李榮敏，龔嬋媛，薛梁，申燚

（1.江蘇科技大學(xué) 張家港校區(qū)，江蘇 張家港 215600；2.江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院，江蘇 張家港 215600）

0 引言

工程圖學(xué)是工程界的語言，是研究如何用圖樣表達(dá)設(shè)計思想的課程。其中“組合體的視圖”是該課程的一個非常重要知識點，根據(jù)教學(xué)計劃，它通常被安排在基本體學(xué)習(xí)之后零件圖學(xué)習(xí)之前，它是基本體學(xué)習(xí)的延申，同時又是學(xué)習(xí)零件圖的重要基礎(chǔ)，所以在課程學(xué)習(xí)中起著舉足輕重的作用。組合體不同于簡單的基本體，它是由一系列的基本體按照一定的組合方式組合而形成的，所以結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜。大部分院校的工程圖學(xué)課程通常安排在大一第一學(xué)期，此階段的學(xué)生缺乏實踐知識，在高中階段沒有進(jìn)行該方面的知識學(xué)習(xí)，所以對于此時的學(xué)生來所，該知識點又是一個難點。如何讓學(xué)生更好掌握該知識點，是任課教師常思考和討論的一個問題。筆者根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)出針對“組合體”的“四位一體”教學(xué)法，可以較好地提升教學(xué)效果[1]。

1 問題的提出

組合體這部分內(nèi)容主要包括：組合體的畫圖、組合體的尺寸標(biāo)注和組合體的讀圖等內(nèi)容。其中組合體的畫圖主要是指根據(jù)組合體的立體圖繪制三視圖，讀圖主要是指根據(jù)視圖讀懂組合體結(jié)構(gòu)。但有些學(xué)生在畫圖時看不懂立體結(jié)構(gòu)，主要因為學(xué)生實踐經(jīng)驗較少，對于一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)有些或者三維圖形被遮擋部分結(jié)構(gòu)不能夠正確分析，造成繪圖錯誤。組合體的讀圖，主要是根據(jù)平面圖形想象立體結(jié)構(gòu)，由于學(xué)生空間想象能力培養(yǎng)較少，在這方便普遍比較欠缺，所以普遍存在困難。

鑒于以上教學(xué)中種種困難，提出了針對組合體的“實踐、理論、三維建模、三視圖”四位一體教學(xué)改革（圖1）。根據(jù)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)特點，學(xué)習(xí)過程中首先進(jìn)行實踐引入，然后再進(jìn)行理論教學(xué)，力求能夠做到理論指導(dǎo)實踐，實踐提升理論。

圖1 組合體的視圖“四位一體”教學(xué)改革

2 構(gòu)建“四位一體”的教學(xué)內(nèi)容

2.1 實踐引入

工程圖學(xué)通常安排在大一上學(xué)期，新入學(xué)的大學(xué)生還沒有參加金工實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)，實踐知識比較匱乏，對于實踐經(jīng)驗嚴(yán)重不足的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)工程圖學(xué)有些困難，所以為了幫助理解，首先引入實踐，讓學(xué)生有初步的實踐認(rèn)知，這樣對學(xué)習(xí)很有幫助。比如學(xué)習(xí)組合體部分，先從簡單的零件引入。在此處可以引入的樣例很多，以常用的一些零件為佳。此處以在各種系統(tǒng)中常用的三通為例。三通管的作用便是用于改變流體方向，主要用于機械、醫(yī)學(xué)、水利等工程領(lǐng)域。實踐引入可以進(jìn)行視頻、圖片展示等，分析其重要作用和結(jié)構(gòu)特點，讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)其重要作用，可以有效提升學(xué)生實踐知識以及激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。其中圖2是零件三通。圖3是此類型的三通常見的實際應(yīng)用場景。通過零件以及實際應(yīng)用場景的講解，可以讓學(xué)生很好地掌握此類組合體的結(jié)構(gòu)特點、使用場合以及材料和技術(shù)要求等內(nèi)容[2]。

