，大的方向就是建立课堂理论、CAD绘图和制图实践相融合的课程体系。基于新课改背景下高校制图教学的改革认识和CAD软件绘制轴测图辅助教学在学生制图能力培养中的作用，并根据上述对改革制图课程内容体系的设想，笔者进行了反复的教学尝试，结合以轴测图为中心进行制图课程体系改革的具体方法组织教学，对学生制图能力的提高的确有着十分显著的效果。因此，可以认为，以轴测图作为制图课程的基本内容贯穿课程教学的始终来改革制图教学的是一种有效途径。不过这一新体系的进一步实施、完善和优化，还有待广大制图教学工作者在实践中不断地共同探索。

参考文献

[1] 李萍，晏永飞，高兴军.新形势下制图课程教学改革探索[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2016（08）：16-17.

[2] 金大鹰.机械制图[M].北京：机械工业出版社，2015.01.

[3] 柴冬梅.浅谈如何运用轴测图来改革制图教学[J].商业经济，2009 （18）：118-119.

[4] 张成明.SketchUp辅助绘制CAD轴测图研究[J].无线互联科技，2016（23）：55-57.

[5] 卢德友.基于Auto CAD的正等轴测图的绘制与标注[J].工程技术研究，2017（10）：197-199.