基于三视图和立体图一体化、机械制图和AUTOCAD软件一体化的高职院校机械制图教学改革与探索
摘要：机械制图素有“工程语言”的称谓，是高职院校机械类专业的专业基础课。课程的实践性很强。具备基本的绘图能力和读图能力是学生今后从事机械设计、加工、维护等工作的基础，是机械类学生必须掌握的看家本领。现有的高职院校机械制图教学方法和手段仍有不足之处，学生学习机械制图的效果和效率仍有较大的提升空间，对机械制图教学方法和手段进行改革和探索具有重要的现实意义。本文从高职院校机械制图教学的现状入手，着眼于空间想象能力的培养，对三视图教学和立体图教学的融会贯通、机械制图教学与AUTOCAD软件教学的融会贯通的方法和途径进行了详尽分析，最终提出三视图与立体图一体化、机械制图与AUTOCAD软件一体化的机械制图教学改革的新思路、新方法、新途径。
关键词：高职院校；空间想象能力；三视图与立体图；机械制图与AUTOCAD软件；一体化
0 引言：随着我国国民经济的持续增长，机械工业得到了蓬勃发展，各行各业对机械类技能人才的需求不断增长，学习机械制图的机械类学生也越来越多。学生学习机械制图能够到达的深度和广度与学生的空间想象能力有直接的关联，但是大部分高职学生的空间想象能力都相对欠缺，学生空间想象能力的不足制约了机械制图教学的效果，成了教学的“瓶颈”。机械制图教学中如何培养、提升学生的空间想象能力是机械制图教学的难点之难点。采用三视图教学与立体图教学一体化、机械制图教学与AUTOCAD软件教学一体化的教学方法可以有效提升学生的空间想象能力，从而突破机械制图教学的瓶颈，全面提升学生的绘图能力和读图能力，最大限度地实现广大高职院校学生学好学会机械制图的教学目标。
1、三视图与立体图的一体化
传统的高职院校机械制图教材都是基本体、截交线、相贯线、组合体等三视图的内容为单列的章节在前，立体图（正等测图，斜二测图）为单列的章节在后。传统的教学顺序都是先学三视图画法，后学立体图画法。这种传统的教学模式有三大弊病：（1）、在学生急需立体图帮助空间想象的时候见不到对应的自己画的立体图，不利于学生空间想象能力的培养；（2）、兴趣是最好的老师，学生最感兴趣的就是画立体图，在学习三视图的过程中不把立体图的画法贯穿其中，等于无形中放弃了调动学生学习积极性和主动性的最佳途径，很不明智。（3）、在教学过程中不同步画立体图，不利于学生准确掌握三视图的画图规律，不利于学生准确分析点、线、面的投影。改革的方法是，把教材中关于立体图画法（正等轴测图画法、斜二测轴测图画法）的章节取消，把这章的内容无缝熔接到基本体画法、组合体画法的章节中去，学生在学习基本体、组合体的画法时，同步学习该基本体、组合体的立体图画法。现在的高职院校课室基本都配备了左右两块大黑板，中间配备了投影屏，在教授基本体、组合体的的画法时，教师可以利用AUTOCAD软件先画好拟讲授的基本体、组合体的立体图，讲课时利用投影机把立体图投影在中间的投影屏，然后在左边黑板讲授三视图的画法、在右边黑板讲授立体图的画法，学生在台下同步完成三视图和立体图的作图。
以“正六棱柱”课题为例，教学时，教师提前备好课，用AUTOCAD软件提前画好正六棱柱的正等轴测图，教学时，教师先把正六棱柱的正等轴测图投影到中间的投影屏上，转动立体图，让学生感受正六棱柱的主视图、俯视图、左视图投影。（教师同时提供正六棱柱的实体模型供学生从不同角度观摩，效果会更佳）然后教师在左边黑板手工作图讲授正六棱柱的三视图画法，在右边黑板手工做图同步讲授正六棱柱的立体图画法，学生在台下手工作图同步完成正六棱柱的三视图和立体图。
