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【摘要】 本文主要探索应用CAXA三维实体设计软件的直观、形象和方便操作,进行《机械制图》教学,包括教师建三维模型库辅助教学及让学生亲自操作该软件进行实体设计,充分发挥学生的想象力、构造力,激发了学生学习的兴趣,最终提高《机械制图》教学效果。
【关键词】 CAXA;机械制图;中等职业学校;学习兴趣
【中图分类号】 G613 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)05(b)-0033-02
1 前言
《机械制图》是一门实践性较强的专业基础课,是工程界的语言,主要培养学生的空间想象力、读图能力、绘图能力,学起来有一定的难度,要求学生有较强的三维空间想象力、思维理解力。学生刚初中毕业,头脑中的立体概念少,理解力、观察力等各方面的能力发展极为不平衡。利用传统的教学方法是黑板加粉笔、三角板、圆规,从备课到教学,教师的劳动强度大,学生获得的信息量也少,经常出现教师讲了老半天,学生还是一头雾水。
如今,在教室内,以电脑、投影仪、幕布组合,即可实现多媒体教学,充分利用这些有利条件,可以有效地服务教学。《机械制图》课程,从用实物模型辅助教学到利用CAI多媒体课件进行课堂教学,确实是一个很大的进步。然而,多媒体设备教学只是替代了原来的黑板,还不能很好地表达机械制图的思想,不能说明二维图形与三维零件的关系,不能说明机械图样中相关规定的由来,无法引导学生的思路在三维空间与二维平面之间转换,较难调动学生的学习兴趣。
从心理学角度来说,学习兴趣是学生力求探究某种事物或从事某种活动并带有强烈情绪色彩的认识倾向。好奇心是由新奇事物引起的一种朝向、注视、接近、探究反应。中学生都有强烈的好奇心,学习兴趣是在好奇心和求和欲的基础上产生的认识倾向。皮亚士认为:“强迫工作是违反心理学原则的,而且一切有成效的活动也必须以某种兴趣为先决条件。”[1]当学生对某学科产生学习兴趣时,他就会产生力求掌握知识的理智感,集中注意力,采取积极主动的意志行动,提高自己的学习效率。因此,在改进教学方法同时,还应当努力探索如何激发学生学习兴趣。
因此,在中职《机械制图》教学中,探索让学生操作CAXA软件,进行三维实体设计,发挥学生的想象力、构造力,激发学生学习兴趣,通过实践确实提高《机械制图》教学效果。
2 CAXA实体设计软件简介
对于中职学生来说,使用国产的CAXA实体设计软件较为适合。CAXA实体设计软件,它能逼真地虚拟现实模型,以立体的、有光的、有色的生动画面表达设计的零件、部件等,拖放式三维造型,操作灵活、简单且有趣。
拖动软件中的操作手柄改变实体的几何尺寸,选中一个标准零件并进入智能图素编辑状态时,出现黄色的包围盒和一个手柄开关;调出三维模型后拖动操作手柄,修改智能图素的几何尺寸,通过平移、旋转和其它复杂的三维空间变换精确定位任何一个三维物体;同时三维球还可以完成对智能图素、零件或组合件生成拷贝、直线阵列、矩形阵列和圆形阵列的操作功能;采用切割或叠加方法将基本几何体“加工”成较复杂的组合体或零件,逐步展示三维实体形成过程,同步更新二维工程图,实时演示从三维到二维的本质变化。[2]
当然,CAXA实体设计软件功能十分强大,在学习《机械制图》过程中学习CAXA实体设计软件只能应用基本功能。对于其他丰富实用的功能,将在后续课程深入学习。
3 利用CAXA实体设计软件进行《机械制图》教学实践
3.1 在实体设计软件未能流行之前,相关软件不多,且操作复杂,为此,我们主要探索计算机多媒体(网络)教学,促进学生空间想象力及识图能力提高相关研究
制作多媒体课件,利用多媒体教学平台、网络平台进行教学,提高了教学实效,取得了一定的成果。随着计算机硬件性能提主,三维实体设计软件应用越来越广泛。因此,我们开始尝试应用CAXA软件辅助《机械制图》教学,根据课本内容及习题进行三维教学平台的构建与应用,三维数字化模型、视频课程建设。
与此同时,利用第二课堂活动,针对中职机电专业一、二年级学生的部分学生,进行CAXA实体设计软件基础应用教学,培养学生学习《机械制图》兴趣。在第二课堂学习的学生,利用CAXA实体设计软件构建实体,对自己绘制二维平面图进行判断。通过一年多实践,我们发现,这些学生相对其他同学学习积极性更高,学习成绩提高更快。最后,我们在《机械制图》教学中推广使用CAXA软件,除了让学生使用CAXA软件辅助学习之外,还有些学生创作出丰富多采三维实体图,例如火车头、书架、留声机……下图是学生创作其中一幅作品。(如图2）
组合鱼具(学生作品——参加南海区首届“知识产权杯”競赛获三等奖)
3.2 在《机械制图》的课堂教学应用CAXA实体设计软件主要包含两个方面内容
