制图是机械、机电类专业学生的必修专业基础课, 要求学生既要有一定的空间想象和形象思维;它是三维物体与平面纸的综合体, 眼睛看见是平整的一张纸, 脑海中翻腾的却是活生生的三维立体。培养学生的观察能力、学习兴趣和主动求学欲就必须使学生看到生动逼真的演示, 把教材上的死知识变得直观引人注目。比例、投影规律、基本偏差三个难点的讲授就就很有代表性。
比例是图形与实物相应要素的线性尺寸之比。讲授这个知识点必须要使学生搞清三个问题:“线性尺寸变而角度不变、比例变而标注尺寸不变、图与物之比”。运用计算机多媒体设备, 采用启发式、讨论式教学方法, 借助学生熟悉的事物激发学生好奇心求知欲, 创造生动活泼的课堂气氛和生动形象的立体化教学环境, 提高教学效果, 加强师生互动性。
(1) 从网上下载学生熟悉的居住地城市地图, 用玩笑的方式提问学生, 使学生产生兴趣和跃跃欲试的求知心理。分别把地图放大和缩小, 保持师生互动, 提出“地图变大变小, 济南市有没有变大变小?大明湖和千佛山有没有变大变小?”等问题加强学生对“比例变而标注尺寸不变”的直观认识。
(2) 更换一张带90°夹角的V型夹具零件图, 分别采用2∶1、1∶1、1∶2三个比例, 要求学生比较图的大小, 由图样引导学生得出“比例是图与物之比, 2∶1放大两倍, 1∶1与实物相同, 1∶2缩小为一半”的结论。
(3) 引导学生仔细观察, 通过学生解决“三张图相应线段长短一样不一样?90°夹角有没有变大变小?标注尺寸是否相同?”从而加深“线性尺寸变而角度不变、比例变而标注尺寸不变”的认识, 从而掌握不管采用何种比例制造出的零件应该完全一样。最后, 提出“济南市采用真实尺寸画地图, 能不能找到同样大的纸?手表中的小齿轮及小轴采用真实尺寸画图, 能不能看得清?”等问题, 使学生明白用图表达物体, 有时需放大, 有时又必须缩小, 应该灵活运用比例。
三视图投影规律只有“主俯视图长对正, 主左视图高平齐, 俯左视图宽相等”21个字, 但不知难倒了多少学生。三视图投影规律对于立体观念较差的学生确实是难度很大, 讲授这个知识点必须要象剥丝象抽茧, 预备工作做好了, 自然水到渠成。
(1) 讲清尺寸唯一性, 使学生对投影规律在理论上找到依据。如图1选一个形体简单的带凸台的长方体教具, 巧妙设问“形体的高度会不会自己变化?”, 发动学生展开讨论解答并互相补充, 从而使学生明白尺寸唯一性;同时根据正投影的真实性理解“主俯视图长对正, 主左视图高平齐, 俯左视图宽相等”是唯一的也是必须的。
(2) 三视图投影规律最难理解在“俯左视图宽相等”, 原因是学生总习惯把左视图的前后方位认作左右方位, 这就使投影规律难倒了许多少人。首先, 以教室内黑板地面和学生左面墙壁为VHW建立三维坐标系, 将上图所示教具置入这个三维坐标系中, 要求学生叙述它的“上下左右前后”六个方位, 这应该所有学生都能回答;其次, 用电脑将教具立体图置于三维立体坐标系图中, 再次要求学生叙述它的六个方位, 这也不难;然后, 运用3D动画分别将立体图缓缓的投影到VHW三面之中, 每产生一个视图就要求学生辨别该视图的方位;最后, 将立体图和教具全部隐藏, 只留下三视图再次要求学生辨别方位。如果这时学生很容易理解, 说明学生已经解决视图的方位问题;如果有学生还迷糊, 可以把上述过程针对少数学生反复进行, 强化记忆帮助理解。
