Autodesk inventor在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值研究

劉海寧 趙國(guó)慶 王潔園

【摘要】機(jī)械制圖是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)需要掌握的一門(mén)重要基礎(chǔ)課程，機(jī)械制圖的教學(xué)質(zhì)量，關(guān)鍵是學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)成果，對(duì)于中職學(xué)生來(lái)說(shuō)，想要在機(jī)械制圖這門(mén)課程中獲得更好的學(xué)習(xí)成績(jī)，就需要不斷培養(yǎng)自己的空間想象力并通過(guò)經(jīng)常使用三維軟件和機(jī)械制圖的經(jīng)歷，來(lái)提高相應(yīng)的鍛煉效果。通過(guò)對(duì)機(jī)械制圖教學(xué)過(guò)程中，如何使用三維軟件和機(jī)械制圖方法對(duì)學(xué)生的空間想象力進(jìn)行培養(yǎng)進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】多維?Autodesk?inventor?機(jī)械制圖

一、三維軟件對(duì)于機(jī)械制圖課程的幫助

機(jī)械制圖這門(mén)課程，對(duì)于機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)是一門(mén)非常重要的基礎(chǔ)課程，如果不能很好的掌握基礎(chǔ)的機(jī)械制圖知識(shí)，在后續(xù)進(jìn)行機(jī)電學(xué)習(xí)時(shí)，會(huì)由于缺乏熟練掌握一個(gè)學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中常用的工具而陷入學(xué)習(xí)瓶頸。機(jī)械制圖在目前中等職業(yè)院校開(kāi)設(shè)的機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)中占有較為重要的地位，但由于目前中等職業(yè)教育學(xué)校一班學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)不夠完整，且在之前的學(xué)習(xí)和經(jīng)歷中，對(duì)于空間想象能力的培養(yǎng)較差，導(dǎo)致其在最初接觸機(jī)械制圖這門(mén)課程時(shí)，會(huì)由于缺乏空間想象力對(duì)于教師指出的一些學(xué)習(xí)內(nèi)容無(wú)法理解，并且，在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)鍛煉，也無(wú)法得到較好的效果。中職教育在技術(shù)基礎(chǔ)課程的教育過(guò)程中，對(duì)于課程安排較為精簡(jiǎn)，總體的時(shí)間安排不夠充分，學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)未必能夠達(dá)到較好的空間想象力。機(jī)械制圖的常規(guī)教學(xué)是讓學(xué)生能夠熟練掌握從二維到三維的看圖習(xí)慣，讓學(xué)生具有一定的空間想象力和形體分析能力，而想要達(dá)到一定的教學(xué)效果，就需要學(xué)生能夠經(jīng)過(guò)系統(tǒng)，且長(zhǎng)時(shí)間的專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練，隨著近些年計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，各類(lèi)型的三維CAD建模軟件陸續(xù)問(wèn)世，這些軟件的功能性越來(lái)越全面，造型越來(lái)越生動(dòng)，形象立體感越來(lái)越強(qiáng)。學(xué)生在使用軟件進(jìn)行建模時(shí)，比實(shí)物建模更加靈活，能夠根據(jù)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，且學(xué)生對(duì)進(jìn)行三維建模的興趣要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)課程。