一是根据教学内容建立和运用CAXA模型库和图库,并配合相应课件使用;二是学生在《机械制图》的课堂教学中掌握CAXA实体设计软件的简单操作方法,借助软件及模型库,掌握可视化造型方法和三维球等工具,并在多媒体教学机房进行三维实体构建。
首先,教师引入CAXA实体设计,将多媒体课件和CAXA实体设计教学这一辅助手段适时地穿插于教学之中,更有利于激发了学生的好奇心、求知欲。课堂绘制三维实体模型,能使学生从不同角度观察形体,然后进行分析讲解,与视图反复对照,不断拓展思路,从而提高读图和识图的综合能力。对于学生难于理解的内容,授课中可以借助软件通过驱动手柄和三维球形体的位置直接进行演示。
动态观察相贯线的变化 三维球装配零件
其次,利用CAXA实体设计软件辅助教学,安排相应实践课,提高教与学的效率,使学生在学习阶段就能不断了解新技术,激发学习兴趣,培养空间思维、创新思维能力。在实践教学环节中,学生利用软件构造三维实体应用于截交线、相贯线、组合体等相关练习,再现机械制图作业中的空间情况,使学生在课内、课外实践中,融合课堂所学知识、锻炼图示表达能力的绘图技能。
3.3 从教学实践中可以看到,只要适当调整教学内容,制定好教学计划,在不增加课时情况下,学生学习《机械制图》过程同时学习CAXA 实体设计是可行,开展教学的效果还是不错的
从全国范围来看,上海市教委从2003年开始在全市中学必修的劳动技能课堂中引入CAXA实体设计三维CAD软件,将CAXA实体设计三维CAD软件列入劳动技能的教育内容,丰富了教师们的教学手段,改善了学校的教学质量,提高了学生的学习兴趣,非常利于中学生的发展和适应社会需求。[3]
4 总结
《机械制图》实质上是研究用二维平面的“图”来表达三维空间的“物”的一门课程。教学的困难主要在于如何激发学生的学习兴趣、培养一定的空间想象、思维创新能力。在常用的教学手段(挂图、实物模型、多媒体课件)的基础上引入CAXA三维实体设计是解决教学困难的一种重要手段,能激发学生兴趣,提高学生学习积极性。在学习CAXA三维实体设计进行一些趣味设计,学习兴趣更高。在构建实体过程中不断加深了看图识图能力,自然也使《机械制图》学习效果有了明显提高。
参考文献
[1] 徐胜三.中学教育心理学[M].北京:人民教育出版社.2002.12.
[2] 冯荣坦、黄小云.《CAXA实体设计2005基础教程》机械工业出版社.2005.
[3] 上海市中小学课程教材改革委员会.上海市中小学劳动技术课程标准(试行稿)[M].上海:上海教育出版社.2004.10.
【关键词】 CAXA;机械制图;中等职业学校;学习兴趣
【中图分类号】 G613 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)05(b)-0033-02
1 前言
《机械制图》是一门实践性较强的专业基础课,是工程界的语言,主要培养学生的空间想象力、读图能力、绘图能力,学起来有一定的难度,要求学生有较强的三维空间想象力、思维理解力。学生刚初中毕业,头脑中的立体概念少,理解力、观察力等各方面的能力发展极为不平衡。利用传统的教学方法是黑板加粉笔、三角板、圆规,从备课到教学,教师的劳动强度大,学生获得的信息量也少,经常出现教师讲了老半天,学生还是一头雾水。
如今,在教室内,以电脑、投影仪、幕布组合,即可实现多媒体教学,充分利用这些有利条件,可以有效地服务教学。《机械制图》课程,从用实物模型辅助教学到利用CAI多媒体课件进行课堂教学,确实是一个很大的进步。然而,多媒体设备教学只是替代了原来的黑板,还不能很好地表达机械制图的思想,不能说明二维图形与三维零件的关系,不能说明机械图样中相关规定的由来,无法引导学生的思路在三维空间与二维平面之间转换,较难调动学生的学习兴趣。
从心理学角度来说,学习兴趣是学生力求探究某种事物或从事某种活动并带有强烈情绪色彩的认识倾向。好奇心是由新奇事物引起的一种朝向、注视、接近、探究反应。中学生都有强烈的好奇心,学习兴趣是在好奇心和求和欲的基础上产生的认识倾向。皮亚士认为:“强迫工作是违反心理学原则的,而且一切有成效的活动也必须以某种兴趣为先决条件。”[1]当学生对某学科产生学习兴趣时,他就会产生力求掌握知识的理智感,集中注意力,采取积极主动的意志行动,提高自己的学习效率。因此,在改进教学方法同时,还应当努力探索如何激发学生学习兴趣。
因此,在中职《机械制图》教学中,探索让学生操作CAXA软件,进行三维实体设计,发挥学生的想象力、构造力,激发学生学习兴趣,通过实践确实提高《机械制图》教学效果。
2 CAXA实体设计软件简介