(3) 解决好前面问题, 还必须通过画基本体三视图才能真正巩固和加深理解投影规律。在多年教学过程中, 我发现有些学生最为难的是画图的开始起笔, 特别是习题册上已知两视图补画第三视图时需要确定三条坐标轴的时候。授课时可以把教具及其立体图、三视图有机结合到一起;先将上图教具在教室这个活生生三维坐标系中沿X轴改变位置, 电脑中的立体图在相应的三维坐标系图中发生相同变化, 然后要求学生仔细观察并讨论, 描述立体图与W面和Z轴的距离变大还是变小了;最后要求学生观察描述主俯视图与Z轴的距离变大还是变小了。依次是Y、Z轴, 引导学生观察讨论并得出结论:“三视图与X、Y、Z轴的距离代表着物体与V、H、W三面的距离, 代表着物体的空间位置;一旦物体空间的位置变化, 三视图与X、Y、Z轴的距离必然改变。画图的起笔可以随便画, 但一定要明白一旦起笔实际上就确定了物体在空间的位置, 因此必须选择合适位置, 而且其他视图必须遵循投影规律。”
(4) 在讲授投影规律时, 可以用3D技术演示带凸台的长方体教具违反三等关系的实例。首先, 演示总长不对正, 总高不平齐, 让学生指出错误;其次, 总长对正, 总高平齐, 但凸台长高不对正, 再次让学生指出错误;演示宽不相等时, 可以让教具立体图缓缓落到H、W面, 加深学生对宽相等的认识。
基本偏差系列是极限与配合中的难点和重点, 许多学生对基本偏差系列图感到难以理解和掌握, 有这么几个细节必须要讲明白。
(1) 基本偏差A—ZC (及a—zc) 与零线的距离并没有图上画的那么大, 一定要使学生明白这点。明明标出只有几微米, 而学生也知道微米有多大, 但他们往往就不会把它们联系起来。授课时可以先画出实际1mm实际长度, 然后告诉他们分成几千份, 只取几份, 让学生讨论应该有多大;再让他们看图上数据, 叙述图上画的距离有多大, 实际应该有多大。这样, 增加课堂内容的趣味性, 增升课堂气氛的浓烈度, 增高学习的兴趣感, 引导学生明白图是放大的。
(2) 难理解和掌握的第二个原因, 是孔轴基本偏差系列图应该组合到一起, 但教材上为了能把图表达清楚, 不仅把图放大, 而且只能将孔轴基本偏差系列图分开, 这样使理解难度增大。运用3D动画技术补出孔轴虚拟形状, 孔轴基本偏差采用不同颜色分开, 然后将带有H的基准孔偏差图与带有a的轴偏差图慢慢重叠, 让学生观察叙述配合类型;依次进行bcde……同时提醒学生间隙或过盈的大约数值, 增加直观认识, 最后由学生得出在基孔制配合中, “a—h间隙配合, j—n过渡配合, p—zc过盈配合”。再将带有h的基准轴偏差图与带有A的孔偏差图慢慢重叠, 依次进行, 得出在基轴制配合中, “A—H间隙配合, J—N过渡配合, P—ZC过盈配合”。
(3) 过渡配合是可能具有间隙或过盈的配合, 有些同学无法理解有间隙不可能有过盈, 有过盈就不可能有间隙, 为什么说可能具有间隙或过盈;过渡配合是在零件加工之前由于孔轴实际尺寸并未确定, 可能有间隙也可能有过盈;但当零件加工好之后, 不可能再出现过渡配合。
借助投影仪、计算机等多媒体设备, 激发学生的学习兴趣, 实现教学效果的优化;运用直观性教学、互动式教学、图物转化训练教学、分层次教学、讲练结合教学等多种教学方法克服学科的枯燥性, 更好提高教学效果。
摘要：制图要求有好的空间想象和形象思维, 而职中学生这方面基础普遍较差, 培养学生的观察能力、学习兴趣和主动求学欲就必须使学生看到生动逼真的演示, 把教材上的死知识变得直观引人注目;比例、投影规律、基本偏差等知识的讲授特别有代表性。
关键词：制图教学探究
参考文献
[1] 劳动和社会保障部教材办公室组织.机械制图 (第四版) [M].
[2] 钟文伟.浅谈多媒体在制图课中的优越性[Z].