基于過程的復(fù)雜組合體讀圖方法研究

蒲娟謝+瀟曉+唐衛(wèi)東??

摘要：復(fù)雜組合體的讀圖是機(jī)械制圖課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)當(dāng)前主要教學(xué)方法的缺點(diǎn)，提出基于過程的復(fù)雜組合體讀圖方法。該方法以三維建模軟件為載體，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，從學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜組合體；線面分析法；形體分析法；Solidworks

一、 緒論

機(jī)械圖紙被稱為工程界的技術(shù)語言，是產(chǎn)品生產(chǎn)過程順利進(jìn)行的重要保障。因此，機(jī)械制圖課程是培養(yǎng)機(jī)械和機(jī)電類相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)型人才的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)課程體系中占有重要地位。組合體一章是學(xué)生立體思維構(gòu)建和應(yīng)用的關(guān)鍵，在機(jī)械制圖課程中舉足輕重，是機(jī)械制圖課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而復(fù)雜組合體的畫圖和讀圖更是該章的核心和難點(diǎn)，盡管在前人的不斷摸索總結(jié)下積累了大量?jī)?yōu)秀的教學(xué)方法，但很多學(xué)生反映這些方法并不好用，即使課堂上在老師的啟發(fā)下聽懂了，課后做作業(yè)也常常是一頭霧水。造成這種情況主要有以下幾方面原因：1. 剛剛接觸制圖課程不久的學(xué)生本身立體思維構(gòu)建還不完善，而組合體讀圖需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累。2. 自身讀圖經(jīng)驗(yàn)豐富的制圖老師在講授課程過程中，沒有從學(xué)生實(shí)際的思維角度出發(fā)，對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的思維研究不夠深入。3. 雖然部分老師在教學(xué)過程中也引入了大量的三維模型來幫助學(xué)生思考構(gòu)建三維立體感，但僅僅只是將模型的最終樣子展示給學(xué)生，并未將模型的形成過程進(jìn)行可視化地描述，學(xué)生接受起來較為困難。

二、 現(xiàn)有常用組合體讀圖方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析

目前，在組合體讀圖這部分內(nèi)容的教學(xué)過程當(dāng)中，很多老師教授給學(xué)生的讀圖方法主要是形體分析法和線面分析法.

形體分析法（如圖1所示）是根據(jù)某一視圖，把組合體分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單形體，利用“三等關(guān)系”，找出每一部分形體的三個(gè)投影，想象出其形狀，最后根據(jù)位置關(guān)系綜合想象出整個(gè)組合體的形狀。這種方法在一定程度上將復(fù)雜的組合體進(jìn)行了簡(jiǎn)化分解，降低了讀圖的難度，但在利用“三等關(guān)系”對(duì)組合體按線框關(guān)系進(jìn)行分解時(shí)，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的積累要求較高，難度較大，尤其是初學(xué)組合體的學(xué)生，往往分不清楚到底哪些圖線表達(dá)的是同一個(gè)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致對(duì)形體的綜合分析出錯(cuò)。

線面分析法（如圖2所示）是運(yùn)用點(diǎn)、線、面的投影規(guī)律和特征，仔細(xì)分析視圖中的線或線框所代表的含義和空間位置，從而讀懂組合體視圖的方法。由于點(diǎn)、線、面的投影本就比較抽象，再加上要確認(rèn)所有圖線和線框的含義，對(duì)三維空間立體感的要求很高，因此，大部分的學(xué)生對(duì)使用這種方法來分析組合體較為困難。

這兩種讀圖方法在實(shí)施過程中，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的要求都比較高，對(duì)于僅僅具備簡(jiǎn)單基本體讀圖能力，并無過多經(jīng)驗(yàn)積累的大一學(xué)生來講，操作性不太好，學(xué)生和老師往往都需要花很大的力氣，才能攻克這部分難題。

三、 基于過程的復(fù)雜組合體讀圖方法

針對(duì)以上傳統(tǒng)形體分析法和線面分析法的缺點(diǎn)，從學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，提出基于過程的復(fù)雜組合體讀圖方法。該方法以三維建模軟件Solidworks為載體，從模型的原型開始，分析模型的具體形成過程，并將該過程可視化地展示給學(xué)生。模型每做一次改變，都讓學(xué)生思考其三視圖發(fā)生的變化，通過不斷將學(xué)生看到的模型與腦海中的三視圖關(guān)聯(lián)對(duì)比，修正自己的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤，從而達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生空間立體思維和快速提高其復(fù)雜組合體讀圖以及畫圖能力的目的。

以圖3所示模型為例，具體操作過程如下：

首先，根據(jù)模型結(jié)構(gòu)按照從整體到局部，從主要到次要的順序分析其形成過程?？芍撃Ｐ驮緸樗睦庵?，第一次在其正上方開了一個(gè)梯形槽，第二次再在模型的左右兩邊各作一個(gè)切口。

然后，根據(jù)其形成過程，建立每一步的模型，并讓學(xué)生根據(jù)模型結(jié)構(gòu)，思考其三視圖。該過程如圖4所示。

最后，打開線框模型，根據(jù)可見性，檢查所畫視圖是否正確。（如圖5）

四、 總結(jié)

基于過程的復(fù)雜組合體讀圖方法從學(xué)生的“實(shí)際思維情況”出發(fā)，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，經(jīng)驗(yàn)證，效果較好。具體而言，具有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：

1. 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決組合體讀圖問題的能力。學(xué)生在做作業(yè)時(shí)，遇到難以想象出形狀的組合體，可以根據(jù)老師課堂上展示的Solidworks軟件的操作過程，自己動(dòng)手建立三維模型，從而達(dá)到讀懂組合體視圖的目的。

2. 幫助學(xué)生初步建立產(chǎn)品生產(chǎn)加工工藝意識(shí)。該方法中，建立三維模型的過程就是模擬產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程，學(xué)生可以在此過程中，初步了解產(chǎn)品怎樣在工藝規(guī)則的指導(dǎo)下，一步一步加工出來，從而形成初步的工藝意識(shí)。

3. 提高學(xué)生興趣。由于該方法將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，容易使學(xué)生在聽課過程中建立學(xué)習(xí)信心，從而產(chǎn)生興趣。同時(shí)，三維軟件的應(yīng)用，能使學(xué)生對(duì)軟件的強(qiáng)大功能產(chǎn)生好奇和向往。因此，該方法能起到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用。

盡管如此，該方法仍存在一些問題，如大一學(xué)生并非人人都有電腦，所以客觀上實(shí)現(xiàn)起來有一定難度；學(xué)生三維立體思維構(gòu)建過程和規(guī)律本身非常復(fù)雜，仍需進(jìn)一步深入研究等。因此，在未來的教學(xué)和研究中，將繼續(xù)思考，以期找出更加有效的教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張洲.《機(jī)械制圖》與《金工實(shí)訓(xùn)》一體化教學(xué)模式探究.教育教學(xué)論壇[J].2014，2（1）.

[2] 李瑩.談如何提高《機(jī)械制圖》課堂效率[J].中國(guó)西部科技，2012，（11）.

[3] 唐衛(wèi)東等.機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖[M].北京：高等教育出版社，2016，08.

作者簡(jiǎn)介：蒲娟，謝瀟曉，唐衛(wèi)東，四川省成都市，成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院。endprint