二、利用三維軟件輔助知識(shí)直觀(guān)化

以往學(xué)生在進(jìn)行機(jī)械制圖這門(mén)課程的學(xué)習(xí)中，由于缺乏足夠的空間想象能力鍛煉，所以很難對(duì)復(fù)雜三維圖形有一個(gè)直觀(guān)的了解。更遑論在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種類(lèi)型的繪制和計(jì)算。但是隨著近些年相關(guān)軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)有了很多成熟的三維建模軟件，學(xué)生在通過(guò)對(duì)這些軟件學(xué)習(xí)后，能夠自主進(jìn)行三維模型的構(gòu)建。針對(duì)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，來(lái)構(gòu)建不同模型，通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)建和使用，能夠幫助學(xué)生習(xí)慣于從二維到三維的視角變換，同時(shí)也能夠幫助學(xué)生在繪制創(chuàng)建過(guò)程中，提高對(duì)三維圖形特征點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。機(jī)械制圖這門(mén)課程與其他課程相比，最大的特點(diǎn)在于這門(mén)課程的推動(dòng)完全是以學(xué)生的空間想象能力作為基礎(chǔ)的，在此過(guò)程中，教師無(wú)論使用哪種教學(xué)技巧，都無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)幫助學(xué)生，完成這一過(guò)程的過(guò)渡，只有學(xué)生通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的練習(xí)或者其他的學(xué)習(xí)過(guò)程逐漸培養(yǎng)起較好的空間想象能力，才能夠完成對(duì)后續(xù)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握。三維模型的構(gòu)建，讓學(xué)生能夠真正參與到三維圖形的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，想要完成三維模型的構(gòu)建學(xué)生首先需要從表面對(duì)三維圖形的各種特點(diǎn)有所了解，并在繪制構(gòu)建的過(guò)程中將這些特點(diǎn)一一落實(shí)，在這一過(guò)程中，學(xué)生一方面能夠?qū)σ恍┨厥馊S模型的特征有更加深刻的印象，另一方面學(xué)生通過(guò)進(jìn)行模型的構(gòu)建也能夠逐漸培養(yǎng)對(duì)三維物體的感官習(xí)慣。隨著進(jìn)行三維模型的構(gòu)建，學(xué)生對(duì)于三維物體的空間想象能力會(huì)得到持續(xù)的提高，且在整個(gè)過(guò)程中學(xué)生都是唯一的參與者和受益者，有助于持續(xù)激發(fā)學(xué)生的相應(yīng)興趣，讓其能夠在不斷獲得成果的基礎(chǔ)上獲得自信，進(jìn)行下一階段的練習(xí)，不斷鞏固空間想象能力的訓(xùn)練效果。在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，教師往往是通過(guò)教材教具，來(lái)使學(xué)生對(duì)一些特殊的三維物體特征有所了解，但由于克才克巨的數(shù)量較少，且教師的展示方式不多，學(xué)生只能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)的去觀(guān)察這些教具，無(wú)法讓學(xué)生形成直觀(guān)詳細(xì)的認(rèn)識(shí)和印象。且學(xué)生面對(duì)的是一個(gè)已經(jīng)成型的三維物體，學(xué)生對(duì)于這個(gè)三維物體內(nèi)在的結(jié)構(gòu)沒(méi)有了解也不需要了解。教具的體積過(guò)小，也是造成學(xué)生無(wú)法進(jìn)行仔細(xì)觀(guān)察，進(jìn)而無(wú)法得到準(zhǔn)確認(rèn)知的原因之一。而采取體積較大的教具，在實(shí)際的教學(xué)操作中是不可能實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，采用三維軟件輔助教育的方式，能夠讓學(xué)生更加明確的掌握各種三維物體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并且，學(xué)生可以在這一過(guò)程中，親身參與到模型的構(gòu)建，并通過(guò)進(jìn)行拉伸旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，完成一些特定物體的構(gòu)建，學(xué)生通過(guò)二維的草圖來(lái)繪制三維物體，從而在腦海中對(duì)二維物體和三維物體之間的過(guò)渡有了一個(gè)完整的過(guò)程演算，使學(xué)生能夠在未來(lái)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，熟練于將二維圖紙與三維物體進(jìn)行聯(lián)系。而且利用軟件可以非?？旖莸模瑢?duì)三維物體進(jìn)行拆解，整個(gè)拆解的過(guò)程非常的直觀(guān)便捷，學(xué)生能夠通過(guò)反復(fù)觀(guān)察對(duì)三維物體的拆解，形成對(duì)三維物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，這與在課堂中進(jìn)行教具拆解相比，具有更加的直觀(guān)性，且對(duì)教室環(huán)境沒(méi)有過(guò)多的要求，學(xué)生可以隨時(shí)在軟件上進(jìn)行相應(yīng)的操作，一般來(lái)說(shuō)，為了讓學(xué)生能夠掌握三維物體內(nèi)部特征，需要進(jìn)行不同三維物體的構(gòu)建和拆解，而采用傳統(tǒng)方式就需要學(xué)校提供數(shù)量不少于2的相應(yīng)焦距，隨著教具數(shù)量的增加，學(xué)校的教育成本投入也越大，而采用軟件，進(jìn)行相應(yīng)的操作教育成本投入增加值為0。