对于中职学生来说,使用国产的CAXA实体设计软件较为适合。CAXA实体设计软件,它能逼真地虚拟现实模型,以立体的、有光的、有色的生动画面表达设计的零件、部件等,拖放式三维造型,操作灵活、简单且有趣。
拖动软件中的操作手柄改变实体的几何尺寸,选中一个标准零件并进入智能图素编辑状态时,出现黄色的包围盒和一个手柄开关;调出三维模型后拖动操作手柄,修改智能图素的几何尺寸,通过平移、旋转和其它复杂的三维空间变换精确定位任何一个三维物体;同时三维球还可以完成对智能图素、零件或组合件生成拷贝、直线阵列、矩形阵列和圆形阵列的操作功能;采用切割或叠加方法将基本几何体“加工”成较复杂的组合体或零件,逐步展示三维实体形成过程,同步更新二维工程图,实时演示从三维到二维的本质变化。[2]
当然,CAXA实体设计软件功能十分强大,在学习《机械制图》过程中学习CAXA实体设计软件只能应用基本功能。对于其他丰富实用的功能,将在后续课程深入学习。
3 利用CAXA实体设计软件进行《机械制图》教学实践
3.1 在实体设计软件未能流行之前,相关软件不多,且操作复杂,为此,我们主要探索计算机多媒体(网络)教学,促进学生空间想象力及识图能力提高相关研究
制作多媒体课件,利用多媒体教学平台、网络平台进行教学,提高了教学实效,取得了一定的成果。随着计算机硬件性能提主,三维实体设计软件应用越来越广泛。因此,我们开始尝试应用CAXA软件辅助《机械制图》教学,根据课本内容及习题进行三维教学平台的构建与应用,三维数字化模型、视频课程建设。
与此同时,利用第二课堂活动,针对中职机电专业一、二年级学生的部分学生,进行CAXA实体设计软件基础应用教学,培养学生学习《机械制图》兴趣。在第二课堂学习的学生,利用CAXA实体设计软件构建实体,对自己绘制二维平面图进行判断。通过一年多实践,我们发现,这些学生相对其他同学学习积极性更高,学习成绩提高更快。最后,我们在《机械制图》教学中推广使用CAXA软件,除了让学生使用CAXA软件辅助学习之外,还有些学生创作出丰富多采三维实体图,例如火车头、书架、留声机……下图是学生创作其中一幅作品。(如图2）
组合鱼具(学生作品——参加南海区首届“知识产权杯”競赛获三等奖)
3.2 在《机械制图》的课堂教学应用CAXA实体设计软件主要包含两个方面内容
一是根据教学内容建立和运用CAXA模型库和图库,并配合相应课件使用;二是学生在《机械制图》的课堂教学中掌握CAXA实体设计软件的简单操作方法,借助软件及模型库,掌握可视化造型方法和三维球等工具,并在多媒体教学机房进行三维实体构建。
首先,教师引入CAXA实体设计,将多媒体课件和CAXA实体设计教学这一辅助手段适时地穿插于教学之中,更有利于激发了学生的好奇心、求知欲。课堂绘制三维实体模型,能使学生从不同角度观察形体,然后进行分析讲解,与视图反复对照,不断拓展思路,从而提高读图和识图的综合能力。对于学生难于理解的内容,授课中可以借助软件通过驱动手柄和三维球形体的位置直接进行演示。
动态观察相贯线的变化 三维球装配零件
其次,利用CAXA实体设计软件辅助教学,安排相应实践课,提高教与学的效率,使学生在学习阶段就能不断了解新技术,激发学习兴趣,培养空间思维、创新思维能力。在实践教学环节中,学生利用软件构造三维实体应用于截交线、相贯线、组合体等相关练习,再现机械制图作业中的空间情况,使学生在课内、课外实践中,融合课堂所学知识、锻炼图示表达能力的绘图技能。
3.3 从教学实践中可以看到,只要适当调整教学内容,制定好教学计划,在不增加课时情况下,学生学习《机械制图》过程同时学习CAXA 实体设计是可行,开展教学的效果还是不错的
从全国范围来看,上海市教委从2003年开始在全市中学必修的劳动技能课堂中引入CAXA实体设计三维CAD软件,将CAXA实体设计三维CAD软件列入劳动技能的教育内容,丰富了教师们的教学手段,改善了学校的教学质量,提高了学生的学习兴趣,非常利于中学生的发展和适应社会需求。[3]
4 总结
《机械制图》实质上是研究用二维平面的“图”来表达三维空间的“物”的一门课程。教学的困难主要在于如何激发学生的学习兴趣、培养一定的空间想象、思维创新能力。在常用的教学手段(挂图、实物模型、多媒体课件)的基础上引入CAXA三维实体设计是解决教学困难的一种重要手段,能激发学生兴趣,提高学生学习积极性。在学习CAXA三维实体设计进行一些趣味设计,学习兴趣更高。在构建实体过程中不断加深了看图识图能力,自然也使《机械制图》学习效果有了明显提高。
参考文献
[1] 徐胜三.中学教育心理学[M].北京:人民教育出版社.2002.12.
[2] 冯荣坦、黄小云.《CAXA实体设计2005基础教程》机械工业出版社.2005.
[3] 上海市中小学课程教材改革委员会.上海市中小学劳动技术课程标准(试行稿)[M].上海:上海教育出版社.2004.10.