基于Sview軟件的高職“機(jī)械制圖”課程教學(xué)改革探索和實(shí)踐

龍萌

（岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，湖南 岳陽 414000）

0 引言

隨著“制造強(qiáng)國”“三高四新”戰(zhàn)略的提出和推行，中國制造業(yè)飛速發(fā)展，企業(yè)對(duì)高校畢業(yè)生的要求越來越高、越來越具體。對(duì)于機(jī)械類高職畢業(yè)生來說，企業(yè)希望畢業(yè)生具備崗位相關(guān)的基本技能以及較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力[1]。這就要求高校在人才培養(yǎng)方面要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展浪潮，明確崗位用人要求，在教學(xué)模式上進(jìn)行改革創(chuàng)新，探索適配高職學(xué)生學(xué)情的教學(xué)路徑。

機(jī)械制圖是高職機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，兼具理論性和實(shí)踐性，要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐，具備看圖、識(shí)圖和作圖的能力，提升空間想象能力。同時(shí)，這門課程也是整個(gè)機(jī)械學(xué)科的基石，為機(jī)械加工工藝、增材制造、公差與配合等課程提供基礎(chǔ)的理論支撐和引導(dǎo)。從現(xiàn)今的企業(yè)崗位應(yīng)用來看，機(jī)械制圖是應(yīng)用二維、三維計(jì)算機(jī)軟件來完成的，除了現(xiàn)場測(cè)繪和示意，已不再使用手工尺規(guī)作圖，所以現(xiàn)在各高校都在探索利用三維軟件來替代機(jī)械制圖中的尺規(guī)作圖教學(xué)。繪圖軟件極大地提高了制圖效率[2]，但從制圖技能培養(yǎng)的層面上來看，在零基礎(chǔ)階段，尺規(guī)作圖十分必要，尺規(guī)作圖與計(jì)算機(jī)繪圖最大的區(qū)別是畫錯(cuò)了就需要擦除重新畫，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率不高，而恰恰是這一點(diǎn)，學(xué)生在尺規(guī)作圖時(shí)需要更加細(xì)致、謹(jǐn)慎地考慮視圖表達(dá)方案、視圖布局、比例、圖幅、標(biāo)注等要素，反過來可以促進(jìn)學(xué)生技能提升。目前機(jī)械類競賽中仍有尺規(guī)作圖的賽項(xiàng)[3]。但是，由于高職學(xué)生學(xué)習(xí)能力和基礎(chǔ)較差，缺乏空間想象能力，難以將二維平面圖形在腦海中轉(zhuǎn)化為空間形態(tài)，進(jìn)而引發(fā)畏難、厭學(xué)等不良情緒和氛圍。因此，如何能讓高職院校的學(xué)生突破空間想象能力的桎梏，學(xué)好“機(jī)械制圖”課程，為其他專業(yè)課、技能操作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)是高職院校教師面臨的問題。

結(jié)合高職教育特點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力，提出將Sview軟件引入到機(jī)械制圖課程的教學(xué)中，改變傳統(tǒng)的由二維圖形想象空間形態(tài)，再到尺規(guī)作圖的傳統(tǒng)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯幼寣W(xué)生從觀察三維模型入手，360°觀察零件的各個(gè)特征，通過軟件自由地從零件三維狀態(tài)切換到基本視圖的操作方式，與繪制圖形進(jìn)行比對(duì)、印證，直接進(jìn)行尺規(guī)作圖的模式，預(yù)先繞過從零件工程圖到三維形態(tài)想象這一階段，通過三維零件模型交互操作，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[4]，讓學(xué)生不再畏難，然后在三維到二維，再到三維的映射中，反向培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，促進(jìn)作圖技能成長。

1 Sview軟件

Sview軟件是一款基于Windows和手機(jī)平臺(tái)開發(fā)的3D看圖軟件，支持將主流CAD文件（例如UG、Solidworks、Inventor、ProE/Creo等）轉(zhuǎn)化為輕量化的svlx文件，保留了原模型的裝配結(jié)構(gòu)樹、幾何外形以及PMI信息，非常適用于基于互聯(lián)網(wǎng)的交流、展示。學(xué)生通過手機(jī)掃描軟件生成的模型二維碼即可瀏覽三維模型，無需安裝APP，可以實(shí)現(xiàn)視圖選擇、漫游、剖切、爆炸、測(cè)量、注釋等功能，操作簡便、易懂，分享便捷。