圖2 三通

圖3 三通的應(yīng)用

2.2 理論

實踐極為重要，但是對于大學(xué)生來說，僅僅實踐是不夠的，必須把知識再進(jìn)一步上升到理論高度，才能達(dá)到學(xué)習(xí)的高度和層次。以組合體理論知識講解和學(xué)習(xí)為例。組合體是基本體經(jīng)過疊加和切割而形成的，組合體的組合方式有兩種：疊加和切割。對于學(xué)生來說，疊加和切割都比較抽象，難以理解，如果此處有些實踐經(jīng)驗，就有助于理解。根據(jù)零件三通講解組合體的理論知識則大有助益。三通可以理解成兩個圓柱正貫而形成的，也可以通俗來說兩個圓柱體相交而形成的，此處就屬于疊加。三通用于連接管道連接，即中間必須有孔，所有兩個圓柱必須加工孔，此處就屬于切割。兩個圓柱相交，外表面就會產(chǎn)生交線，此處的交線就稱為相貫線。圓柱中間打孔，兩個孔相交，內(nèi)表面就會有交線，該交線亦是相貫線。此處可以根據(jù)需要，進(jìn)行一系列的拓展。

2.3 三維建模

學(xué)習(xí)的過程是從實踐到理論，最后再服務(wù)于實踐。近些年來，先進(jìn)成圖技術(shù)飛速發(fā)展，極大拓展了零件的表達(dá)方式方法，這也為工程圖學(xué)提供了較大的發(fā)展空間。學(xué)生不僅要掌握傳統(tǒng)的草圖、尺規(guī)作圖，還應(yīng)該掌握三維建模，這有助于對知識的掌握。通過三通的建模，學(xué)生可以進(jìn)行三維建模的拉伸、抽殼等基本命令，能夠掌握簡單組合體的建模方法。通過實操建模，能夠深刻理解零件的結(jié)構(gòu)、形成等，可以加強對零件更進(jìn)一步掌握[3]。其中圖4是三通的三維建模。

圖4 三通的三維建模

2.4 三視圖

三維圖樣可以直觀表達(dá)零件的結(jié)構(gòu)，但是三維圖樣是在二維空間表達(dá)三維的形狀，有自身的局限性，比如有些結(jié)構(gòu)、尺寸[4]就不能夠很好反映出來。所以雖然三維建模技術(shù)發(fā)展迅速，但是二維圖樣作為加工、制造、設(shè)計的基礎(chǔ)，它的作用是不可替代的。在教學(xué)中，要加強二維圖樣的學(xué)習(xí)，在組合體部分，三視圖是重點掌握的內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)三通的三視圖（圖5），可以掌握三視圖的概念以及三等關(guān)系和方位對應(yīng)關(guān)系等內(nèi)容，可以掌握組合體結(jié)構(gòu)的分析方法、繪圖視圖的方法與步驟、尺寸標(biāo)注的方法和進(jìn)一步鞏固重點圖線的畫法等[5]。

圖5 三通的三視圖

目前，繪制三視圖常用的方法有3種：（1）尺規(guī)作圖，尺規(guī)作圖在圖學(xué)掌握過程中起著舉足輕重的作用，所以首先要加強尺規(guī)作圖繪制三視圖學(xué)習(xí)；（2）直接利用二維繪圖軟件進(jìn)行繪制，常用的軟件是Auto-CAD；（3）利用三維圖形直接生成三視圖。前兩種方法對于基礎(chǔ)知識的掌握和基本能力的提升很有助益，目前實踐中用得比較多是第三種方法，這3種方法互有助益。

3 組合體視圖“四位一體”教學(xué)實施方案

四個項目之間層層遞進(jìn)，互相影響，如果有其中一項完成的效果不理想，就會影響到整個進(jìn)度和效果。所以在實施過程中要加強過程控制、過程監(jiān)督和考核。

