李 卉，劉慧玲

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙 410004）

目前制圖課程采用傳統(tǒng)教學(xué)模式一般包含三大模塊，即畫法幾何、制圖基礎(chǔ)和專業(yè)繪圖。而制圖基礎(chǔ)屬于全課程承前啟后的關(guān)鍵部分，對培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)思維方法，增強(qiáng)工程意識和創(chuàng)新意識有著重要的作用。其教學(xué)內(nèi)容包含三部分，第一部分主要介紹國家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械制圖》基本規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容；第二部分屬于制圖課程教學(xué)理論，可理解為畫法幾何理論的延伸，從幾何角度出發(fā)將任何復(fù)雜的形體稱為組合體，并提出了形體分析法與線面分析法兩種思維分析方法，目的是解剖形體，讓復(fù)雜問題簡單化；第三部分重點(diǎn)介紹圖樣畫法的相關(guān)內(nèi)容，屬于國家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容理解及課程理論應(yīng)用范疇。因大學(xué)一年級的學(xué)生嚴(yán)重缺乏工程背景知識，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造沒有任何感性認(rèn)識，導(dǎo)致表達(dá)方法章節(jié)學(xué)習(xí)時(shí)產(chǎn)生了明顯難度。多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在零件與組合體之間建立橋梁，從功能角度出發(fā)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)要素概念，將結(jié)構(gòu)分析法作為一種補(bǔ)充的思維方法納入到制圖教學(xué)中，可突破學(xué)生對形體結(jié)構(gòu)理解與表達(dá)方法綜合應(yīng)用的瓶頸，達(dá)到令人滿意的教學(xué)效果。

1 結(jié)構(gòu)分析法應(yīng)用基礎(chǔ)及特點(diǎn)

1.1 應(yīng)用基礎(chǔ)

結(jié)構(gòu)分析法作為一種思維方法盡管在制圖教材中未與形體分析法和線面分析法并列提出，但“結(jié)構(gòu)要素”概念已明確存在。見GB/T4458.6-2002《機(jī)械制圖》第5.7條，“帶有規(guī)則分布結(jié)構(gòu)要素的回轉(zhuǎn)零件，需要繪制剖視圖時(shí)，可以將其結(jié)構(gòu)要素旋轉(zhuǎn)到剖切平面上繪制，見圖19。”GB/T4459《機(jī)械制圖》結(jié)構(gòu)畫法中還明確規(guī)定了常用結(jié)構(gòu)要素表示法，即零件上的螺紋結(jié)構(gòu)、齒輪輪齒結(jié)構(gòu)、花鍵結(jié)構(gòu)、中心孔結(jié)構(gòu)的規(guī)定表示法。

結(jié)構(gòu)分析法在一些國家級規(guī)劃教材中已有初步應(yīng)用。如東華大學(xué)朱輝等編《畫法幾何及工程制圖》（第六版）第8章零件的常用表達(dá)方法，華中科技大學(xué)等院校編《畫法幾何及機(jī)械制圖》（第六版）第十章機(jī)件形狀的常用表達(dá)方法，大部分例題視圖都有對應(yīng)的零件名稱，結(jié)構(gòu)形狀分析時(shí)用到了一系列結(jié)構(gòu)要素名稱，如“凸臺”、“凸緣”、“U 形槽”、“油孔”、“螺紋孔”、“長圓形孔”、“階梯孔”等，在表達(dá)方法綜合舉例中進(jìn)行結(jié)構(gòu)和視圖分析時(shí)應(yīng)用更顯突出。鐘家麒、鐘曉穎編《工程圖學(xué)》（中英雙語）第13章圖樣畫法第101頁內(nèi)容“當(dāng)剖切面通過由回轉(zhuǎn)面形成的通孔或盲孔的軸線時(shí)，該孔的輪廓應(yīng)完全畫出?！贝司湓拰覙?biāo)準(zhǔn)中提到的“孔或凹坑”結(jié)構(gòu)要素已清晰明朗化。

1.2 特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)功能化。結(jié)構(gòu)分析法主要從機(jī)件功能出發(fā)進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆分，整體可拆分為安裝部分結(jié)構(gòu)、支承部分結(jié)構(gòu)、連接部分結(jié)構(gòu)等，局部有安裝孔、支承孔、銷孔、鍵槽等結(jié)構(gòu)要素，逐步引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)知識，突破形體分析法的單一思維模式。