实践证明，采用这样的教学方法，能够深度培养学生的空间想象能力，学生有浓厚的学习兴趣，学生乐意学，乐意画，有利于学生保持旺盛的学习劲头。教学效果要明显好于只讲正六棱柱的三视图画法，不讲正六棱柱的立体图画法的传统教学模式。目前国内的机械制图教材基本上都是把三视图教学和立体图教学分列讲解，市面上还没看到把三视图和立体图融合讲解的教材，期待今后会有这方面突破的教材出现。
2 机械制图与AUTOCAD软件一体化
在传统的高职院校的机械制图教学实践中，存在着机械制图课是机械制图课，AUTOCAD软件课是AUTOCAD软件课，讲机械制图的老师基本不讲AUTOCAD软件, 讲AUTOCAD软件课的老师基本不讲投影理论，两门目标一致的课割裂开来了，实践证明，这样的教学安排既有碍于学生学好机械制图也有碍于学生学好AUTOCAD软件。机械制图与AUTOCAD软件的一体化，准确地讲就是教师运用AUTOCAD软件来讲授机械制图，学生运用AUTOCAD软件来学习机械制图，学生在利用AUTOCAD软件学习机械制图的过程中自然而然的掌握AUTOCAD软件的电脑作图方法。教师在讲授机械制图与AUTOCAD软件时有两大忌讳：一是为讲AUTOCAD软件而讲AUTOCAD软件，未能把AUTOCAD软件的操作方法与机械制图的理论与实践有机融合在一起，二是因循守旧，未能在机械制图教学的各个环节充分把AUTOCAD软件工具利用起来，妨碍了教学效果的进一步提高。下面分两个阶段来具体阐述机械制图与AUTOCAD软件一体化教学的方法与途径：
第一阶段，高职院校机械类专业学生入学的第一学年第一学期，按教学大纲要求，这学期开设《机械制图》（上）课程，学生学习的主要内容是基本体、截交线、相贯线、组合体、形体表达方法等，这学期学生没有安排相应的上机课程，学生实训的主要内容为手工作图。这学期机械制图与AUTOCAD软件的一体化教学主要是对教师而言。教师利用AUTOCAD软件辅助机械制图教学主要体现在以下两个方面：
一、利用AUTOCAD软件为机械制图讲课提供立体图。如果教师讲授制图中涉及到的每一个立体学校都有相应的实体模型自然是最好（事实上，我们都知道这是不可能的），那样也相得益彰，但是实体模型并不能取代AUTOCAD软件画的虚拟立体模型，原因有二：一是实体模型太小，一个50个人的班级后面的同学看不清这个实体模型，而虚拟模型可以随意放大或缩小，课室里每个学生都可以看得清清楚楚；二是AUTOCAD软件画的立体图可以通过转动立体图的角度形象地演示立体的六视图，也可以自动生成六视图。
二、在绘制复杂图形时，AUTOCAD软件可以帮助教师精确演示作图的详细过程和步骤。以截交线和相贯线作图的讲授为例，传统的手工作图方式讲解，学生会被眼花缭乱的辅助线搞得晕头转向，而借助于AUTOCAD软件来讲解就可以清晰地让学生明白每一个点、每一条线，每一个面的来龙去脉。在黑板上手工作图不可能没有误差，一点点误差都会导致图形和线条变样，从而影响学生对整个图形的正确理解。而这正是AUTOCAD软件的长处，利用AUTOCAD可以实现精确作图。
第二阶段，高职院校机械类专业入学的第一学年第二学期，按教学安排这学期既要讲授AUTOCAD软件电脑作图方法，又要讲授机械制图（下）的教学内容（包括标准件画法、零件图画法、装配图画法等），实践中，最好的办法是把AUTOCAD软件和机械制图（下）整合成一门课程，课程名称可以叫《机械制图与AUTOCAD》,授课的地点不能还是普通的课室，而应该改成机房上课，从而实现AUTOCAD软件与机械制图的一体化教学。具体来说，AUTOCAD软件与机械制图的一体化教学体现在以下三个方面：