按照授課計劃，組合體視圖共4學(xué)時，學(xué)時分配見表1。實踐課程1學(xué)時，在實驗室進(jìn)行，實驗室里有種類豐富的組合體供學(xué)生使用。為了提升實踐效果，在實踐之前下發(fā)實踐問卷，方便學(xué)生有針對性提前查閱資料和進(jìn)行實踐，問卷題目主要涉及組合體的基本概念、組合體的結(jié)構(gòu)和組合方式等內(nèi)容，由于課時的限制，預(yù)習(xí)采用在線課程的形式，在實踐過程中，教師給適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，學(xué)生根據(jù)實踐問卷內(nèi)容僅對部分有代表性的內(nèi)容開展實踐。通過該階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生會對組合體的概念和結(jié)構(gòu)有了初步理解，增加學(xué)習(xí)興趣。第2階段是1學(xué)時理論教學(xué)，該部分主要教學(xué)內(nèi)容是基本概念、組合體的組合方式、三視圖的繪制方法和尺寸標(biāo)注等內(nèi)容，學(xué)生有了實踐基礎(chǔ)，會對組合體的基本概念和組合形式有更深入的了解。三視圖的繪制方法和尺寸標(biāo)注內(nèi)容是重點和難點，需要重點加強。通過該階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握組合體結(jié)構(gòu)的分析方法，掌握的三視圖的繪制方法。第3階段是1學(xué)時三維建模，主要教學(xué)內(nèi)容是二維草圖繪制和最基本的三維建模的方法，教學(xué)方法采用課堂講授和實操兩種方式，通過此階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握簡單組合體的建模方法。第4階段是1學(xué)時三視圖的實操練習(xí)，此階段首先練習(xí)傳統(tǒng)的用尺規(guī)繪制三視圖的方法，然后再學(xué)習(xí)立體圖形生成三視圖的方法，由于利用立體圖生成三視圖是比較流行和快捷的方法，所以在此處重點進(jìn)行學(xué)習(xí)。該部分的教學(xué)主要在實驗室和機房完成，實驗室里滿足學(xué)生需要的模型，機房設(shè)備配置齊全，可以較好滿足理論教學(xué)和學(xué)生實操訓(xùn)練的要求。

表1 組合體視圖教學(xué)方案實施

4 組合體視圖“四位一體”學(xué)習(xí)過程考核方案

考核是手段而不是目的，為了提升學(xué)生積極性和參與度，在教學(xué)過程中加強討論、互動和過程考核?？己隧椖坑形屙?，分別為課前預(yù)習(xí)、實踐、出勤、三維建模、三視圖，各項占比依次是10%、15%、5%、35%、35%。第1項考核內(nèi)容為課前預(yù)習(xí)。由于課時的限制，課前預(yù)習(xí)在學(xué)習(xí)通通過視頻和線上答題形式學(xué)習(xí)進(jìn)行，視頻時長約20 min，視頻學(xué)習(xí)完成之后，有10個在線問題檢測學(xué)習(xí)效果。第2項過程考核是實踐環(huán)節(jié)，在課程安排中，有1學(xué)時的實踐環(huán)節(jié)，該部分實踐質(zhì)量主要根據(jù)實踐問卷的答題質(zhì)量評定，問卷的題目主要為簡答題和繪圖題兩類。第3項考核內(nèi)容為上課的出勤率。第4項過程考核是三維建模，考核內(nèi)容主要為提交作業(yè)的質(zhì)量，即立體圖繪制的正確與否，此處主要考核是基本的建模命令是否掌握。第5項考核內(nèi)容是三視圖繪圖的質(zhì)量，此處主要包括三視圖的線型是否標(biāo)準(zhǔn)、尺寸標(biāo)注是否正確、內(nèi)容是否齊全等。評定等級分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個等級?？己朔桨缚茖W(xué)、合理，并且具有可操作性，并覆蓋教學(xué)全過程。

表2 組合體視圖學(xué)習(xí)過程考核

5 結(jié)語

組合體部分在工程圖學(xué)學(xué)習(xí)過程中起著舉足輕重的作用，該部分內(nèi)容掌握程度決定后續(xù)零件圖學(xué)習(xí)。為了學(xué)生更好掌握，提出了“四位一體”的教學(xué)改革，即實踐引入、理論教學(xué)、三維建模（三維圖形）、三視圖（二維圖形）四方面進(jìn)行學(xué)習(xí)。組合體部分通過實踐引入，能較好解決了學(xué)生實踐知識匱乏的問題，理論教學(xué)又把實踐提升了一個高度，三維建模（三維圖形）是緊跟現(xiàn)代科技的步伐，利用先進(jìn)成圖進(jìn)行圖樣再現(xiàn)，三視圖（二維圖形）較好的反映零件的結(jié)構(gòu)形狀。四個方面即獨立又互相促進(jìn)，相輔相成。教學(xué)方法較好，學(xué)生參與度較高，在教學(xué)中就會取得較好效果，在結(jié)尾，又提出了過程考核的方式方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。