（2）名稱形象化。結(jié)構(gòu)分析法將圖形特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)功能相結(jié)合來命名結(jié)構(gòu)要素，便于理解記憶。

（3）類型系列化。結(jié)構(gòu)分析法按形狀和作用對結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行分類，達(dá)到知識的延伸與記憶的儲存。

（4）畫法規(guī)范化。結(jié)構(gòu)分析法將典型結(jié)構(gòu)要素畫法融入教學(xué)實(shí)例中，通過不斷的應(yīng)用讓學(xué)生達(dá)到非常熟練的程度，變成記憶中的圖形符號。

2 結(jié)構(gòu)分析法引入制圖教學(xué)中的必要性

（1）1+1思維模式的局限性。在制圖課程教學(xué)中對于視圖、剖視圖、斷面圖解題的基本方法常規(guī)是以形體分析法為主，線面分析法為輔，分析物體內(nèi)外結(jié)構(gòu)形狀及其各組成部分的相對位置，選用適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方法。學(xué)生在分析物體內(nèi)外結(jié)構(gòu)形狀時(shí)，因?qū)ΤＲ娊Y(jié)構(gòu)要素記憶不清晰，投影不明確，在采用剖視圖時(shí)常出現(xiàn)剖切面選擇不當(dāng)、對相同結(jié)構(gòu)要素重復(fù)表達(dá)或出現(xiàn)不完整結(jié)構(gòu)要素等。

（2）2+1思維模式的優(yōu)越性。在學(xué)習(xí)常用表達(dá)方法章節(jié)時(shí)學(xué)生已基本具備一定的畫圖和看圖能力，形體分析法和線面分析法已成為學(xué)生看圖的基本思維方法，如果教學(xué)中再融入結(jié)構(gòu)分析法，將物體上各種結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行功能化、形象化、系列化、規(guī)范化處理，從而逐步滲透到制圖教學(xué)活動中，并加以相應(yīng)的構(gòu)形訓(xùn)練，將結(jié)構(gòu)表達(dá)提升到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、理解與應(yīng)用的高度。這樣不但可增強(qiáng)學(xué)生對結(jié)構(gòu)形狀的感知力、記憶力以及分析能力，更重要的是將明顯提高學(xué)生對表達(dá)方法的綜合應(yīng)用能力，為零件圖的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 結(jié)構(gòu)分析法在制圖課程教學(xué)中的實(shí)踐

在表達(dá)方法教學(xué)過程中，引入結(jié)構(gòu)分析法，主要是從組合體結(jié)構(gòu)功能理解出發(fā)，將形體分析法分解后的基本形體按功能命名，如“底板”、“安裝板”、“連接板”、“肋板”、“法蘭盤”等，并引入“零件或機(jī)件”的概念。對于機(jī)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)即空腔結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)“結(jié)構(gòu)要素”類型及名稱，比如孔按形狀分有“圓柱孔”、“圓錐孔”、“通孔”、“盲孔”、“階梯孔”，按作用分有“支承孔”、“安裝孔”、“沉孔”、“螺紋孔”、“銷孔”、“油孔”等；槽按形狀分有“直槽”、“U 形槽”、“長圓形槽”、“弧形槽”，按作用分有“活動槽”、“鍵槽”等。

教師在課堂講解剖視圖的種類和剖切面的種類時(shí)，針對給出的已知視圖，先引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用形體分析法分析整體即外部結(jié)構(gòu)，弄清其基本體構(gòu)成數(shù)量、形狀與相對位置，并按各組成部分功能命名理解；再利用結(jié)構(gòu)分析法重點(diǎn)分析機(jī)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，弄清其內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)要素的數(shù)量、位置、形狀及常規(guī)功能。這種由整體到局部由實(shí)到虛由外到里的分析思路完全吻合畫圖與看圖的步驟，機(jī)件到底屬于外形簡單、內(nèi)部復(fù)雜的物體還是內(nèi)外形均復(fù)雜且結(jié)構(gòu)基本對稱或內(nèi)外形均復(fù)雜且結(jié)構(gòu)不對稱，另外剖切面到底需要采用單一剖切還是階梯剖切或旋轉(zhuǎn)剖切，應(yīng)用情況一目了然。這樣學(xué)生對教材上“結(jié)構(gòu)要素”概念理解也變得十分具體而清晰。