2 現(xiàn)狀和問題

2.1 學(xué)生空間想象能力不足

高職院校生源多數(shù)基礎(chǔ)較差，并且還有部分單招學(xué)生，學(xué)習(xí)積極性低，自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)。從實(shí)際教學(xué)情況來看，對(duì)于簡單的基本幾何體，學(xué)生掌握難度并不大，但到了組合體內(nèi)容之后，學(xué)生的空間想象思維能力薄弱的現(xiàn)象就隨之體現(xiàn)，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)較為費(fèi)力，難以有效構(gòu)建零部件的空間形態(tài)，遇到復(fù)雜的圖形，學(xué)生難以下手，持續(xù)一段時(shí)間后，學(xué)生不再愿意學(xué)習(xí)這門課程，直接影響學(xué)生的看圖、識(shí)圖能力，并將會(huì)對(duì)技能抽查、機(jī)械工藝、數(shù)控加工等課程產(chǎn)生不利影響。并且，機(jī)械制圖課程通常都是在第一學(xué)期開設(shè)，學(xué)生之前并沒有接觸過機(jī)械類的專業(yè)課程，在畏難情緒下，學(xué)生會(huì)逐漸失去學(xué)習(xí)機(jī)械制圖課程的信心和主觀能動(dòng)性，按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，整體教學(xué)效果較差。

2.2 教學(xué)手段單一

在傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)過程中，以“教”為主體，教師通常通過PPT、電子掛圖、實(shí)物展示等方式開展教學(xué)[5]，講解原理，對(duì)照?qǐng)D紙反復(fù)比劃，讓學(xué)生理解零件的空間形態(tài)，但是，從實(shí)際學(xué)生學(xué)情來看，盡管教師花費(fèi)了很多的時(shí)間和準(zhǔn)備，盡心盡力幫助學(xué)生理解，但大多數(shù)高職學(xué)生難以長時(shí)間集中精力跟隨教師去反復(fù)思考結(jié)構(gòu)特征，理解難度大，并且由于學(xué)生沒有有效參與到教學(xué)活動(dòng)中來，學(xué)生很容易走神，整堂課下來結(jié)果收效甚微；實(shí)物模型是一種較好的展示方法，學(xué)生通過觀察直接看到零件的三維形態(tài)，但從實(shí)際來看，模型數(shù)量一般都有限，并且結(jié)構(gòu)簡單，由于復(fù)雜的零件成本較高，容易損壞，一般沒有此類復(fù)雜零件用于展示，難以廣泛應(yīng)用。

2.3 專業(yè)繪圖軟件培訓(xùn)時(shí)間長

大多數(shù)高職院校都開設(shè)了AutoCAD、Solidworks、UG等專業(yè)繪圖軟件課程，通常這些課程都開設(shè)在機(jī)械制圖課程之后的學(xué)期，專業(yè)繪圖軟件相比手工尺規(guī)作圖，繪圖效率高，容錯(cuò)率低，有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)，但這類軟件具有自身的操作規(guī)范和方法，學(xué)生需要較長時(shí)間才能掌握，并且限于我院機(jī)械制圖的90課時(shí)量，以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力弱的問題，學(xué)生難以在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)尺規(guī)作圖的同時(shí)，掌握專業(yè)繪圖軟件的使用。所以，采用專業(yè)三維繪圖軟件完全替代尺規(guī)作圖教學(xué)的方式仍有難度。

3 改革探索和實(shí)踐

3.1 基于Sview模型可視化的教學(xué)設(shè)計(jì)

在人類的認(rèn)知規(guī)律中，總是先看到某件事物，引發(fā)興趣后再去分析、研究該事物，從而提升自身的認(rèn)知水平。本文遵循該認(rèn)識(shí)規(guī)律，以“看”為起始，徹底改變傳統(tǒng)的由紙面二維平面圖紙想象零件三維空間形態(tài)，再作圖的教學(xué)模式，提出了先查看零件三維模型—再作圖的教學(xué)方法。在課前將教學(xué)所用零件繪制成三維模型，轉(zhuǎn)化為二維碼，通過職教云提供給學(xué)生預(yù)習(xí)、理解熟悉。課堂上，教師通過Sview的Windows客戶端展示模型，將圖紙變?yōu)椤盎顖D”，不再對(duì)照二維工程圖進(jìn)行比劃、分析，而是結(jié)合三維模型講解知識(shí)要點(diǎn)，讓學(xué)生能直接看到平面截切立體、剖視圖的形成等等圖形變化過程，將傳統(tǒng)教學(xué)方法難以直觀描述的內(nèi)容讓學(xué)生直接看到，降低理解難度，學(xué)生直接獲取有效信息，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解；學(xué)生作圖練習(xí)時(shí)，通過手機(jī)微信掃描二維碼，全方位查看零件三維模型，仔細(xì)觀察各個(gè)特征，制定適宜的視圖表達(dá)方案，從而跨過空間想象能力薄弱的這一不足，直接鍛煉學(xué)生的作圖能力和水平，在繪圖練習(xí)中，可從三維形態(tài)自由切換到基本視圖狀態(tài)，在軟件圖形與尺規(guī)作圖圖形的交互對(duì)比過程中，促進(jìn)了學(xué)生空間想象能力的提高。另外，學(xué)生偏愛使用手機(jī)，通過手機(jī)掃碼查看模型學(xué)習(xí)，新穎的學(xué)習(xí)方式可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。從而免去了學(xué)習(xí)專業(yè)繪圖軟件的大量時(shí)間，又能將三維零件模型應(yīng)用到教學(xué)中，提高課堂的互動(dòng)性和教學(xué)效果。Windows界面見圖1，手機(jī)端界面見圖2。

