中職《機(jī)械制圖》教學(xué)與CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的整合實(shí)踐

慈溪職業(yè)高級(jí)中學(xué) 潘榮榮

《機(jī)械制圖》是中職機(jī)械及機(jī)械相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)基礎(chǔ)課。這門(mén)課程既有講述繪制工程圖樣，讀工程圖樣方法的理論知識(shí)，同時(shí)又有需要學(xué)生自己畫(huà)圖的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是理論緊密聯(lián)系實(shí)踐的一門(mén)課程，是后續(xù)學(xué)習(xí)機(jī)加工工藝，數(shù)控編程等機(jī)械專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)課。

中職機(jī)械及機(jī)械相關(guān)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生，很多人將來(lái)都會(huì)從事數(shù)控加工的工作。因此，學(xué)好《機(jī)械制圖》對(duì)中職生來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，對(duì)中職畢業(yè)生自身的持續(xù)發(fā)展也極其有利。

一、傳統(tǒng)《機(jī)械制圖》的教授方法

由于剛從初中畢業(yè)，中職學(xué)生沒(méi)有任何專(zhuān)業(yè)背景，缺乏空間想象能力。因此，在學(xué)習(xí)機(jī)械制圖時(shí)，學(xué)生普遍反映該課程難學(xué)難懂，對(duì)《機(jī)械制圖》有恐懼感，很多人在學(xué)習(xí)中感覺(jué)枯燥乏味，知難而退。所以，為幫助學(xué)生克服畏難情緒，樹(shù)立信心，盡快建立起空間想象力，有必要研究新的教學(xué)手段、教學(xué)方法。

在《機(jī)械制圖》教學(xué)中，引入CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，運(yùn)用三維實(shí)體造型進(jìn)行輔助教學(xué)，有助于幫助學(xué)生更好地理解空間形體，使枯燥的教學(xué)過(guò)程趨于靈活化，形象化、生動(dòng)化和過(guò)程化；有助于學(xué)生空間想象能力的形成和深化，活躍課堂氣氛，大大提高課堂教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)。

二、CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)是北航海爾公司研制開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)繪圖軟件，全漢化環(huán)境，集二維草繪、三維實(shí)體造型等于一體，將設(shè)計(jì)全生產(chǎn)過(guò)程集成到一起，讓用戶(hù)能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，制造等工作，受到眾多用戶(hù)的廣泛認(rèn)可。

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.易學(xué)、易用、界面友好、操作過(guò)程直觀簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大。

圖1 開(kāi)槽圓球的截交線 圖2 圓柱與圓柱、半圓柱的相貫線

2.具有強(qiáng)大的實(shí)體造型功能，可快速設(shè)計(jì)出三維實(shí)體零件。

3.可使用造型的實(shí)體零件進(jìn)行仿真裝配，動(dòng)態(tài)觀察可運(yùn)動(dòng)零部件的運(yùn)動(dòng)情況。

三、CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)與中職《機(jī)械制圖》教學(xué)的整合

（一）截交線和相貫線

截交線和相貫線是機(jī)械制圖教學(xué)中的難點(diǎn)。學(xué)生在剛剛接觸制圖不久就開(kāi)始學(xué)習(xí)截交線、相貫線的內(nèi)容，若只靠數(shù)量不多的模型和平面掛圖，讓他們?nèi)ハ胂蠡倔w的截切、相貫，畫(huà)出截交線的形狀，往往是不容易實(shí)現(xiàn)的。

在講截交線時(shí)，可以利用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)，先建出基本體模型，然后在三維操作界面中直觀地演示各種切割方法及各種切割位置下截交線的變化。通過(guò)演示，使學(xué)生深刻理解截交線的實(shí)質(zhì)：截交線既在截平面上，又在立體表面上，截交線是截平面和立體表面的共有線。教師嘗試讓學(xué)生自己總結(jié)截交線的求法：求截平面與立體表面的共有點(diǎn)。在CAXA建模時(shí)，被截切立體的形狀遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從易到難的原則，循序漸進(jìn)地展示，不斷地培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和思維能力。如圖1所示開(kāi)槽圓球的截交線。