一、教师自始至终以AUTOCAD软件为教学载体，利用AUTOCAD软件来讲授标准件、零件图、装配图的画法。在教学实践中，教师可以提前把拟讲解的标准件、零件图、装配图做成一个一个的教学案例，教师备课时提前设定好要讲解的零件的参数，画好要讲解的零件的立体图，授课时，教师在电脑屏幕上演示该零件的立体图画法和零件图画法，学生在自己的电脑上同步画好该零件的立体图和零件图。
二、教师在讲授标准件、零件图、装配图的画法的时候要坚决杜绝无立体图（AUTOCAD软件所画或其他软件所画）的授课。一个机械制图教师如果意识不到这一点，就是对学生学习机械制图的难点、痛点没有感同身受的洞察。部分学生机械制图学不好、学不透的根本原因就是空间想象能力欠缺，你跟学生讲这个点、这条线、这个面的投影在这里在哪里，学生却领会不到，究其原因就是学生的大脑中不能清晰地浮现这个零件的立体形象。所以，在第二学期的机械制图教学中，无论老师讲哪个标准件、零件图、装配图，老师都应该不辞辛劳地在课前把课中涉及的所有立体的立体图用AUTOCAD软件事先画好，在授课的过程中教师详尽地把授课立体的立体图演示给学生看，同时利用AUTOCAD软件的三视图演示功能把授课立体的三视图详尽地演示给学生看，这样授课立体才能在学生的大脑中留下深刻的形象记忆，最大限度地培养学生的空间想象能力，这样的教学，老师虽然辛苦一点，学生的学习效果却能实现里程碑式的飞跃。
三、有人认为，AUTOCAD软件画立体图的方便性强大性不如UG,SOLIDWORKS等软件，因此主张在用AUTOCAD软件讲授机械制图的过程中，只需要讲授零件图的画法就可以，不需要讲解AUTOCAD软件的立体图画法。这种思维是错误的而且是有害的！为什么呢？因为如果教师在授课过程中，只讲零件图画法，不讲立体图画法，教师所讲的零件图就会成为无本之木，无源之水，学生中真正能够弄明白零件图结构的人不多，尤其是复杂的零件图，基本上可以说很难找到一个学生能够完整准确地理解这个零件图。有人会问，你事先画好这个零件图的立体图演示给学生看不就行了？我要反问你，你为什么不教会学生亲自绘制这个零件的立体图呢？须知，兴趣是最好的老师，学生最感兴趣的是画立体图，你教会他画零件的立体图，学生画起图来才会聚精会神，才会欲罢不能，而且，也只有这样他才能真正领会所画的零件图。这样一个可以最大限度地调动学生学习的积极性，取得理想教学效果的教学手段，为什么要弃之不用，又怎么能弃之不用呢？
3 结论
“泰山不让土壤，故能成其大；河海不择细流，故能就其深”。21世纪是一个创新的世纪，新的技术新的发明创造层出不穷。作为新世纪高职院校的一名教师，与时俱进，不断采用新方法新技术为教学科研服务是最基本的要求。以前，受制于科技的瓶颈，制图教师的很多教学案例都不能给学生提供准确的可供多角度观察的立体图，画在纸上的轴测图也是个不能动的死的立体图，到了我们这一代，科技突飞猛进，软件公司推出了许多有创意的软件，这些软件都可以绘制可以全方位多角度观察的立体图，这些软件对机械制图的教学双方来说都有莫大的帮助。机械制图教学朝着三视图与立体图一体化、机械制图与AUTOCAD软件一体化的方向发展是大势所趋，是提高机械制图教学效果的一个利器。
参考文献：
[1]陈琳.高职院校《机械制图》课程教学改革的实践与探索[J].中国市场,2015,11:130-131
[2]李芸.创新创业教育背景下《机械设计基础》课程改革的探索与实践[J].四川职业技术学院学报,2019,04:131-134.
[3]胡学梅,武峰,周飞.培养技术技能型人才的“3+2”本科与高职院校联合办学模式探索[J].武汉船舶职业技术学院学报,2019,03:21-24.