圖1 教師Windows操作界面

圖2 學(xué)生手機(jī)端操作界面（剖視）

3.2 注重“師帶徒”繪圖引導(dǎo)

高職院校的教育目標(biāo)在于培養(yǎng)有實(shí)操能力的技能型人才，重在動(dòng)手能力的提升。高職學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性不足，在教學(xué)過程中要以學(xué)生為主體，注重繪圖的引導(dǎo)，讓學(xué)生直觀感受作圖方法，盡量避免讓學(xué)生冥思苦想，教師可以在黑板上邊畫圖邊講解作圖方法和要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生跟著教師的步驟，手把手傳授作圖過程，然后再通過“舉一反三”的方式，讓學(xué)生掌握繪圖方法。除此之外，教師可以提前將零件圖的繪圖過程錄制成視頻，在學(xué)生在課堂練習(xí)時(shí)循環(huán)滾動(dòng)播放，供學(xué)生作圖時(shí)參考，讓全體學(xué)生都參與到繪圖中，并且也能幫助學(xué)生在課后強(qiáng)化技能。實(shí)踐出真知，整體的課程設(shè)計(jì)應(yīng)旨在讓學(xué)生都能動(dòng)手作圖，消除畏難情緒，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；只有動(dòng)手練習(xí)，學(xué)生才能逐漸掌握機(jī)械制圖的理論和作圖方法，提高綜合繪圖能力，從而達(dá)到學(xué)生掌握知識(shí)和提升技能的教學(xué)目的。

3.3 融合機(jī)械加工工藝

繪圖技能的進(jìn)階和提升，離不開對(duì)尺寸標(biāo)注、形位公差的深度理解，而學(xué)生在這方面往往不足，不知道由這類標(biāo)注引發(fā)的加工方式、零件成型效果等內(nèi)容。機(jī)械工程圖紙的最終目的是生產(chǎn)加工，因此，在課程設(shè)計(jì)中要考慮讓學(xué)生體驗(yàn)到從圖紙到零件實(shí)物加工成型的過程，通過觀看實(shí)物加工和動(dòng)手演練，將機(jī)械加工工藝思想融入到機(jī)械制圖過程中，使學(xué)生深度理解標(biāo)注的內(nèi)涵，比如尺寸鏈不能封閉是因?yàn)楣钐幚淼男枰?、不同的表面粗糙度?shù)值對(duì)應(yīng)的加工方法和成本、不同形位公差的標(biāo)注對(duì)應(yīng)的裝夾和機(jī)床選擇等等，這些理解將為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，并提前適應(yīng)企業(yè)的崗位需求，打通理論作圖到企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的最后一公里，有效提升學(xué)生綜合實(shí)踐能力，建立經(jīng)濟(jì)成本和責(zé)任意識(shí)。

4 結(jié)語

在當(dāng)前高職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力情形下，Sview軟件與機(jī)械制圖課程融合的教學(xué)模式改革是一種行之有效的模式，在不額外增加學(xué)時(shí)和硬件設(shè)備的情況下，學(xué)生通過手機(jī)掃描二維碼，直接查看零件三維模型，與三維模型進(jìn)行多種方式交互，突破了高職學(xué)生空間想象能力的不足，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生動(dòng)手練習(xí)的積極性，促進(jìn)了空間想象能力的提升。通過直接展示作圖過程和方法、“師帶徒”手把手引導(dǎo)、融入機(jī)械加工工藝等，提升課堂的教學(xué)質(zhì)量，多維度提升學(xué)生的綜合制圖能力和經(jīng)濟(jì)責(zé)任意識(shí)，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和現(xiàn)代制造業(yè)企業(yè)崗位的需要。