三、利用Autodesk?inventor軟件實(shí)現(xiàn)高效的二維三維二維互動(dòng)教學(xué)過(guò)程

在機(jī)械制圖課程中，有一門(mén)重要的內(nèi)容是組合體的投影，在傳統(tǒng)的教育過(guò)程中，教師會(huì)通過(guò)多媒體放映的方式或?qū)嵺`方式，讓學(xué)生來(lái)了解三維物體的投影特征，但這一過(guò)程是需要相關(guān)教具的輔助才能夠完成的，事先準(zhǔn)備較為復(fù)雜，且由于較具形體的限制，導(dǎo)致無(wú)法讓所有的學(xué)生都能夠得到同樣的觀(guān)察體驗(yàn)。而采用多媒體信息技術(shù)，每一個(gè)學(xué)生都能夠平等掌握相應(yīng)的觀(guān)察視角，且在軟件中構(gòu)件不同特征的三維模型所需投入的成本和時(shí)間更少，適用于對(duì)更大數(shù)量的三維物體投影特征進(jìn)行表現(xiàn)。讓學(xué)生可以通過(guò)對(duì)更多三維物體投影特征進(jìn)行認(rèn)識(shí)和了解，來(lái)分析和總結(jié)其中存在的共同點(diǎn)，通過(guò)總結(jié)規(guī)律來(lái)提高學(xué)生對(duì)于三維物體結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)識(shí)和掌握。并且通過(guò)操作軟件，學(xué)生可以頻繁的在二維和三維之間進(jìn)行切換，掌握兩種維度物體的狀態(tài)特征和內(nèi)在聯(lián)系。這些都是傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程所無(wú)法完成的效果，只有在相關(guān)軟件中才能夠得以高效實(shí)現(xiàn)。

四、采用Autodesk?inventor軟件能夠輔助學(xué)生讀懂裝配圖

裝配圖是機(jī)械制圖教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)要完成對(duì)裝備體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)首先需要能夠?qū)σ粋€(gè)物體進(jìn)行拆卸裝配，而對(duì)于沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)機(jī)械拆裝基礎(chǔ)的學(xué)生而言，進(jìn)行此過(guò)程是具有一定難度的，而采用該軟件提供的表達(dá)試圖則能夠更加容易的解決這一問(wèn)題，軟件可以制作物體的爆炸分解圖，其細(xì)節(jié)表達(dá)可以落實(shí)到每一個(gè)零部件位置，清楚的展示各零件之間存在的連接關(guān)系，位置關(guān)系和裝配關(guān)系，讓學(xué)生首先對(duì)各零件之間的關(guān)系有一個(gè)明確的認(rèn)知，然后通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示的方式，對(duì)各個(gè)零件的裝配進(jìn)行演示，讓學(xué)生有一個(gè)直觀(guān)連續(xù)的認(rèn)識(shí)。同樣在完成最終整體到零件，再?gòu)牧慵b配回整體的過(guò)程，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式是很難達(dá)成如此流暢直觀(guān)的效果。

在現(xiàn)代教學(xué)課程中，采用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，能夠很好的解決過(guò)往教育過(guò)程面臨的教學(xué)難點(diǎn)，幫助學(xué)生更好的掌握相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，并通過(guò)實(shí)踐提高學(xué)生的興趣和參與度，讓學(xué)生能夠持續(xù)參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中，加強(qiáng)學(xué)生的印象和記憶。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹峰，宋小紅.Autodesk?Inventor在《機(jī)械制圖》多維教學(xué)中的應(yīng)用[J].經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊，2015，（01）：228.

[2]聶士菊，楊有群.利用Autodesk?Inventor軟件提高中職《機(jī)械制圖》教學(xué)效果[J].教育教學(xué)論壇，2012，（35）：164.

[3]馬福貴，王俊峰.Autodesk?Inventor在機(jī)械制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].西昌學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（03）：66.