在講解相貫線時(shí)，可先用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)建立兩個(gè)相交體的模型，引導(dǎo)學(xué)生觀察交線的形狀并判斷出相貫線的性質(zhì)：相貫線是立體表面共有點(diǎn)的集合。教師趁熱打鐵總結(jié)出相貫線的求法：表面取點(diǎn)法和輔助平面法。在觀察模型的過(guò)程中，可不斷轉(zhuǎn)換各個(gè)角度讓學(xué)生觀察，慢慢激發(fā)學(xué)生的形象思維能力和邏輯判斷能力。如圖2為圓柱與圓柱、半圓柱的相貫線。

圖3 切割型組合體三視圖

（二）組合體

組合體的組合形式有疊加型和切割型兩種。學(xué)生一般能分析并正確補(bǔ)畫(huà)疊加型組合體的三視圖；但對(duì)于切割型組合體，學(xué)生往往不知如何下手?？梢圆捎肅AXA實(shí)體設(shè)計(jì)三維模型進(jìn)行授課，如圖3所示的切割型組合體可以看成是由一個(gè)四棱柱體經(jīng)3次切割而成的。先用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)做出四棱柱（如圖4所示），然后依次用不同的截平面去切割它，得到所求的立體。講課時(shí)，可先讓CAXA的模型回溯到完整的四棱柱狀態(tài)，再動(dòng)態(tài)依次演示整個(gè)切割過(guò)程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）剖視圖

在講述剖視圖時(shí)，傳統(tǒng)教學(xué)往往是采用掛圖直接講解，一旦題型發(fā)生改變，學(xué)生就不能合理選擇剖切方法及剖切平面。

利用CAXA實(shí)體造型后，可以采用“剖面視圖”工具對(duì)不同立體位置進(jìn)行剖切，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，先由學(xué)生來(lái)選擇最合理的剖視圖，發(fā)現(xiàn)最合理的剖切方法，分析出不同的剖切位置對(duì)剖視圖的影響，教師進(jìn)行歸納總結(jié)，使學(xué)生學(xué)會(huì)選擇合適的剖切方法。圖5所示為表達(dá)機(jī)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全剖視圖。當(dāng)機(jī)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈對(duì)稱(chēng)形狀時(shí)，又可采用半剖。當(dāng)大部分形體已表達(dá)清楚，只需表達(dá)局部結(jié)構(gòu)時(shí)，又可采用局部視圖。不同的情況都可在CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)中快速、方便的表達(dá)出來(lái)，并采用合理的剖切方法。

圖4 切割型組合體的模型及切割過(guò)程

圖5 表達(dá)機(jī)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全剖視圖

（四）裝配圖

由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生難以理解裝配體的工作原理，零件裝配、聯(lián)接關(guān)系，更不能對(duì)裝配體進(jìn)行獨(dú)立分析。

CAXA三維實(shí)體設(shè)計(jì)中，可動(dòng)態(tài)仿真產(chǎn)品的裝配關(guān)系。CAXA還可以旋轉(zhuǎn)、剖切、模擬拆分零件，對(duì)學(xué)生理解裝配圖中各零件之間的裝配位置關(guān)系極為有利。

四、結(jié)語(yǔ)

CAXA軟件操作方法簡(jiǎn)單易學(xué)，在教學(xué)中可利用CAXA軟件將圖形的分析和想象過(guò)程形象地表達(dá)出來(lái)，針對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象、教學(xué)要求，可隨時(shí)隨地調(diào)整現(xiàn)有模型或建立新的模型。

CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)與中職《機(jī)械制圖》教學(xué)的有效整合，可使傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為認(rèn)知過(guò)程主體，學(xué)生主動(dòng)參與雙邊活動(dòng)的新型教學(xué)模式。同時(shí)，也可以改變傳統(tǒng)教學(xué)中粉筆加黑板的單一、呆板的表現(xiàn)形式，將抽象、生澀的知識(shí)直觀化、形象化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，取得良好的教學(xué)效果。

[1]北京數(shù)碼大方科技有限公司.CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)2011用戶(hù)手冊(cè)[S].

[2]張正輝.中職機(jī)械制圖課程改革的探索與實(shí)踐[J].中等職業(yè)教育,2008.

[3]潘美祥主編.浙江省課改教材.機(jī)械識(shí)圖[M].高等教育出版社,2009,7.