表達(dá)方法章節(jié)學(xué)習(xí)的過程實(shí)際是不同類型機(jī)件表達(dá)方案優(yōu)化的過程。學(xué)生通過不斷地看圖，應(yīng)用各種視圖、剖視圖、斷面圖及簡化畫法來表達(dá)機(jī)件形狀，對常見結(jié)構(gòu)形狀及表達(dá)已產(chǎn)生一定的記憶，此時(shí)通過適時(shí)地布置一些簡單的結(jié)構(gòu)改型練習(xí)或布置已知條件下典型結(jié)構(gòu)重組構(gòu)型練習(xí)，對知識的鞏固大有益處。

4 結(jié)構(gòu)分析法應(yīng)用于表達(dá)方法教學(xué)應(yīng)注意的問題

（1）結(jié)構(gòu)要素類型歸納。因一般教材上對于組合體視圖與機(jī)件表達(dá)方法兩章節(jié)舉例圖形都附有立體圖，教師可在機(jī)件表達(dá)方法章節(jié)學(xué)習(xí)前布置預(yù)習(xí)作業(yè)，要求學(xué)生根據(jù)教材上兩章節(jié)所有圖形進(jìn)行結(jié)構(gòu)要素羅列整理，然后由教師總結(jié)歸納。這是一個(gè)對教材知識內(nèi)容的梳理和連貫的過程，十分必要。

（2）視圖對稱與結(jié)構(gòu)對稱比較。到底什么情況下采用全剖視圖、半剖視圖或局部剖視圖，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)常常難以把握。對于半剖視圖的應(yīng)用需重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，只有具有對稱平面的機(jī)件才可選用半剖視圖，不能盲目地在對稱的視圖上作半剖。課堂上需提醒學(xué)生仔細(xì)分析機(jī)件內(nèi)外結(jié)構(gòu)，因?yàn)橐晥D對稱并不等于機(jī)件結(jié)構(gòu)一定對稱。

（3）相同結(jié)構(gòu)要素與不完整結(jié)構(gòu)要素處理。不同剖切面種類的應(yīng)用，目的是在各種剖視圖上清晰簡單地獲得不同位置不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)要素的投影，應(yīng)避免相同結(jié)構(gòu)要素的重復(fù)表達(dá)和不完整要素的出現(xiàn)。同時(shí)應(yīng)對一種特殊情況進(jìn)行說明，即當(dāng)剖切后產(chǎn)生不完整要素時(shí)，應(yīng)將此部分按不剖繪制。

（4）結(jié)構(gòu)要素應(yīng)用比較。結(jié)合實(shí)際對同類結(jié)構(gòu)要素的應(yīng)用從功能到投影進(jìn)行比較，比如將安裝板上的四個(gè)圓孔改成兩個(gè)“U”形槽，將機(jī)件主體支承孔由通孔改成階梯孔，或?qū)⑼赘某擅た?，圓柱孔改成圓錐孔等。通過各種應(yīng)用比較將結(jié)構(gòu)投影分析上升到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5 結(jié)語

制圖課程屬于高校理工科學(xué)生一門必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是能力的培養(yǎng)，科學(xué)思維方法的訓(xùn)練，如何讓學(xué)生達(dá)到能畫圖、看圖、更能空間構(gòu)圖，從有形到無形的能力提升，是教師與學(xué)生的共同愿望和課程學(xué)習(xí)的最高境界。多年的制圖教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，只有突破學(xué)生因缺乏工程背景知識而產(chǎn)生的學(xué)習(xí)心里障礙，將結(jié)構(gòu)形體表達(dá)提升到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高度來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不但可解決課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，更重要的是可讓學(xué)生持續(xù)的獲得成就感。在機(jī)件常用表達(dá)方法章節(jié)學(xué)習(xí)時(shí)采用“2+1”思維模式進(jìn)行教學(xué)，既是必要的也是可行的。

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